新教材高中物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題五萬(wàn)有引力與宇宙航行測(cè)評(píng)含解析

PAGEPAGE8萬(wàn)有引力與宇宙航行姓名：__________班級(jí)：__________正確率：__________題號(hào)12345678910答案題號(hào)11121314151617181920答案一、單項(xiàng)選擇題1．關(guān)于地球的同步衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A．不同質(zhì)量的衛(wèi)星周期不同B．衛(wèi)星以第一宇宙速度運(yùn)行C．不同質(zhì)量的衛(wèi)星，軌道半徑不同D．衛(wèi)星運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同答案：D2．發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家是()A．庫(kù)侖 B．愛(ài)因斯坦C．牛頓 D．伽利略答案：C3．下列描述不屬于經(jīng)典力學(xué)范圍的是()A．開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述B．伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述C．牛頓對(duì)物體低速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述D．愛(ài)因斯坦對(duì)粒子接近光速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述答案：D4．太陽(yáng)系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期也不相同．下列反映公轉(zhuǎn)周期與行星軌道半長(zhǎng)軸的關(guān)系圖像中正確的是()答案：D5.如圖所示，兩顆人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．M的線(xiàn)速度比N的小B．M的角速度比N的大C．M的環(huán)繞周期比N的小D．M的向心加速度比N的大答案：A6.太陽(yáng)系各行星繞太陽(yáng)軌道為橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．如圖為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道，A為近日點(diǎn)，C為遠(yuǎn)日點(diǎn)，B、D為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，地球從B點(diǎn)經(jīng)C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D的時(shí)間為t1，地球從D點(diǎn)經(jīng)A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為t2，下列說(shuō)法正確的是()A．t1>t2B．t1<t2C．t1＝t2D．由于需要高等數(shù)學(xué)積分知識(shí)，高中階段無(wú)法比較t1，t2的大小答案：A7．如圖所示，小行星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，在經(jīng)過(guò)軌道上的a，b，c，d四個(gè)位置時(shí)，受太陽(yáng)引力最大的是()A．a(chǎn) B．bC．c D．d解析：根據(jù)萬(wàn)有引力定律可知，距離越小引力越大，從圖中可得a處距離最小，引力最大，故A正確．答案：A8．兩個(gè)質(zhì)量相等的球形物體，兩球心相距r，它們之間的萬(wàn)有引力為F，若它們的質(zhì)量都加倍，兩球心的距離也加倍，它們之間的作用力為()A．4F B．FC．eq\f(1,4)F D．eq\f(1,2)F解析：由F＝Geq\f(m1m2,r2)可知，質(zhì)量加倍，距離加倍，它們之間的作用力仍為F，保持不變．答案：B9．如圖所示，火星和地球都在圍繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)行軌道是橢圓．根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知()A．火星繞太陽(yáng)運(yùn)行過(guò)程中，速率不變B．地球靠近太陽(yáng)的過(guò)程中，運(yùn)行速率將減小C．火星遠(yuǎn)離太陽(yáng)過(guò)程中，它與太陽(yáng)的連線(xiàn)在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積逐漸增大D．火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球長(zhǎng)解析：根據(jù)開(kāi)普勒第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)與行星的連線(xiàn)在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等．行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，故A，C錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第二定律知地球靠近太陽(yáng)的過(guò)程中，運(yùn)行速率將增大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)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(zhǎng)軸比較大，所以火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng)，故D正確．答案：D10．一個(gè)物體在地球表面所受的重力為mg，則在距地面高度為地球半徑的2倍時(shí)，所受引力為()A.eq\f(mg,2) B.eq\f(mg,3)C.eq\f(mg,4) D.eq\f(mg,9)解析：由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，物體在地球表面所受的重力mg＝Geq\f(Mm,R2)，在距地面高度為地球半徑的2倍時(shí)，所受引力F＝Geq\f(Mm,（R＋2R）2)＝eq\f(1,9)Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(1,9)mg，選項(xiàng)D正確．答案：D11.“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器未變軌前繞地球運(yùn)行軌道可視為圓形軌道，如圖所示．