第七章測(cè)評(píng)—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊(cè)課后習(xí)題

1、第七章測(cè)評(píng)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分。第18題每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第912題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)1.關(guān)于經(jīng)典時(shí)空觀和相對(duì)論時(shí)空觀,下列說法錯(cuò)誤的是()A.經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的B.相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間與物體及其運(yùn)動(dòng)有關(guān)系C.經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)問題,不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)問題D.當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí),相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論仍有很大的區(qū)別解析經(jīng)典時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的,而相對(duì)論時(shí)空觀認(rèn)為時(shí)間和

2、空間與物體及其運(yùn)動(dòng)有關(guān)系,選項(xiàng)A、B正確。經(jīng)典力學(xué)只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)問題,不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)問題,選項(xiàng)C正確。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速時(shí),相對(duì)論和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒有區(qū)別,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。所以選項(xiàng)D為本題答案。答案D2.火箭在高空某處所受的引力為它在地面某處所受引力的一半,則火箭離地面的高度與地球半徑之比為()A.(2+1)1B.(2-1)1C.21D.12解析設(shè)地球半徑為R,火箭的軌道半徑為(h+R),則:地面上:F1=Gm地mR2,某高空處:F2=Gm地m(h+R)2解得:h=(2-1)R答案B3.(2020湖南婁底期末)我國(guó)計(jì)劃于2021年在火星上軟著陸,地球繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸比火星

3、繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸小,下列說法正確的是()A.在相等的時(shí)間內(nèi),地球與太陽的連線掃過的面積等于火星與太陽的連線掃過的面積B.地球繞太陽運(yùn)行的周期比火星繞太陽運(yùn)行的周期大C.地球繞太陽運(yùn)行的角速度比火星繞太陽運(yùn)行的角速度大D.地球繞太陽運(yùn)行的線速度比火星繞太陽運(yùn)行的線速度小解析地球和火星繞太陽的軌道不同,在相等的時(shí)間內(nèi),地球與太陽的連線掃過的面積并不等于火星與太陽的連線掃過的面積,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)開普勒第三定律:所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等,地球繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸比火星繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸小,所以地球繞太陽運(yùn)行的周期比火星繞太陽的周期小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;把橢圓軌道近似看成

4、是圓軌道,根據(jù)=Gm太r3,地球繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸比火星繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸小,地球繞太陽運(yùn)行的角速度比火星繞太陽運(yùn)行的角速度大,選項(xiàng)C正確;把橢圓軌道近似看成是圓軌道,根據(jù)v=Gm太r,地球繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸比火星繞太陽運(yùn)行的半長(zhǎng)軸小,可以推出地球繞太陽運(yùn)行的線速度比火星繞太陽運(yùn)行的線速度大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4.研究表明,地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢,3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時(shí)。假設(shè)這種趨勢(shì)會(huì)持續(xù)下去,地球的其他條件都不變,未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比()A.距地面的高度變大B.向心加速度變大C.線速度變大D.角速度變大解析根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行的特點(diǎn)“高軌、低速、長(zhǎng)周期”可知周期延長(zhǎng)時(shí),軌道

5、高度變大,線速度、角速度、向心加速度變小,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。答案A5.我國(guó)成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成了交會(huì)對(duì)接,對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來的軌道(可視為圓軌道)運(yùn)行。與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比,組合體運(yùn)行的()A.周期變大B.速率變大C.動(dòng)能變大D.向心加速度變大解析根據(jù)題意,組合體的軌道半徑與天宮二號(hào)相同,由Gm地mr2=mv2r=m42rT2=ma,得T=2r3Gm地,v=Gm地r,a=Gm地r2,組合體的周期、速率、向心加速度大小均與天宮二號(hào)相同,A、B、D錯(cuò);組合體的質(zhì)量大于天宮二號(hào),而速率相同,故動(dòng)能變大,C正確。答案C6.(2020山東臨沂一模)2

6、019年4月10日,人類發(fā)布了歷史上的首張黑洞照片,我國(guó)科學(xué)家也參與其中做出了巨大貢獻(xiàn)。經(jīng)典的“黑洞”理論認(rèn)為,當(dāng)恒星收縮到一定程度時(shí),會(huì)變成密度非常大的天體,這種天體的逃逸速度非常大,大到光從旁邊經(jīng)過時(shí)都不能逃逸,也就是其第二宇宙速度大于等于光速,此時(shí)該天體就變成了一個(gè)黑洞。若太陽演變成一個(gè)黑洞后的密度為、半徑為R,光速為c,第二宇宙速度是第一宇宙速度的2倍,引力常量為G,則R2的最小值是()A.3c24GB.3c28GC.4G3c2D.8G3c2解析設(shè)黑洞質(zhì)量為m',根據(jù)萬有引力提供向心力有Gm'mR2=mv2R,得第一宇宙速度v=Gm'R,則第二宇宙速度為v2=2

