物理粵教版必修2鞏固提升：第三章萬有引力定律及其應(yīng)用單元測試Word版含解析

1、章末過關(guān)檢測（三）萬有引力定律及其應(yīng)用（時間：60分鐘，滿分：100分）一、單項選擇題（本題共5小題，每小題6分，共30分.在每小題給出的四個選項中，只 有一個選項符合題目要求）1 .萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大統(tǒng)一 “地上物理學(xué)”和“天上物理學(xué)”的統(tǒng)一.它表明天體運動和地面上物體的運動遵循相同的規(guī)律.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力 定律的過程中將行星的橢圓軌道運動假想成圓周運動；另外，還應(yīng)用到了其他的規(guī)律和結(jié)論， 其中不正確的是（）A.牛頓第二定律B.牛頓第三定律C.開普勒的研究成果D.卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常量解析：選D.牛頓運用其運動規(guī)律（牛頓第二定律、牛頓第三定律）研究天體運

2、動并結(jié)合開普 勒定律建立了萬有引力定律.卡文迪許測得引力常量是在牛頓建立萬有引力定律之后.2 .地球上有兩位相距非常遠(yuǎn)的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造地球衛(wèi)星，相對自己靜止不動，則這兩位觀察者的位置以及這兩顆人造地球衛(wèi)星到地球中心的距離可能是（）A. 一人在南極，一人在北極；兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等B. 一人在南極，一人在北極；兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍C.兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等D.兩人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍解析：選C.同步衛(wèi)星由于其繞地球轉(zhuǎn)動周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，根據(jù)萬有引力定律 和勻速圓周運動的規(guī)律

3、，GMrmI=m 2 r,可知其軌道半徑是唯一確定的，即它們與地面的高 度是相同的，所以 C正確.3.有兩顆質(zhì)量相同的人造衛(wèi)星，其軌道半徑分別是a、b,且rA=?,那么下列判斷中正確的是（）A.它們的周期之比 Ta： Tb= 1 ： 4B.它們的線速度之比 va ： vb= 8 ： 1C.它們所受的向心力之比 Fa : Fb=8 ： 1D.它們的角速度之比 COA ： 3B=8： 122解析： 選 D.由 G1-=ma = m= mw 2r = m-rr 知 D 對. rrT4 .“靜止”在赤道上空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預(yù)報提供準(zhǔn)確、全面和及時的氣象資料.設(shè)地

4、球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，下列說法中正確的是（） 1.、A.同步衛(wèi)星的運行速度是第一宇宙速度的n倍1 ,、B .同步衛(wèi)星的運行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的n倍C.同步衛(wèi)星的運行速度是第一宇宙速度的倍D.同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的解析：選C.同步衛(wèi)星繞地球做圓周運動，由萬有引力提供向心力，則m4T22r,得同步衛(wèi)星的運行速度v=GMGM，又第一宇宙速度vi=2G2-= ma= m=rvV1；,故A錯誤，C正確；a=GMn2'故D錯誤；同步衛(wèi)星與地球自v r轉(zhuǎn)的角速度相同，則v=3，v自=融，所以1R”故B鎬慶.5. “北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由地球

5、靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）、中軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成.地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星都在圓軌道上運行，它們距地面的高度分別約為地球半徑的6倍和3.4倍.下列說法正確的是（）A.靜止軌道衛(wèi)星的周期約為中軌道衛(wèi)星的2倍B.靜止軌道衛(wèi)星的線速度大小約為中軌道衛(wèi)星的C.靜止軌道衛(wèi)星的角速度大小約為中軌道衛(wèi)星的D.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大小約為中軌道衛(wèi)星的GM,代入數(shù)據(jù)，A正確；根據(jù)GM02解析：選A.根據(jù)Gr-= mfr,可得T=2式 mv2,可得v= jM,代入數(shù)據(jù)，B錯誤；根據(jù)GMrm1=nYo 2r,可得w= ，M，代入數(shù)據(jù),C錯誤；根據(jù)GM； = ma,可得a= GM，代入數(shù)據(jù)，D錯誤.二、

6、多項選擇題（本題共5小題，每小題6分，共30分.在每小題給出的四個選項中，有。分）多個選項正確，全部選對的得 6分，選對但不全的得 3分，有選錯或不答的得6 .關(guān)于人造地球衛(wèi)星的運行速度和發(fā)射速度，以下說法中正確的是A .低軌道衛(wèi)星的運行速度大，發(fā)射速度也大8 .低軌道衛(wèi)星的運行速度大，但發(fā)射速度小C.高軌道衛(wèi)星的運行速度小，發(fā)射速度也小Mmv2/日G-y = m_r "得 v=GMD.高軌道衛(wèi)星的運行速度小，但發(fā)射速度大解析：選BD.對于人造地球衛(wèi)星，其做勻速圓周運動的線速度由 可看出其隨著半徑的增大而減小.將衛(wèi)星發(fā)射到越遠(yuǎn)的軌道上，所需要的發(fā)射速度就越大，故B、D正確.9 .“行

7、星”是指圍繞太陽運轉(zhuǎn)、能清除其軌道附近其他物體的天體.而同樣具有足夠質(zhì)量,但不能清除其軌道附近其他物體的天體則被稱為“矮行星”.備受爭議的冥王星被“開除”出太陽系行星家族之后.游走在太陽系邊緣.只能與其他個頭相近的“兄弟姐妹” 一道被稱為“矮行星”.下列關(guān)于冥王星的說法正確的是（）A.冥王星是牛頓運用了萬有引力定律經(jīng)過大量計算而發(fā)現(xiàn)的10 它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面一定過太陽中心C.它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期一定大于一年D.它被降級為矮行星后，將不再繞太陽運轉(zhuǎn)的方法發(fā)現(xiàn)的，選項解析：選BC.冥王星是天文學(xué)家湯苞用“計算、預(yù)測、觀察和照相A錯誤；冥王星被“開除”出行星后，仍繞太陽運轉(zhuǎn)，且它的軌道半徑大于地球

