2020高中物理 第3章 萬有引力定律章末檢測(cè)試卷 教科版必備2

1、第三章萬有引力定律章末檢測(cè)試卷(第三章)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分.18題為單項(xiàng)選擇題，912題為多項(xiàng)選擇題全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，錯(cuò)選和不選的得0分)1在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是()A卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量的數(shù)值B第谷通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的長期觀察，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三定律C開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D牛頓提出了“日心說”答案A【考點(diǎn)】物理學(xué)史的理解【題點(diǎn)】物理學(xué)史的理解2.如圖1所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)行軌道是橢圓根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定

2、律可知()圖1A火星繞太陽運(yùn)行過程中，速率不變B地球靠近太陽的過程中，運(yùn)行速率減小C火星遠(yuǎn)離太陽過程中，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積逐漸增大D火星繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長答案D解析根據(jù)開普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星而言，它與太陽的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，可知行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，地球靠近太陽過程中運(yùn)行速率將增大，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤根據(jù)開普勒第三定律，可知所有繞同一中心天體運(yùn)行的行星的1軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等由于火星軌道的半長軸比較大，所以火星繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長，選項(xiàng)D正確【考點(diǎn)】開普勒定律的理解【題點(diǎn)】開普勒定律

3、的理解32015年12月29日，“高分四號(hào)”對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星升空這是中國“高分”專項(xiàng)首顆高軌道高分辨率、設(shè)計(jì)使用壽命最長的光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是當(dāng)時(shí)世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星下列關(guān)于“高分四號(hào)”地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是()A該衛(wèi)星定點(diǎn)在北京上空B該衛(wèi)星定點(diǎn)在赤道上空C它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍D它的周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小答案B解析地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點(diǎn)，假設(shè)實(shí)現(xiàn)了“同步”，那它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到的地球的引力就不在一個(gè)平面上，且穩(wěn)定做圓周運(yùn)動(dòng)，這是不可能的，因此地球同步衛(wèi)星相對(duì)地

4、面靜止不動(dòng)，必須定點(diǎn)在赤道的正上方，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)镸mv2同步衛(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即它們的T和都相同，根據(jù)Gr2mrm2r，因?yàn)橐欢?，所以r必須固定，且v的大小也固定，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤【考點(diǎn)】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用【題點(diǎn)】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用42017年11月15日，我國又一顆第二代極軌氣象衛(wèi)星“風(fēng)云三號(hào)D”成功發(fā)射，順利進(jìn)入預(yù)定軌道極軌氣象衛(wèi)星圍繞地球南北兩極運(yùn)行，其軌道在地球上空6501500km之間，低于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36000km)，可以實(shí)現(xiàn)全球觀測(cè)有關(guān)“風(fēng)云三號(hào)D”，下列說法中正確的是()A“風(fēng)云三號(hào)D”軌道平面為赤道平面B“風(fēng)云三號(hào)D”的發(fā)射速度可能小于

5、7.9km/sC“風(fēng)云三號(hào)D”的周期小于地球靜止軌道衛(wèi)星的周期D“風(fēng)云三號(hào)D”的加速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星的加速度答案C【考點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系2【題點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系5.如圖2所示為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的部分衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說法錯(cuò)誤的是()圖2A在軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星a、b的周期相等B在軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星a、c的線速度大小vavcC在軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星b、c的角速度大小bcD在軌道運(yùn)行的兩顆衛(wèi)星a、b的向心加速度大小aaab答案D，因?yàn)閍、b的軌道半徑相等，故a、b的解析根據(jù)萬有引力提供向心力，得T2r3GM周期相等，選項(xiàng)A正確；因vGMr，c的軌道

6、半徑小于a的軌道半徑，故線速度大小vavc，選項(xiàng)B正確；因GMr3，c的軌道半徑小于b的軌道半徑，故角速度大小ba1a3Ca3a1a2Ba3a2a1Da1a2a3解析衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力，對(duì)于東方紅一號(hào)，在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)有G答案DMm1Rh12GMMm2GMm2a2，即a2，由于h2h1，Rh12Rh22Rh22m1a1，即a1，對(duì)于東方紅二號(hào)，有G故a1a2，東方紅二號(hào)衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，由于東方紅二號(hào)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，根據(jù)a2r，故a2a3，所以a1a2a3，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤【考點(diǎn)】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)

