人教版高中物理必修二萬(wàn)有引力與航天單元測(cè)試題

1、.下列TI星星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言A.衛(wèi)星的軌道可能為 aC.衛(wèi)星的軌道可能為 c4.由于軌道調(diào)整的需要，A.線速度變小C.周期變大B.衛(wèi)星的軌道可能為嫦娥二號(hào)B.D.D.同步衛(wèi)星的軌道只可能為 b ”繞月做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小，則它的（ 加速度變大 向心力變大高中物理學(xué)習(xí)材料金戈鐵騎整理制作萬(wàn)有引力與航天單元測(cè)試題一、選擇題（本題共9小題，每小題4分，共36分。）1 .關(guān)于萬(wàn)有引力定律和引力常量的發(fā)現(xiàn)，下列說(shuō)法正確的是（A.萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)的，而萬(wàn)有引力常量是由伽利略測(cè)定的B.萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)的，而萬(wàn)有引力常量是由卡文迪許測(cè)定的C.萬(wàn)有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，而萬(wàn)有引

2、力常量是由胡克測(cè)定的D.萬(wàn)有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，而萬(wàn)有引力常量是由卡文迪許測(cè)定 的2 .如圖1所示是“嫦娥二號(hào)”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后直接進(jìn)入地月轉(zhuǎn) 移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè) 說(shuō)法正確的是（）A.發(fā)射“嫦娥二號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度B.在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān)C.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離成反比D.在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力小于受月球的引力b、C的圓心與地心重合，對(duì)衛(wèi)3 .如圖2中的圓a、b、c,其圓心均在地球的自轉(zhuǎn)軸線上，5.2012年4月30日，我國(guó)用一枚“長(zhǎng)征 3號(hào)乙”火箭成功發(fā)射兩顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。若該衛(wèi)星繞地球做

3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,地球質(zhì)量為 M,半徑為R,引力常量為 G,下列表述正確的是（）GMA.衛(wèi)星的向心加速度大小為-2R8 .衛(wèi)星的線速度大小為C.若某一衛(wèi)星加速，則其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑將會(huì)變大D.衛(wèi)星上的物體處于完全失重的狀態(tài)，不受地球的引力作用6.如圖3所示，兩顆靠得很近的天體組合為雙星，它們以?xún)烧哌B線上的某點(diǎn)為圓心，做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是（）A.它們所受的向心力大小相等飛工B .它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小相等/母二-4C.它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比%一D.它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量的平方成反比7.有一宇宙飛船到了某行星上 （該行星沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），以速度v接近行星赤道表

4、面勻速飛 行，測(cè)出運(yùn)動(dòng)的周期為 T,已知引力常量為 G,則可得A.該行星的半徑為 vTB.可以計(jì)算出行星的平均密度2 二2二 vC.無(wú)法測(cè)出該行星的質(zhì)量D.該行星表面的重力加速度為 T8. 如圖4所示，a為地球赤道上的物體；b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星； c為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于 a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是（）A.角速度的大小關(guān)系為 0a f >%B.向心加速度的大小關(guān)系為aaAab為C.線速度的大小關(guān)系為 va =vb >vcD .周期關(guān)系為T(mén)a =Tc >Tb9. 人類(lèi)首個(gè)繞水星運(yùn)動(dòng)的探測(cè)器蓿使號(hào)”進(jìn)入水星軌道，并發(fā)回首批照片。水星是最靠近3太陽(yáng)

5、的行星，密度與地球近似相等，半徑約為地球的3 .水星繞太陽(yáng)一周需要88天，若將水8星和地球公轉(zhuǎn)軌道看做圓形，地球表面的重力加速度g=9.8m/S2,則（）2A.水星表面的重力加速度約為g =3.7m/sB.從水星表面發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度約為2.96 k m/sC.水星與地球連續(xù)兩次相距最遠(yuǎn)的時(shí)間約為365天D.水星與地球公轉(zhuǎn)的加速度的比值約為0.15二、填空題（本題共3小題，共20分，請(qǐng)把正確答案填在相應(yīng)的橫線上）10. （6分）已知某星球的平均密度是地球的n倍，半徑是地球的k倍，地球的第一宇宙速度為v,則該星球的第一宇宙速度為 11. （6分）據(jù)報(bào)道，美國(guó)航天局已計(jì)劃建造一座通向太空的升降

