2012高中物理 第5章 萬有引力定律及其應用 43單元測試 魯科版必修2

1、第5章萬有引力定律及其應用單元測試1.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站如圖1 所示，關閉動力的航天飛機在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在B處對接，已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常量為G，下列說法中正確的是 ()A圖中航天飛機正加速飛向B處B航天飛機在B處由橢圓軌道進入空間站軌道必須點火減速 圖1C根據題中條件可以算出月球質量D根據題中條件可以算出空間站受到月球引力的大小解析：月球對航天飛機的引力與其速度的夾角小于90°，故航天飛機飛向B處時速度增大，即加速，A正確；B處基本上是橢圓軌道的近月點，航天飛機在該處所受月球引力小于它所需的向心力，而在

2、圓形軌道上運動時要求月球引力等于所需向心力，故B正確；由Gmr知月球質量可表示為M，C正確；因空間站的質量未知，故D錯誤答案：ABC2(性測試)為紀念伽利略將望遠鏡用于天文觀測400周年，宇宙”為主題的國際天文年我國發(fā)射的“嫦娥一號”衛(wèi)星繞月球經過一年多的運行，完成了預定任務，于分成功撞月如圖2所示為“嫦娥一號”衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點1開始進入撞月軌道假設衛(wèi)星繞月球做圓周運動的軌道半徑為R，周期為T，引力常量為G.根據題中信息，以下說法正確的是 ()圖2A可以求出月球的質量B可以求出月球對“嫦娥一號”衛(wèi)星的引力C“嫦娥一號”衛(wèi)星在控制點1處應加速D“嫦娥一號”在地面的發(fā)射速度大于11.

3、2 km/s解析：由mR可得月球質量M，A正確；但因不知“嫦娥一號”衛(wèi)星的質量，無法求出月球對“嫦娥一號”的引力，B錯誤；“嫦娥一號”從控制點1處開始做向心運動，應在控制點1處減速，C錯誤；“嫦娥一號”最終未脫離地球束縛和月球一齊繞地球運動因此在地面的發(fā)射速度小于11.2 km/s，D錯誤答案：A3“嫦娥一號”月球探測器在環(huán)繞月球運行過程中，設探測器運行的軌道半徑為r，運行速率為v，當探測器飛越月球上一些環(huán)形山中的質量密集區(qū)上空時 ()Ar、v 都將略為減小Br、v都將保持不變Cr將略為減小，v將略為增大Dr將略為增大，v將略為減小解析：當探測器飛越月球上一些環(huán)形山中的質量密集區(qū)上空時，受到的

4、萬有引力即向心力會變大，故探測器的軌道半徑會減小，由v 得出運行速率v將增大，故選C.答案：C4.(底考試)一物體從一行星表面某高度處 自由下落(不計阻力)自開始下落計時，得到物體離行星表面高度h隨時間t變化的圖象如圖3所示，則根據題設條件可以計算 出 () 圖1A行星表面重力加速度的大小圖3B行星的質量C物體落到行星表面時速度的大小D物體受到行星引力的大小解析：從題中圖象看到，下落的高度和時間已知(初速度為0)，所以能夠求出行星表面的加速度和落地的速度，因為物體的質量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，又因為行星的半徑未知，不能求出行星的質量答案：AC5陽系外10顆最神奇的行星，包括天文學

5、家1990年發(fā)現的第一顆太陽系外行星以及最新發(fā)現的可能適合居住的行星在這10顆最神奇的行星中排名第三的是一顆不斷縮小的行星，命名為HD209458b，它的一年只有3.5個地球日這顆行星以極近的距離繞恒星運轉，因此它的大氣層不斷被恒星風吹走據科學家估計，這顆行星每秒就丟失至少10000噸物質，最終這顆縮小行星將只剩下一個死核假設該行星是以其球心為中心均勻減小的，且其繞恒星做勻速圓周運動下列說法正確的是 ()A該行星繞恒星運行周期會不斷增大B該行星繞恒星運行的速度大小會不斷減小C該行星繞恒星運行周期不變D該行星繞恒星運行的線速度大小不變解析：由于該行星是以其球心為中心均勻減小的，所以其運行的半徑不

6、變，由于該行星的質量改變而恒星的質量不變，由和可知，周期和線速度大小均不改變選項C、D正確答案：CD6如圖4所示，在同一軌道平面上的三個人 造地球衛(wèi)星A、B、C在某一時刻恰好在同一直線上，下列說法正確的有 () 圖4A根據v，可知vAvBvCB根據萬有引力定律，FAFBFCC向心加速度aAaBaCD運動一周后，C先回到原地點解析：由mma可得：v.故vAvBvC，不可用v比較v的大小，因衛(wèi)星所在處的g不同，A錯誤；由a，可得aAaBaC，C正確；萬有引力F，但不知各衛(wèi)星的質量大小關系，無法比較FA、FB、FC的大小，B錯誤；由T可知，C的周期最大，最晚回到原地點，故D錯誤答案：C7宇宙中兩個星