7、Gm'R=2G·43R3Rc,所以R23c28G。選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。答案B7.(2020山東德州高一檢測(cè))如圖所示,一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行,在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同的加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同的加速度解析從軌道1變軌到軌道2,需要在P點(diǎn)加速,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)公式Gm地mr2=ma,可得a=Gm地r2,故只要半徑相同,加速度大小就相同,由于衛(wèi)星在軌道1做

8、橢圓運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)半徑在變化,所以運(yùn)動(dòng)的加速度在變,而在P點(diǎn)加速度的大小和方向都相同,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;衛(wèi)星在軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng),加速度方向時(shí)刻在變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B8.我國(guó)先發(fā)射了“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,之后發(fā)射“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接。假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是()A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)

9、實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接解析若使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,則飛船加速后將做離心運(yùn)動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速,則空間實(shí)驗(yàn)室將做近心運(yùn)動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;要想實(shí)現(xiàn)對(duì)接,可使飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,然后飛船將進(jìn)入較高的軌道,逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)C正確;若飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,則飛船將進(jìn)入更低的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C9.已知月球的半徑為R,月球表面的重力加速度為g,引力常量

10、為G,嫦娥四號(hào)離月球中心的距離為r,繞月周期為T。根據(jù)以上信息可求出()A.嫦娥四號(hào)繞月運(yùn)行的速度為r2gRB.嫦娥四號(hào)繞月運(yùn)行的速度為R2grC.月球的平均密度為3GT2D.月球的平均密度為3r3GT2R3解析月球表面任意一物體重力等于萬有引力:Gm月mR2=mg,則有Gm月=R2g,嫦娥四號(hào)繞月運(yùn)行時(shí),萬有引力提供向心力:Gm月mr2=mv2r,解得:v=Gm月r,聯(lián)立解得v=gR2r,故A錯(cuò)誤,B正確;嫦娥四號(hào)繞月運(yùn)行時(shí),根據(jù)萬有引力提供向心力有:Gm月mr2=m42T2r,解得:m月=42r3GT2,月球的平均密度為=m月V=42r3GT243R3=3r3GT2R3,故C錯(cuò)誤,D正確;

11、所以B、D正確,A、C錯(cuò)誤。答案BD10.(2020山東濰坊模擬)2019年12月16日,我國(guó)“一箭雙星”將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的第52、53顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的某兩顆衛(wèi)星的圓軌道如圖所示,G衛(wèi)星相對(duì)地球靜止,M衛(wèi)星軌道半徑為G衛(wèi)星的23,下列說法正確的是()A.G衛(wèi)星不可能位于濰坊正上方B.G衛(wèi)星的線速度是M衛(wèi)星的62倍C.在相等時(shí)間內(nèi),G衛(wèi)星與地心連線掃過的面積與M衛(wèi)星相同D.在相等時(shí)間內(nèi),G衛(wèi)星與地心連線掃過的面積是M衛(wèi)星的63解析G衛(wèi)星相對(duì)地球靜止即為地球同步衛(wèi)星,則G衛(wèi)星的軌道只能與地球赤道平面共面,故A正確;由公式Gm地mr2=mv2r得v=Gm地r,則G衛(wèi)星的線速度是M衛(wèi)星

12、的63,故B錯(cuò)誤;設(shè)相等時(shí)間為t,G衛(wèi)星與地心連線掃過的面積SG=vGt2rG×rG2=vGt2rG,同理M衛(wèi)星與地心連線掃過的面積SM=vMt2rM×rM2=vMt2rM,則SGSM=vMvG×rMrG=36×23=63,故C錯(cuò)誤,D正確。答案AD11.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆與地球非常類似的太陽系外的行星,并且可能擁有大氣層和流動(dòng)的水,這顆名叫Kepler 452b的行星距離地球約1 400光年,公轉(zhuǎn)周期約37年,它的半徑大約是地球的1.6倍,重力加速度與地球相近。已知地球表面第一宇宙速度為7.9 km/s,則下列說法正確的是()A.飛船在Kepler 45

13、2b表面附近運(yùn)行時(shí)的速度大于7.9 km/sB.該行星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1.6倍C.該行星的平均密度約是地球平均密度的1.6倍D.在地球上發(fā)射航天器到達(dá)該星球,航天器的發(fā)射速度至少要達(dá)到第三宇宙速度解析第一宇宙速度v=gR,則vKv地=RKR地=1.6>1,故vK>7.9 km/s,選項(xiàng)A正確;由萬有引力近似等于重力得,Gm行mR2=mg,解得m行=gR2G,則mKm地=RK2R地2=2.56,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;行星的密度=m行43R3=3g4RG,則K地=R地RK=58,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽引力束縛的發(fā)射速度,由于該行星是太陽系以外的行星,故航天器的發(fā)射速度至少要達(dá)