當(dāng)“天宮一號(hào)”按逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)到軌道A點(diǎn)時(shí)，它的()A．線(xiàn)速度方向是v1的方向B．線(xiàn)速度方向是v2的方向C．運(yùn)行速率大于7.9km/sD．運(yùn)行速率大于11.2km/s解析：“天宮一號(hào)”運(yùn)動(dòng)的方向是軌跡的切線(xiàn)方向，所以線(xiàn)速度方向是v2的方向，第一宇宙速度7.9km/s是最大運(yùn)行速度，因此“天宮一號(hào)”的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤．答案：B12．關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列說(shuō)法正確的是()A．第一宇宙速度與地球的質(zhì)量無(wú)關(guān)B．第一宇宙速度大小為11.2km/sC．達(dá)到第一宇宙速度的物體的質(zhì)量應(yīng)該非常小D．第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度解析：由萬(wàn)有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r(\f(GM,R))，可知第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān)，而與發(fā)射物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故A、C錯(cuò)誤；由v＝eq\r(\f(GM,R))，代入數(shù)據(jù)可得地球的第一宇宙速度v≈7.9km/s，故B錯(cuò)誤；第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運(yùn)行速度，是人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運(yùn)行的最大速度，是衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度，故D正確．答案：D13．如圖所示，有關(guān)人造地球衛(wèi)星軌道的正確說(shuō)法有()A．a(chǎn)、b、c均可能是衛(wèi)星軌道B．衛(wèi)星軌道只可能是aC．a(chǎn)、b均可能是衛(wèi)星軌道D．b可能是同步衛(wèi)星的軌道解析：地球衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心是地球的地心，所以凡是地球衛(wèi)星，軌道面必定經(jīng)過(guò)地球中心，所以a、b均可能是衛(wèi)星軌道，c不可能是衛(wèi)星軌道，故A、B錯(cuò)誤，C正確；同步衛(wèi)星的軌道必定在赤道平面內(nèi)，所以b不可能是同步衛(wèi)星的軌道，故D錯(cuò)誤．答案：C14.如圖所示，P、Q為質(zhì)量相同的兩質(zhì)點(diǎn)，分別置于地球表面的不同緯度上，如果把地球看成一個(gè)均勻球體，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．P、Q做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小相等B．P、Q所受地球引力大小相等C．P、Q做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小相等D．P所受地球引力大于Q所受地球引力解析：P、Q兩點(diǎn)的角速度相同，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同，根據(jù)F向＝mrω2可知向心力大小不相等，A錯(cuò)誤；P、Q兩質(zhì)點(diǎn)距離地心的距離相等，根據(jù)F＝Geq\f(Mm,R2)知，兩質(zhì)點(diǎn)受到的地球引力大小相等，故B正確、D錯(cuò)誤；P、Q兩質(zhì)點(diǎn)角速度大小相等，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同，根據(jù)v＝rω可知線(xiàn)速度大小不同，故C錯(cuò)誤．答案：B15．2020年6月23日，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭發(fā)射了“北斗三號(hào)”系統(tǒng)的最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星．此次發(fā)射的衛(wèi)星屬地球同步衛(wèi)星，此衛(wèi)星成功入軌后()A．與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑B．與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的質(zhì)量C．與地球赤道上物體具有相同的線(xiàn)速度D．與地球赤道上物體具有相同的向心加速度解析：根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r，由于所有同步衛(wèi)星的周期均相同，則此衛(wèi)星與其他地球同步衛(wèi)星具有相同的軌道半徑，但是與其他地球同步衛(wèi)星不一定具有相同的質(zhì)量，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體具有相同的角速度，則由v＝ωr可知，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的線(xiàn)速度，由a＝ω2r可知，該衛(wèi)星與地球赤道上物體具有不同的向心加速度，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．故選A.答案：A16．地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，若高空中某處的重力加速度為eq\f(g,2)，則該處距地球表面的高度為()A．eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(2)－1))R B．RC．eq\r(2)R D．2R解析：設(shè)地球的質(zhì)量為M，某個(gè)物體的質(zhì)量為m，則在地球表面有Geq\f(Mm,R2)＝mg，①在離地面h高處軌道上有Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝meq\f(g,2)，②由①②聯(lián)立得h＝(eq\r(2)－1)R，選項(xiàng)A正確．答案：A17．位于貴州的“中國(guó)天眼”(FAST)是目前世界上口徑最大的單天線(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡，通過(guò)FAST可以測(cè)量地球與木星之間的距離．