2017-2018學(xué)年同步備課套餐之高一物理教科版版必修2講義：章末檢測（第三章）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測（第三章）（時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題（1～8為單項(xiàng)選擇題，9～12為多項(xiàng)選擇題.每小題5分,共60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)確地測出了引力常量的數(shù)值B。第谷通過對天體運(yùn)動的長期觀察，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動三定律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A2.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)動定律可知()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?；鹦沁h(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?；鹦抢@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：對每一個行星而言，太陽、行星的連線在相同時(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錯誤.根據(jù)開普勒第三定律,可知所有行星的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。3.火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓。已知火衛(wèi)一的周期為7小時(shí)39分，火衛(wèi)二的周期為30小時(shí)18分，則兩顆衛(wèi)星相比（）A?；鹦l(wèi)一距火星表面較近B?；鹦l(wèi)二的角速度較大C?；鹦l(wèi)一的運(yùn)動速度較小D?；鹦l(wèi)二的向心加速度較大答案A解析由eq\f(GMm，r2)＝ma＝eq\f(mv2，r)＝meq\f(4π2,T2)r得：a＝eq\f(GM,r2），v＝eq\r（\f（GM，r）），r＝eq\r(3，\f(GMT2，4π2)），則T大時(shí),r大，a小，v小，且由ω＝eq\f(2π,T）知，T大，ω小，故正確選項(xiàng)為A。4。2015年12月29日，“高分四號”對地觀測衛(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”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)動軌道所在平面與受到的地球的引力就不在一個平面上，且穩(wěn)定做圓周運(yùn)動，這是不可能的,因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星相對地面靜止不動,所以必須定點(diǎn)在赤道的正上方，選項(xiàng)A錯誤，B正確；因?yàn)橥叫l(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即它們的T和ω都相同，根據(jù)Geq\f（Mm,r2）＝meq\f（v2,r)＝mω2r，因?yàn)棣匾欢?所以r必須固定，且v也固定,選項(xiàng)C、D錯誤.5.地球的某一極地衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其運(yùn)行周期為8小時(shí)，則（)A。它的軌道平面一定與赤道平面在同一平面內(nèi)B.它的軌道半徑是地球同步衛(wèi)星軌道半徑的eq\f（1,3)C.它運(yùn)動的速度一定小于7.9km/sD。該衛(wèi)星處的重力加速度為9.8m/s2答案C6.天文學(xué)家如果觀察到一個星球獨(dú)自做圓周運(yùn)動，那么就想到在這個星球附近存在著一個看不見的星體-—黑洞.若星球與黑洞由萬有引力的作用組成雙星，以兩者連線上某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，那么()A。它們做圓周運(yùn)動的角速度與其質(zhì)量成反比B。它們做圓周運(yùn)動的周期與其質(zhì)量成反比C。它們做圓周運(yùn)動的半徑與其質(zhì)量成反比D。它們所需的向心力與其質(zhì)量成反比答案C解析由于該雙星和它們的軌道中心總保持三點(diǎn)共線，所以在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等，即它們做勻速圓周運(yùn)動的角速度必相等，因此周期也必然相同,A、B錯誤;因?yàn)樗鼈兯璧南蛐牧Χ际怯伤鼈冎g的萬有引力來提供,所以大小必然相等，D錯誤；由F＝mω2r可得r∝eq\f（1，m），C正確.7.若在某行星和地球上相對于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體，它們在水平方向運(yùn)動的距離之比為2∶eq\r(7）。已知該行星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的7倍，地球的半徑為R，由此可知,該行星的半徑約為(）A.eq\f（1，2)RB。eq\f(7,2)RC。2RD.eq\f(\r（7），2）R答案C解析物體平拋時(shí)水平方向滿足x＝v0t，所以eq\f（t1,t2)＝eq\f(x1，x2）＝eq\f(2,\r(7）)；豎直方向由h＝eq\f(1,2）gt2得g＝eq\f（2h,t2），因此eq\f（g1,g2）＝eq\f(t\o\al（