7、規(guī)律對(duì)比【題點(diǎn)】赤道上物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比7地球上站著兩位相距非常遠(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(duì)自己靜止不動(dòng)，則這兩位觀察者的位置及兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離是()A一人在南極，一人在北極，兩顆衛(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，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等C兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等D兩人都在赤道上，兩顆衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等答案D解析兩位相距非常遠(yuǎn)的觀察者，都發(fā)現(xiàn)自己正上方有一顆人造地球衛(wèi)星相對(duì)自己靜止不動(dòng)，說明此衛(wèi)星為地球同步衛(wèi)星，運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面內(nèi)的圓形軌道，距離地球的高度約為36000k

8、m，所以兩個(gè)人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等，故D正確8.“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球，在距月球表面200km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動(dòng)”后被月球捕獲，進(jìn)入橢圓軌道繞月飛行，如圖4所示之后，衛(wèi)星在P點(diǎn)經(jīng)過幾次“剎車制動(dòng)”，最終在距月球表面200km的圓形軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道、和圓形軌道上運(yùn)行的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的加速度，則下面說法正確的是()4AT1T2T3Ca1a2a3圖4BT1T2T3Da1a2a3答案A解析衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，半長軸的立方與周期的平方成正比，故T1T2T3，A項(xiàng)

9、正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤不管沿哪一軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，衛(wèi)星所受月球的引力都相等，由牛頓第二定律得a1a2a3，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤【考點(diǎn)】衛(wèi)星的變軌問題【題點(diǎn)】衛(wèi)星的變軌問題9一些星球由于某種原因而發(fā)生收縮，假設(shè)該星球的直徑縮小到原來的四分之一，若收縮時(shí)質(zhì)量不變，則與收縮前相比()A同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的4倍B同一物體在星球表面受到的重力增大到原來的16倍C星球的第一宇宙速度增大到原來的4倍D星球的第一宇宙速度增大到原來的2倍答案BDMm解析在星球表面由重力等于萬有引力mgGR2可知，同一物體在星球表面受到的重力增大R為原來的16倍，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確由第一宇宙速度計(jì)算式vGM可知，星球的第一g

10、0R02R2宇宙速度增大為原來的2倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確【考點(diǎn)】三個(gè)宇宙速度的理解【題點(diǎn)】第一宇宙速度的理解10設(shè)地面附近重力加速度為g0，地球半徑為R0，人造地球衛(wèi)星的圓形軌道半徑為R，那么以下說法中正確的是()A衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度大小為B衛(wèi)星運(yùn)行的速度大小為C衛(wèi)星運(yùn)行的角速度大小為D衛(wèi)星運(yùn)行的周期為2答案ABDR02g0RR3R02g0R3R02g05解析由G2ma向，得a向G2，又g0，故a向020，A對(duì)又a向，a向RRRR02MmMGMgR2v2RRg0R02R，Rg0R02a向，C錯(cuò)T2B對(duì)R32R3g0R02，D對(duì)【考點(diǎn)】天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析【題點(diǎn)】應(yīng)用萬有引力提供向心力分析天體運(yùn)動(dòng)

11、規(guī)律11一宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，飛船艙內(nèi)有一質(zhì)量為m的人站在可稱體重的臺(tái)秤上用R表示地球的半徑，g表示地球表面處的重力加速度，g表示宇宙飛船所在處的重力加速度，N表示人對(duì)臺(tái)秤的壓力，則下列關(guān)系正確的是()DNmgRAg0CN0gR2Bgr2r42r13GT142r1T1v2m1r2m2r1答案BCMm解析處在地球表面處的物體所受重力近似等于萬有引力，所以有mgGR2，即GMgR2，對(duì)Mm處在軌道半徑為r的宇宙飛船所在處的物體，有mgGr2，即GMgr2，所以有g(shù)r2gR2gR2，即gr2，B正確，A錯(cuò)誤；當(dāng)宇宙飛船繞地心做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力提供向心力，飛船及飛