14、到第三宇宙速度,選項(xiàng)D正確。答案AD12.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r的圓軌道上,設(shè)地球質(zhì)量為m地、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Gm地m(r-R)2B.一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為Gm地mr2C.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為Gm23r2D.三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力大小為3Gm地mr2解析地球與衛(wèi)星之間的距離應(yīng)為地心與衛(wèi)星之間的距離,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;兩顆相鄰衛(wèi)星與地球球心的連線互成120°角,間距為3r,代入數(shù)據(jù)得,兩顆衛(wèi)星之間引力大小為Gm23r2,選項(xiàng)C正確;三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC二、填空題(本

15、題共2小題,共8分)13.(4分)人造地球衛(wèi)星做半徑為r,線速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其角速度變?yōu)樵瓉淼?4后,運(yùn)動(dòng)半徑為,線速度大小為。 解析由Gm地mr2=m2r得r=3Gm地2,'=24,則r'=2r;由v=r得v'=24×2v=22v。答案2r2v214.(4分)在物理學(xué)中,常常用等效替代法、類比法、微小量放大法等來研究問題。如在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年后,卡文迪什利用微小量放大法由實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量G的數(shù)值。卡文迪什的實(shí)驗(yàn)常被稱為是“稱量地球質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn),因?yàn)橛蒅的數(shù)值及其他已知量,就可計(jì)算出地球的質(zhì)量,卡文迪什也因此被譽(yù)為“第一個(gè)

16、稱量地球的人”。如圖所示是卡文迪什扭秤實(shí)驗(yàn)示意圖。(1)若在某次實(shí)驗(yàn)中,卡文迪什測(cè)出質(zhì)量分別為m1、m2且球心相距為r的兩個(gè)小球之間引力的大小為F,則萬有引力常量G=; (2)若已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,請(qǐng)推導(dǎo)出地球質(zhì)量的表達(dá)式m地=。 解析(1)根據(jù)萬有引力定律F=Gm1m2r2,得G=Fr2m1m2。(2)地球質(zhì)量為m地,質(zhì)量為m的任一物體在地球表面附近滿足Gm地mR2=mg,得Gm地=gR2,解得地球的質(zhì)量m地=gR2G。答案(1)Fr2m1m2(2)m地=gR2G三、計(jì)算題(本題共4小題,共44分。要有必要的文字說明

17、和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15.(10分)假設(shè)某衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng),月球繞地球也做圓周運(yùn)動(dòng),且軌道都在同一平面內(nèi)。已知衛(wèi)星繞月球運(yùn)動(dòng)的周期T0,地球表面處的重力加速度g,地球半徑R0,月心與地心間的距離r,引力常量G,試求:(1)月球的平均密度。(2)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T。解析(1)設(shè)月球質(zhì)量為m,衛(wèi)星質(zhì)量為m',月球的半徑為Rm,對(duì)于繞月球表面飛行的衛(wèi)星,由萬有引力提供向心力有Gmm'Rm2=m'42T02Rm,解得m=42Rm3GT02又根據(jù)=m43Rm3,解得=3GT02。(2)設(shè)地球的質(zhì)量為M,對(duì)于在地球表面的物體m表有GMm表R02=m表g,即G

18、M=R02g月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來自地球引力即GMmr2=mr42T2,解得T=2rR0rg。答案(1)3GT02(2)2rR0rg16.(10分)所謂“雙星系統(tǒng)”,是指在相互間引力的作用下,繞連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)星體A和B,如圖所示。若忽略其他星體的影響,可以將月球和地球看作“雙星系統(tǒng)”。已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T,月地間距離為L(zhǎng),地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,引力常量為G,求:(1)地球的質(zhì)量;(2)月球的質(zhì)量。解析(1)設(shè)地球的質(zhì)量為m地,地球表面某物體質(zhì)量為m,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,則有Gm地mR2=mg,解得m地=gR2G。(2)設(shè)月球的質(zhì)量為m月,地球的軌道半

19、徑為r1,月球的軌道半徑為r2,根據(jù)萬有引力提供向心力公式得,對(duì)地球:Gm地m月L2=m地42T2r1,對(duì)月球Gm地m月L2=m月42T2r2,又因?yàn)長(zhǎng)=r1+r2,解得m地+m月=42L3GT2,所以月球的質(zhì)量m月=42L3GT2-m地=42L3GT2-gR2G。答案(1)gR2G(2)42L3GT2-gR2G17.(12分)(2020湖南臨澧月考)某木星探測(cè)器進(jìn)入木星軌道,若探測(cè)器在t時(shí)間內(nèi)繞木星運(yùn)行N圈,且這N圈都是繞木星在同一個(gè)圓周上運(yùn)行的,其運(yùn)行速率為v。探測(cè)器上的照相機(jī)正對(duì)木星拍攝整個(gè)木星時(shí)的視角為(如圖所示),設(shè)木星為一球體。求:(1)木星探測(cè)器在上述圓形軌道上運(yùn)行時(shí)的軌道半徑;(2)木星的第一宇宙速度。解析(1)設(shè)木星探測(cè)器在圓