6、機(jī)，傳說(shuō)中的通天塔即將成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)航天局專(zhuān)家稱(chēng)：這座升降機(jī)的主體是一根長(zhǎng)長(zhǎng)的管道，一端系在位于太空的一個(gè) 巨大的人造衛(wèi)星上，另一端一直垂到地面并固定在地面上。已知地球到月球的距離約為地球半 徑的60倍，由此可以估算，該管道的長(zhǎng)度至少為（已知地球半徑為6400km） km。12. （8分）我國(guó)航天事業(yè)蓬勃發(fā)展，如果對(duì) 2010年發(fā)射的“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星與 2011年發(fā) 射的“天宮一號(hào)”運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行比較得知，“天宮一號(hào)”軌道半徑為“嫦娥二號(hào) ”軌道半徑的a倍，又知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的 b倍，則“天宮一號(hào)”與“嫦娥二號(hào)”角速度之比 ;向 心加速度之比。三、計(jì)算題（本題共4小題，共44分。）13. （8

7、分）已知地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R、周期為T(mén),引力常量為Go求：（1）太陽(yáng)的質(zhì)量M;（2）已知火星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為1.9T,求地球與火星相鄰兩次距離最近時(shí)的時(shí)間間隔t。14. （10分）天宮一號(hào)于2011年9月29日成功發(fā)射，它將和隨后發(fā)射的神州飛船在空間完 成交會(huì)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)中國(guó)載人航天工程的一個(gè)新的跨越。天宮一號(hào)進(jìn)入運(yùn)行軌道后，其運(yùn)行周期 為T(mén),距地面的高度為 h,已知地球半徑為 R,萬(wàn)有引力常量為 Go若將天宮一號(hào)的運(yùn)行軌道看 做圓軌道，求：（1）地球質(zhì)量M;（2）地球的平均密度。15. （12分）“神舟八號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛器在 2011年11月3日凌晨1時(shí)36

8、分實(shí)現(xiàn)剛性連接，形成組合體，我國(guó)載人航天首次空間交會(huì)對(duì)接試驗(yàn)獲得成功。it仔才的 _（1）如圖5所示，為“神舟八號(hào)”的示意圖，Pl、P2. P3、P4是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，都能向“神舟八號(hào)”提供推力，但不會(huì)使其轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)“神舟八號(hào)”與“天宮一 號(hào)”在同一軌道上運(yùn)行，相距 30 m停泊（相對(duì)靜止）時(shí)，若僅開(kāi)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)Pl使“神舟八號(hào)”瞬間獲得大于“天宮一號(hào)”的運(yùn)行速度，則它們能否實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接？ （選填“能”或“不能”）。（2）若地球表面的重力加速度為 g,地球半徑為R,組合體運(yùn)行的圓軌道距地面的高度為 h,那么，組合體繞地球運(yùn)行的周期是多少？16. （14分）2011年11月，我國(guó)第一

9、個(gè)火星探測(cè)器一一“螢火一號(hào)”火星探測(cè)器搭載俄羅 斯“天頂號(hào)”運(yùn)載火箭發(fā)射升空后變軌失敗。專(zhuān)家透露，我國(guó)將在2012年建成深空探測(cè)網(wǎng)部分， 并于2013年獨(dú)立發(fā)射火星探測(cè)衛(wèi)星，這一消息讓人充滿(mǎn)期待。以下是某同學(xué)就有關(guān)火星的知識(shí) 設(shè)計(jì)的問(wèn)題，請(qǐng)你解答：若某位宇航員隨飛船登陸火星后，在火星的表面某處以速度Vo豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t,小球落回了拋出點(diǎn)。已知火星的半徑R,引力常量G, “螢火號(hào)”繞火星運(yùn)動(dòng)的周期T,且把“螢火號(hào)”繞火星的運(yùn)動(dòng)近似看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。試求:(1)火星的質(zhì)量M。(2) “螢火號(hào)”繞火星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r。參考答案一、選擇題1 .D 解析 根據(jù)物理學(xué)史的知識(shí)，萬(wàn)有引力定

10、律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，而萬(wàn)有引力常量是由卡 文迪許測(cè)定的。2 .D解析 發(fā)射速度超過(guò)第三宇宙速度時(shí)，衛(wèi)星會(huì)脫離太陽(yáng)的引力，A錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力B錯(cuò)誤;定律公式GM2m=mr（ 2L）2可得周期T = 4LJL ,則衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量無(wú)關(guān), r2 T, GM衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比，C錯(cuò)誤；在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力小于受月球的引力，否則衛(wèi)星要繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，D正確。GMm4.BD斛析根據(jù)F =2，r3 .BCD解析衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的向心力由萬(wàn)有引力提供，故地球必定在衛(wèi)星軌道的中心， 因此軌道a是不可能的，而軌道b、c均是可能的軌道； 而同步衛(wèi)星由于其周期和地球的自轉(zhuǎn)周