12、船內(nèi)物體處于完全失重狀態(tài)，所以人對(duì)臺(tái)秤的壓力為零，C正確，D錯(cuò)誤【考點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系【題點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系12為了探測(cè)X星球，載著登陸艙的探測(cè)飛船在以該星球中心為圓心、半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，周期為T1，總質(zhì)量為m1.隨后登陸艙脫離飛船，變軌到離星球更近的半徑為r2的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)登陸艙的質(zhì)量為m2，則()AX星球的質(zhì)量為M2BX星球表面的重力加速度為g2vC登陸艙在半徑為r1與r2的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小之比為1D登陸艙在半徑為r2的軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2T1答案ADr23r136Mm1242r13m1()2r1，解得M，選項(xiàng)A正確；因?yàn)樾乔騬12T

13、1GT12解析探測(cè)飛船做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)有Grv2r2GMv1r1Mmv2半徑未知，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)Gr2mr，得v，所以，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根，得T2T1r3r23T1T22據(jù)開普勒第三定律12r23r13，選項(xiàng)D正確答案(1)(2)v02hR2h【考點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系【題點(diǎn)】衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)參量與軌道半徑的關(guān)系二、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)13(8分)宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)物體，物體上升的最大高度為h.已知該星球的半徑為R，且物體只受該星球的引力作用求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)從這個(gè)星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度v022h解析(1)設(shè)該星球表面的重力加

14、速度為g，物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由題意知v022gh，v2得g0.2hv2(2)衛(wèi)星貼近星球表面運(yùn)行，則有mgmR，得vgRv0R.在忽略行星自轉(zhuǎn)的情況下，物體所受的萬有引力等于物體所受的重力，得mg，GMR行2M行g(shù)地gR地2M地g行【考點(diǎn)】萬有引力定律和其他力學(xué)問題的綜合應(yīng)用【題點(diǎn)】萬有引力與其他力學(xué)的綜合問題14(10分)據(jù)報(bào)道，人們?cè)谔栂低獍l(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星，其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍已知一個(gè)在地球表面質(zhì)量為50kg的人在這個(gè)行星表面所受的重力約為800N，地球表面處的重力加速度取10m/s2.求：(1)該行星的半徑與地球的半徑之比；(2)若在該行星上距行星表面2m高處，以10m

15、/s的水平初速度拋出一只小球(不計(jì)任何阻力)，則小球的水平射程是多大答案(1)21(2)5m解析(1)在該行星表面處，有G行mg行，可得g行16m/s2.GMmR2有R2，故4，7g行，所以R行2.R地11(2)由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，豎直方向有h2g行t2，水平方向xvt，故xv2h代入數(shù)據(jù)解得x5m.15.(10分)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星在空中的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為如圖5所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經(jīng)過發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌道，在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，再次調(diào)速后進(jìn)入工作軌道已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運(yùn)行的半徑分別為R和R1，地球半徑為r，6月球半徑為r1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力

16、加速度為g.求：Rr16R1答案(1)rg2R1圖5(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度大??；(2)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期g解析(1)設(shè)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度為v，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，有G2m，且有Gmg，解得vrRmMv2mMRRr2g.mM12mM1gmT2R1，又有GR21r2162R16R1r1g.(2)設(shè)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期為T，則有Gm，解得T【考點(diǎn)】天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析【題點(diǎn)】應(yīng)用萬有引力提供向心力分析天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律16.(12分)某航天員在一個(gè)半徑為R的星球表面做了如下實(shí)驗(yàn)：取一根細(xì)線穿過光滑的細(xì)直管，細(xì)線一端拴一質(zhì)量為m的砝碼，另一端連在一固定的測(cè)力計(jì)上，手握直管掄動(dòng)砝碼，使8它在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，停止掄動(dòng)細(xì)直管并保持細(xì)直管豎直砝碼繼續(xù)在一水平面繞圓心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖6所示，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，細(xì)直管下端和砝碼之間的細(xì)線長度為L且與豎直方向的夾角為.圖6(1)求該星球表面重力加速度g的大小；(2)求砝碼在水平面內(nèi)繞圓心O做勻