7、球可以組成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞球心連線的某點做周期相同的勻速圓周運動根據宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設雙星仍做勻速圓周運動，則下列說法錯誤的是 ()A雙星相互間的萬有引力減小B雙星做圓周運動的角速度增大C雙星做圓周運動的周期增大D雙星做圓周運動的半徑增大解析：距離增大萬有引力減小，A正確；由m1r12m2r22及r1r2r得，r1，r2，可知D正確；FGm1r12m2r22，r增大F減小，r1增大，故減小，B錯；由T知C正確答案：B8有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒有自轉運動)，以速度v接近行星表面勻速飛行，測出運動的周期為T，已知引力常量為G，則可得 (

8、)A該行星的半徑為B該行星的平均密度為C無法測出該行星的質量D該行星表面的重力加速度為解析：由T可得：R，A正確；由m可得：M，C錯誤；由MR3·得：，B正確；由mg得：g，D正確答案：ABD9在2003國就先后成功發(fā)射了三艘載人飛船：“神舟五號”于2003年10月15日9時升空，飛行21小時11分鐘，共計14圈后安全返回；“神舟六號”于空，飛行115小時32分鐘，共計77圈后安全返回；“神舟七號”于空，飛行68小時27分鐘，共計45圈后安全返回三艘載人飛船繞地球運行均可看做勻速圓周運動，則下列判斷正確的是 ()A它們繞地球飛行時所受的萬有引力一定相等B可以認為它們繞地球飛行的線速度

9、大小相同C它們在繞地球飛行的過程中，宇航員處于平衡狀態(tài)D飛船中的宇航員可使用彈簧測力計來測量自身所受到的重力解析：通過計算發(fā)現三艘載人飛船繞地球運行的周期近似相等，根據開普勒第三定律可知：三艘載人飛船繞地球飛行的半徑是相等的所以它們繞地球飛行的線速度大小相同，但三艘載人飛船的質量不一定相等，因而它們所受的萬有引力不一定相等它們在繞地球飛行的過程中，宇航員不是處于平衡狀態(tài)，而是處于失重狀態(tài)，因而宇航員不能使用彈簧測力計來測量自身所受到的重力，故只有B正確答案：B10發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經 點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同 圖5步圓軌道3.軌道

10、1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點(如圖5所示)則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是 ()A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經過Q點時的加速度大于它在軌道2上經過Q點時的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度解析：衛(wèi)星在半徑為r的軌道上運行時，速度v ，可見軌道半徑r越大，運行速度越小，由vr可得 ，r越大，越小，A錯B正確；衛(wèi)星的向心加速度由萬有引力產生，在不同的軌道上運動時，由a知，在同一點它們的加速度是相同的，故C錯D正確答案：BD11在半徑R5 000 k

11、m的某星球表面，宇航員做了如下實驗，實驗裝置如圖6甲所示豎直平面內的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質量m0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點靜止滑下，用力傳感器測出小球經過C點時對軌道的壓力F，改變H的大小，可測出相應的F大小，F隨H的變化關系如圖乙所示求：圖6(1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度(2)該星球的第一宇宙速度解析：(1)小球過C點時滿足Fmgm又根據mg(H2r)mvC2聯立解得FH5mg由題圖可知：H10.5 m時F10；可解得r0.2 mH21.0 m時F25 N；可解得g5 m/s2(2)據mmg可得v5×103 m/s.答案：(1)0.2

12、m5 m/s2(2)5×103 m/s12中國首個月球探測計劃“嫦娥工程”預計在2017年送機器人上月球，實地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準備設想我國宇航員隨“嫦娥”號登月飛船繞月球飛行，飛船上備有以下實驗儀器：A.計時表一只；B.彈簧測力計一把；C.已知質量為m的物體一個；D.天平一只(附砝碼一盒)在飛船貼近月球表面時可近似看成繞月球做勻速圓周運動，宇航員測量出飛船在靠近月球表面的圓形軌道繞行N圈所用的時間為t.飛船的登月艙在月球上著陸后，遙控機器人利用所攜帶的儀器又進行了第二次測量，利用上述兩次測量的物理量可以推導出月球的半徑和質量(已知引力常量為G，忽略月球的自轉的影響)(1)說明機器人是如何進行第二次測量的？(2)試推導用上述測量的物理量表示的月球半徑和質量的表達式解析：(1)機器人在月球