當(dāng)FAST接收到來(lái)自木星的光線(xiàn)傳播方向恰好與地球公轉(zhuǎn)線(xiàn)速度方向相同時(shí)，測(cè)得地球與木星的距離是地球與太陽(yáng)距離的k倍．若地球和木星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)且軌道共面，則可知木星的公轉(zhuǎn)周期為()A．(1＋k2)eq\s\up6(\f(3,4))年 B．(1＋k2)eq\s\up6(\f(3,2))年C．(1＋k)eq\s\up6(\f(3,2))年 D．keq\s\up6(\f(3,2))年解析：設(shè)地球與太陽(yáng)距離為r，根據(jù)題述可知木星與太陽(yáng)的距離為R＝eq\r(r2＋（kr）2)＝req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋k2))eq\s\up6(\f(1,2))，設(shè)木星的公轉(zhuǎn)周期為T(mén)年，根據(jù)開(kāi)普勒定律，則有eq\f(T2,12)＝eq\f(r3（1＋k2）\s\up6(\f(3,2)),r3)解得T＝(1＋k2)eq\s\up6(\f(3,4))年，選項(xiàng)A正確；B、C、D錯(cuò)誤；故選A.答案：A18．一探月衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,81)，月球半徑約為地球半徑的eq\f(1,4)，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速率約為()A．0.4km/s B．1.8km/sC．11km/s D．36km/s解析：對(duì)于環(huán)繞地球或月球的人造衛(wèi)星，其所受萬(wàn)有引力即為它們做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，所以v＝eq\r(\f(GM,r))，第一宇宙速度指的是最小發(fā)射速度，同時(shí)也是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，對(duì)于近地衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，其軌道半徑近似等于地球半徑，所以eq\f(v月,v地)＝eq\r(\f(M月r地,M地r月))＝eq\r(\f(4,81))＝eq\f(2,9).所以v月＝eq\f(2,9)v地＝eq\f(2,9)×7.9km/s≈1.8km/s.故B正確．答案：B19．某物體在地面上受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力為F，為使此物體受到的引力減小到原來(lái)的四分之一，應(yīng)把此物體置于的地方距地面的高度為(R為地球半徑)()A．R B．2RC．4R D．8R解析：根據(jù)萬(wàn)有引力定律表達(dá)式得：F＝eq\f(GMm,r2)，其中r為物體到地球中心的距離．某物體在地球表面，受到地球的萬(wàn)有引力為F，此時(shí)r＝R，若此物體受到的引力減小為eq\f(F,4)，根據(jù)F＝eq\f(GMm,r2)，得出此時(shí)物體到地球中心的距離為：r′＝2R，所以物體距離地面的高度應(yīng)為R，選頊A正確．答案：A20．2020年北京時(shí)間1月16日11點(diǎn)02分，酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心一枚“快舟一號(hào)甲”火箭發(fā)射由銀河航天研發(fā)制造的5G低軌寬帶衛(wèi)星，也是全球首顆5G衛(wèi)星，重量為227公斤，在距離地面1156公里的區(qū)域運(yùn)行，下列說(shuō)法正確的是()A．5G衛(wèi)星不受地球引力作用B．5G衛(wèi)星繞地飛行的速度一定大于7.9km/sC．5G衛(wèi)星軌道半徑比地球同步衛(wèi)星高D．5G衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的速度大小與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)解析：5G衛(wèi)星是在地球的萬(wàn)有引力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于5G衛(wèi)星繞地飛行的軌道大于地球半徑，根據(jù)公式Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(mv2,R)可知v＝eq\r(\f(GM,R))，軌道半徑越大，運(yùn)行速度越小，因此5G衛(wèi)星繞地飛行的速度一定小于7.9km/s，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；5G衛(wèi)星在距離地面1156公里的區(qū)域運(yùn)行，而地球同步衛(wèi)星在距離地面約為五倍地球半徑的高度運(yùn)行，因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)公式Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(mv2,R)，可知v＝eq\r(\f(GM,R))，5G衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的速度大小與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)D正確．答案：D二、非選擇題21．一號(hào)衛(wèi)星和二號(hào)衛(wèi)星分別繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比為1∶3，它們的軌道半徑之比為1∶4，則一號(hào)衛(wèi)星和二號(hào)衛(wèi)星的線(xiàn)速度之比為_(kāi)_________，周期之比為_(kāi)_________，向心加速度之比為_(kāi)_________．＝＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))eq\s\up12(2)＝eq\f(16,1).答案：2∶11∶816∶122．火星半徑約為地球半徑的一半，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,9).一位宇航員連同宇航服在地球上的質(zhì)量為50kg.地球表面的重力加速度g取10m/s2，則：在火星上宇航員所受的重力為多少？解析：由mg＝Geq\f(Mm,R2)，得g＝eq\f(GM,R2)，在地球上有g(shù)＝eq\f(GM,R2)，在火星上有g(shù)′＝eq\f(G·\f(1,9)M,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)R))\s\up12(2))，所以g′＝eq\f(40,9)m/s2，那么宇航員在火星上所受的重力mg′＝50×eq\f(40,9)N≈222.2N.答案：222.2N23．已知“天宮二號(hào)”在地球上空的圓軌