11、期相同，故軌道只可能為b.GM GMa = -2-和v = J可知，軌道半徑rr減小時(shí)，F(xiàn)、v、a均變大，而T變小，所以只有選項(xiàng) BD正確。GMm5.C解析根據(jù)rmv=ma可得aGM2若某一衛(wèi)星加速，其將做離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑變大，選項(xiàng) C正確；處于完全失重狀態(tài)的衛(wèi)星或衛(wèi)星上的 物體仍然會(huì)受到地球的引力作用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為 Co6 .AC解析 提供它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是一對(duì)作用力和反作用力，所以它們所受的向心 力大小相等，選項(xiàng) A正確；它們的角速度大小相等，但軌道半徑不同，所以線速度大小不等， 選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)它們的角速度大小均為根據(jù)mo2r=Mo2R,解得mr=MR,顯然，它們的軌道半

12、徑與它們的質(zhì)量成反比，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。本題答案為 AC。7.ABD解析根據(jù)題意有G雪=m R2 J mv2日-vT 一I R = mg 可得 R = , M =T R2 二GT2g' = 2",選項(xiàng)AD正確，C錯(cuò)誤；已知行星的質(zhì)量和半徑可以計(jì)算出其平均密度，所以選項(xiàng)B正確。8 .D解析 地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即a和c的運(yùn)動(dòng)周期相同（Ta=Tc）,角速度相同（Wa=Oc）,根據(jù)關(guān)系式v= 3 1'和a= 32可知，vaWc, aa< a/所以選 項(xiàng)BC錯(cuò)誤；b和c都圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，它們受到的地球的引力提供向心力，即G Mm =m2r =m（空

13、）2r ,可得G = JGM" , T = 2 J,可見(jiàn)，軌道半徑大的角速r2Tr3GM度較小，周期較大，即C0c< 3b, Tc> Tb,所以coa=coc<Ta=Tc>幾，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確。 GMm-4、3 . 一4G二：R9 . AB解析 由萬(wàn)有引力te律有 2 = mg,M=1PV=4R ,整理后得g =,R333故水星表面的重力加速度 g水=-g地3 3 7m/s ,選項(xiàng)A正確；從星球表面發(fā)射衛(wèi)星的第一于 8宙速度為Vi = JGR ,所以從水星表面發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度約為2.96 km/s,選項(xiàng)B正確;設(shè)水星與地球連續(xù)兩次相距最遠(yuǎn)的時(shí)間為t,有

14、2 二2：T2 Jt =兀，解得t約為58天，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；公轉(zhuǎn)加速度為由于不知道水星與地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑，所以無(wú)法求出水星與地球公轉(zhuǎn)的加速度的比值，選項(xiàng) 二、填空題D錯(cuò)誤.Mm10. Znv 解析由 G2-r2v=m ，得 v =rGM,將M =4m3P,代入可得vh'S, 3所以該星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的11. C 36000 解析該管道的長(zhǎng)度至少等于地球同步衛(wèi)星距離地面的高度，設(shè)該高度為h,根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有3R地+h60R地）（T月）但將R地=64001天，328天，代入上式，解得h«36000kmo12. -3 一 a a, GM -解析 根據(jù)關(guān)系式

15、=,-p-可知，8天它嫦J-b ,根據(jù)關(guān) a3系式a =mv可知,a嫦與嫦v嫦 a a3三、計(jì)算題13.解析(1)對(duì)于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律得MmG = mR怦尸故M=4G(2)根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，地球再次與火星相距最近的條件是3地t- 3火t=2兀,2冗 12 2n廣（而J=2n，解得t = 2.T。14.解析(1)因?yàn)閷⑻鞂m一號(hào)的運(yùn)行軌道看做圓軌道，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即2 兀 7,GT2.（R + h ）,斛得 M =,T3地球的平均密度：:3二R hMr gt2r3315.解析(1)不能；若“神舟八號(hào)”瞬間被加速，根據(jù)F=mv2/r可知，其做圓周運(yùn)動(dòng)的的向心力增大，而其受到的地球的萬(wàn)有引力不變，所以萬(wàn)有引力小于向心力，其將做離心運(yùn)動(dòng)， 它們不可能實(shí)現(xiàn)交會(huì)對(duì)接。(2)設(shè)結(jié)合體繞地球運(yùn)行的周期為T(mén),根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律得：2 c Mm4 二G2 =m-2-( R+h)R h)2T2物體在地球表面上受到的萬(wàn)有引力近似等于