2，2）,t\o\al（

2，1)）＝eq\f（7，4)。在星球表面物體所受的重力等于萬有引力，由g＝eq\f（GM，R2）得eq\f(R1，R2)＝eq\r(\f(M1g2，M2g1））＝2，又因?yàn)镽2＝R，所以R1＝2R，故選C.8.“嫦娥一號”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”后被月球捕獲，進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，如圖2所示。之后，衛(wèi)星在P點(diǎn)經(jīng)過幾次“剎車制動”,最終在距月球表面200km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動。用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ、Ⅱ和圓形軌道Ⅲ的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個軌道運(yùn)動到P點(diǎn)的加速度，則下面說法正確的是（）圖2A.T1〉T2>T3 B.T1<T2<T3C。a1〉a2〉a3 D。a1〈a2〈a3答案A解析衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動時(shí)，周期的平方與半長軸的立方成正比,故T1〉T2〉T3，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；不管沿哪一軌道運(yùn)動到P點(diǎn)，衛(wèi)星所受月球的引力都相等，由牛頓第二定律得a1＝a2＝a3，故C、D項(xiàng)均錯誤.9.有一種衛(wèi)星的軌道是圓形，并且通過地球的南北極上空，這種衛(wèi)星稱為“極地衛(wèi)星”.它繞地球運(yùn)行周期等于地球自轉(zhuǎn)周期，下面關(guān)于它的說法正確的是(）A.它每次從南向北經(jīng)過赤道上空時(shí),都經(jīng)過地球上同一地點(diǎn)的上空B.極地衛(wèi)星的軌道平面相對于太陽每天轉(zhuǎn)一圈C.極地衛(wèi)星的軌道平面相對于地球每天轉(zhuǎn)一圈D。極地衛(wèi)星的軌道平面相對于地球每天可以轉(zhuǎn)幾圈答案AC10.一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BD解析在星球表面由重力等于萬有引力mg＝Geq\f（Mm，R2)可知，同一物體在星球表面受到的重力增大為原來的16倍，選項(xiàng)A錯誤，B正確。由第一宇宙速度計(jì)算式v＝eq\r（\f(GM,R))可知，星球的第一宇宙速度增大為原來的兩倍，選項(xiàng)C錯誤，D正確.11。“天宮一號"是我國第一個目標(biāo)飛行器和空間實(shí)驗(yàn)室.已知“天宮一號”繞地球的運(yùn)動可看做是勻速圓周運(yùn)動，轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間約為90分鐘。關(guān)于“天宮一號”，下列說法正確的是(）A.“天宮一號"離地面的高度一定比地球同步衛(wèi)星離地面的高度小B.“天宮一號”的線速度一定比靜止于赤道上的物體的線速度小C.“天宮一號”的角速度約為地球同步衛(wèi)星角速度的16倍D.當(dāng)宇航員站立于“天宮一號"內(nèi)不動時(shí)，他所受的合力為零答案AC12。如圖3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，半徑為R.下列說法正確的是（)圖3A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為eq\f(GMm，r－R2)B。一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為eq\f(GMm,r2）C。兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為eq\f（Gm2，3r2）D.三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為eq\f(3GMm，r2）答案BC解析地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力等于一顆衛(wèi)星對地球的引力,由萬有引力定律得其大小為eq\f(GMm,r2)，故A錯誤,B正確；任意兩顆衛(wèi)星之間的距離L＝eq\r(3)r，則兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為eq\f（Gm2,3r2），C正確；三顆衛(wèi)星對地球的引力大小相等且三個引力互成120°，其合力為0,故D錯誤.二、計(jì)算題(本題共4小題,共40分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13.(10分）宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個物體，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)從這個星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度。答案（1)eq\f（v\o\al(

2，0)，2h）（2)v0eq\r（\f（R,2h))解析(1)設(shè)該星球表面的重力加速度為g′，物體做豎直上拋運(yùn)動，由題意知veq\o\al（

2，0）＝2g′h,得g′＝eq\f（v\o\al(

2,0)，2h）。(2)衛(wèi)星貼近星球表面運(yùn)行,則有mg′＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r（g′R）＝v0eq\r(\f(R，2h)）。14.(10分）“嫦娥一號”探月衛(wèi)星在空中的運(yùn)動可簡化為如圖4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,月球半徑為r1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力加速度為eq\f（g，6)。求:圖4(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度；（2）衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期。答案(1）req\r(\f(g,R)）(2）eq\f（2πR1，r1）eq\r（\f（6R1，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)動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，有Geq\f（mM，R2)＝meq\f(v2，R）,且有Geq\f（m′M，r2）＝m′g，由此得v＝req\r(\f（g,R）).（2）設(shè)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期為T，則有Geq\f(mM1，R\o\al(

2，1))＝meq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)）)2R1，又有Geq\f（m′M1,r\o\al（

2,1))＝m′eq\f（g,6),解得T＝eq\f（2πR1,r1）eq\r（\f（6R1，g）).15。(10分)某星球的質(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，若從地球上高h(yuǎn)處平拋一物體,射程為60m,則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，問：（g地取10m/s2）(1）該星球表面的重力加速度g是多少？(2）射程應(yīng)為多少？答案（1)360m/s2(2）10m解析（1）根據(jù)Geq\f（Mm，R2）＝mg得g＝eq\f(GM,R2）.因?yàn)樾乔虻馁|(zhì)量約為地球的9倍，半徑約為地球的一半，則eq\f(g星,g地)＝eq\f（9,\f(1，4））＝36。則星球表面的重力加速度g星＝36×10m/s2＝360m/s2。（2)根據(jù)h＝eq\f(1，2）gt2得,t＝eq\r(\f(2h,g)),知平拋運(yùn)動的時(shí)間之比eq\f(t星，t地)＝eq\f(1,6)。根據(jù)x＝v0t知，水平射程之比eq\f(x星，x地）＝eq\f（1，6)。所以x星＝eq\f（1，6）×60m＝10m.16。（10分）由于銀河系外某雙黑洞系統(tǒng)的合并，北京時(shí)間2016年2月11日，美國國家科學(xué)基金會（NSF）宣布人類首次直接探測到了引力波,印證了愛因斯坦的預(yù)言.其實(shí)中國重大引力波探測工程“天琴計(jì)劃”也已經(jīng)于2015年7月份正式啟動，“天琴計(jì)劃"的其中一個階段就是需要發(fā)射三顆地球高軌衛(wèi)星進(jìn)行引力波探測，假設(shè)我國發(fā)射的其中一顆高軌衛(wèi)星以速度v沿圓形軌道環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其周期為T，地球半徑為R，引力常量為G，根據(jù)以上所給條件，試求：（1)地球的質(zhì)量M；(2）地球的平均密度.(球體體積V＝eq\f(4,3)πR3）答案(1)eq\f（v3T，2πG)(