8、繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道半徑，由2VR可知選項B、C均正確，選項D錯誤.8.如圖所示，有 A、B兩顆行星繞同一恒星 O做圓周運動，運轉(zhuǎn)方向相 同，A行星的周期為Ti, B行星的周期為T2,在某一時刻兩行星第一次相遇 （即相距最近），則（）A.經(jīng)過時間t=Ti+T2兩行星將第二次相遇T1T2B,經(jīng)過時間t=兩行星將第二次相遇T2 TiC.經(jīng)過時間T1+T2, 一 , 一t= 2兩行星第一次相距最遠(yuǎn)T1T2D,經(jīng)過時間t=兩行星第一次相距最遠(yuǎn)2 （T2-T1）解析：選BD.根據(jù)天體運動知識可知 丁2，第二次相遇經(jīng)歷時間為t,則有當(dāng)當(dāng)=2又-TT1T2 ，一 _一 解得：t=T2F,所以選項B正確；從第一次

9、相遇到第一次相距最遠(yuǎn)所用時間為匕兩行星轉(zhuǎn) 一 2r 2T1T2. 一 ,過的角度差為 汽，即24'3=汽，解得t'= °二 ；、,所以選項D正確.I 1122（T2 Ti）9.如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為 圓軌道上，設(shè)地球質(zhì)量為 M、半徑為R.下列說法正確的是（）A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為GMm(r R) 2B. 一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為GMmr2C.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為Gm2D.三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為3GMmr2解析：選BC.地球與衛(wèi)星之間的距離應(yīng)為地心與衛(wèi)星之間的距離，選項A錯誤，B正確;兩顆相鄰衛(wèi)星與地球球心的連線互

10、成120。角，間距為，3r,代入數(shù)據(jù)得，兩顆衛(wèi)星之間引力2大小為嗎，選項C正確；三顆衛(wèi)星對地球引力的合力為零，選項 D錯誤.3廣10.關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法中正確的是（）A.地球的地心一定處在人造地球衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)B.人造地球衛(wèi)星的線速度 V、角速度 s旋轉(zhuǎn)周期T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)C.人造地球衛(wèi)星的線速度肯定不大于7.9 x 103 m/sD.人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的周期可以小于5 000 s解析：選ABC.人造地球衛(wèi)星繞地球運動所需的向心力，由地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供，所以地心一定處在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)，故A正確；由GMrr= mvr" = mo 2r= m 2r r,得v=7

11、r了 .可見，衛(wèi)星的線速度 GMV、角速度s周期T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，故B正確；人造地球衛(wèi)星的線速度 v=、yGM，與軌道半徑r的平方根成反比，衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的線速度最大，最大線速度vmax= q2R=7.9X 103 m/s,故C正確；人造地球衛(wèi)星繞地心轉(zhuǎn)動的周期T= 2 a 層,衛(wèi)星在地面附近繞地心轉(zhuǎn)動的周期GM最小，最小周期Tmin=2Tt/；R7 = 2n/R=5 024 s,顯然，地球衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動周期小于5 000 s,GM g是絕對不可能的，故 D錯誤.三、非選擇題(本題共3小題，共40分.解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得

12、分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)111. (12分)火星的半徑是地球半徑的一半，其質(zhì)量是地球質(zhì)量的 小一宇航員的質(zhì)量是 m,9他在地球上能舉起物體的最大質(zhì)量為m°.則這名宇航員：(1)在火星上所受的重力是在地球上的多少倍？(2)在火星上最多能舉起質(zhì)量多大的物體？解析：設(shè)地球的半徑和質(zhì)量分別為R和M,地球和火星表面的重力加速度分別為g和g'(1)由于在地球表面重力近似等于地球的萬有引力，所以mg=GmM"同理，在火星表面，重力近似等于火星的萬有引力，所以1m - 9Mmg = G2-2R4 mM6 G針故皿=4.mg 9(2)若宇航員在火星上能舉起物

13、體的最大質(zhì)量是一 一,9斛得mm0.4m',則有 m0g= mg答案：(1)9 (2)4m012.(12分)如圖所示，兩個星球 A、B組成雙星系統(tǒng)，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動.已知L3A、B星球質(zhì)重分別為 mA、mB,萬有引力常數(shù)為 G.求(其中L為兩星中 心距離，T為兩星的運動周期).解析：設(shè)A、B兩個星球做圓周運動的半徑分別為a、rB,則a +b=L小日6 a mAmB4 %對i生球 A： G-= mAA 12對星球B: Gm詈4 712=mBrB-T?聯(lián)立以上三式求得l2_ g (mA + mB)T2-4"答案：G (mrmB)4兀13.(16分)某探月衛(wèi)星開始繞地球做橢圓軌道運動，經(jīng)過變軌、制動后，成為一顆繞月球做圓軌道運動的衛(wèi)星. 設(shè)衛(wèi)星距月球表面的高度為h,做勻速圓周運動的周期為 T.已知月球半4徑為R,引力常數(shù)為 G.(球的體積公式V= - kR3,其中R為球的半徑 求：3(1)月球的質(zhì)量M.(2)月球表面的重力加速度g.(3)月球的密度R