第七章萬有引力與航天測試卷Word版含答案

第七章《萬有引力與航天》測試卷一、單選題(共12小題)世紀(jì)人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域。現(xiàn)有一艘遠(yuǎn)離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船，為了測量自身質(zhì)量，啟動推進(jìn)器，測出飛船在短時間Δt內(nèi)速度的改變?yōu)棣，和飛船受到的推力F(其它星球?qū)λ囊珊雎?。飛船在某次航行中，當(dāng)它飛近一個孤立的星球時，飛船能以速度v，在離星球的較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動，已知星球的半徑為R，引力常量用G表示。則宇宙飛船和星球的質(zhì)量分別是()A．，B．，C．，D．，2.如果我們能測出月球表面的重力加速度g，月球的半徑R和月球繞地球的轉(zhuǎn)動周期T，就能夠根據(jù)萬有引力定律“稱量”月球的質(zhì)量了.已知引力常量為G，關(guān)于月球質(zhì)量M，正確的是()A．M＝B．M＝C．M＝D．M＝年10月10日太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“龍”飛船已與國際空間站成功對接．“龍”飛船運抵了許多貨物，包括實驗器材、備件、空間站宇航員所需的衣服和食品以及一個冰箱，冰箱里還裝有冰激凌，下列相關(guān)分析中正確的是()A．“龍”飛船的發(fā)射速度，國際空間站的運行速度均小于第一宇宙速度B．“龍”飛船欲實現(xiàn)對接，必須在國際空間站的后下方，伺機(jī)噴氣減速變軌，實現(xiàn)對接C．“龍”飛船噴氣加速前，“龍”飛船與國際空間站的加速度大小相等D．空間站中收到的冰激凌處于完全失重狀態(tài)4.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的說法不正確的是()A．自由落體運動規(guī)律屬于經(jīng)典力學(xué)B．行星運動定律屬于經(jīng)典力學(xué)C．牛頓運動定律屬于經(jīng)典力學(xué)D．愛因斯坦在20世紀(jì)初創(chuàng)立了相對論理論，這表明牛頓的經(jīng)典力學(xué)已不再適用5.下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)和相對論的說法，正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)和相對論是各自獨立的學(xué)說，互不相容B．相對論是在否定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上建立起來的C．相對論和經(jīng)典力學(xué)是兩種不同的學(xué)說，二者沒有聯(lián)系D．經(jīng)典力學(xué)包含于相對論之中，經(jīng)典力學(xué)是相對論的特例6.兩輛質(zhì)量各為1×105kg的裝甲車相距1m時，它們之間的萬有引力相當(dāng)于()A．一個人的重量級B．一個雞蛋的重量級C．一個西瓜的重量級D．一頭牛的重量級7.某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，半徑也是地球半徑的一半，那么一個物體在此行星表面附近所受到的引力是它在地球表面附近所受引力的()A．2倍B．4倍C．D．8.理論和實踐證明，開普勒定律不僅適用于太陽系中的天體運動，而且對一切天體(包括衛(wèi)星繞行星的運動)都適用．下面關(guān)于開普勒第三定律的公式＝k的說法正確的是()A．公式只適用于軌道是橢圓的運動B．式中的k值，對于所有行星和衛(wèi)星都相同C．式中的k值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星(或衛(wèi)星)無關(guān)D．若已知月球與地球之間的距離，根據(jù)公式可求出地球與太陽之間的距離9.一名宇航員來到一個星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力大小的()A．倍B．倍C．倍D．倍10.新型火星探測器“好奇號”經(jīng)過八個半月的旅行著陸火星表面，已知“好奇號”質(zhì)量為M，在火星表面附近豎直下降速度為v0時，啟動火箭引擎產(chǎn)生推力F，經(jīng)過時間t，減速為零恰好安全著陸，若火星的半徑為R，結(jié)合以上信息，則在火星表面發(fā)射一顆環(huán)繞衛(wèi)星，它的最小發(fā)射速度應(yīng)為()A．B．C．D．11.若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證()A．地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的D．蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的12.地球赤道上的重力加速度為g，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上物體“飄”起來，則地球的轉(zhuǎn)速應(yīng)為原來轉(zhuǎn)速的()．A.倍B.倍C.倍D.倍二、填空題(共3小題)為地球赤道上的物體，隨地球自轉(zhuǎn)的速度為v1，B為近地衛(wèi)星，在地球表面附近繞地球運行，速度為v2，C為地球同步衛(wèi)星，距地面高度為地球半徑的5倍，繞地球運行的速度為v3，則v1∶v2∶v3＝________.14.如圖所示是某行星圍繞太陽運行的示意圖，則行星在A點的速率________在B點的速率.15.地球赤道上的物體A，近地衛(wèi)星B(軌道半徑等于地球半徑)，同步衛(wèi)星C，若用TA、TB、TC；vA、vB、vC；分別表示三者周期，線速度，則滿足________，________.三、計算題(共3小題)16.兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠(yuǎn)，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，如圖5所示.已知雙星的質(zhì)量分別為m1和m2，它們之間的距離為L，求雙星的運行軌道半徑r1和r2及運行周期T.圖517.已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G.如圖所示，A為在地面附近繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，B為地球的同步衛(wèi)星．(1)求衛(wèi)星A運動的速度大小v；(2)求衛(wèi)星B到地面的高度h.(3)若考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，求地球赤道上物體的重力加速度．18.設(shè)地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星距赤道地面的高度為h，質(zhì)量為m，此衛(wèi)星處在同步軌道上運行時與處在赤道地面上靜止時相比，試求：(1)線速度之比．(2)向心加速度之比．(3)所需向心力之比．

答案解析1.【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第二定律可知F＝ma＝m，所以飛船質(zhì)量為m＝。飛船做勻速圓周運動的周期T＝，得半徑為r＝，根據(jù)萬有引力提供向心力可得G＝m，得星球質(zhì)量M＝＝，故選項D正確。2.【答案】A【解析】在月球表面，物體的重力與萬有引力相等，則有G＝mg，可得月球的質(zhì)量為M＝，故A正確，B錯誤；月球繞地球做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力得G＝Mr，由于r表示軌道半徑，而R表示月球半徑，可得地球質(zhì)量M地＝，故C、D錯誤.3.【答案】D【解析】第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，所以“龍”飛船的發(fā)射速度介于km/s與km/s之間，故A錯誤；“龍”飛船欲實現(xiàn)對接，必須在國際空間站的后下方，伺機(jī)噴氣加速做離心運動，可以實現(xiàn)對接，故B錯誤；“龍”飛船噴氣加速前，在國際空間站的后下方，根據(jù)a＝得“龍”飛船與國際空間站的加速度不相等，故C錯誤；空間站中收到的冰激凌只受重力，處于完全失重狀態(tài)，故D正確．4.【答案】D【解析】經(jīng)典力學(xué)有一定的局限性，適用于宏觀、低速運動的物體，不適用于高速、微觀的物體．自由落體運動、行星運動定律遵守牛頓運動定律，屬于經(jīng)典力學(xué)，A、B正確；牛頓運動定律是經(jīng)典力學(xué)的核心理論，屬于經(jīng)典力學(xué)，C正確；牛頓的經(jīng)典力學(xué)是愛因斯坦相對論理論在低速條件下的近似，所以相對論的創(chuàng)立并不表明牛頓的經(jīng)典力學(xué)已不再適用，D錯誤．5.【答案】D【解析】相對論的建立并沒有否定經(jīng)典力學(xué)，而是認(rèn)為經(jīng)典力學(xué)是相對論在一定條件下的特殊情形．所以A、B、C不對，D正確．6.【答案】B【解析】由F＝G得F引＝N相當(dāng)于一個雞蛋的重力量級．7.【答案】A【解析】根據(jù)萬有引力定律得：F＝行星質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，半徑也是地球半徑的一半，一個物體在此行星上的萬有引力和地球上萬有引力之比：＝＝2故選項A正確．8.【答案】C【解析】開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動，所以也適用于軌道是圓的運動，故A錯誤；式中的k與中心天體的質(zhì)量有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星(或衛(wèi)星)無關(guān)．故B錯誤，C正確；式中的k與中心天體的質(zhì)量有關(guān)，已知月球與地球之間的距離，無法求出地球與太陽之間的距離，故D錯誤．9.【答案】C【解析】由F星＝＝＝＝2F地，故C項正確．10.【答案】A【解析】在火星表面附近豎直下降速度為v0時，啟動火箭引擎產(chǎn)生推力F，經(jīng)過時間t，減速為零恰好安全著陸，因此v0＝at；由牛頓第二定律有：F－mg＝ma.由以上二式可得該星球表面的重力加速度g＝－；第一宇宙速度就是衛(wèi)星貼近該星球表面飛行的速度，根據(jù)重力提供向心力，有mg＝m，得v＝＝，故A正確，B、C、D錯誤．11.【答案】B【解析】若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律——萬有引力定律，則應(yīng)滿足G＝ma，因此加速度a與距離r的二次方成反比.12.【答案】B【解析】原來狀態(tài)應(yīng)滿足公式G－mg＝ma＝mω2R，后來飄起來時，G＝mω′2R，M為地球質(zhì)量、m為物體質(zhì)量、R為地球半徑、ω′為飄起時的角速度、ω為原來的角速度．聯(lián)立求解得ω′＝ω.13.【答案】1∶6∶6【解析】地球赤道上的物體和同步衛(wèi)星具有相同的周期和角速度，根據(jù)v＝ωr，地球的半徑與同步衛(wèi)星的軌道半徑比為1∶6，所以v1：v3＝1∶6.近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都是繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力＝，解得v＝.兩衛(wèi)星的軌道半徑比為1∶6，所以v2∶v3＝∶1，所以v1∶v2∶v3＝1∶6∶6.14.【答案】大于【解析】15.【答案】TA＝TC＞TBvB＞vC＞vA【解析】衛(wèi)星A為同步衛(wèi)星，周期與C物體周期相等，根據(jù)衛(wèi)星繞地球做圓周運動，萬有引力提供向心力得周期T＝2π，所以TA＝TC＞TB；AC比較，角速度相等，由v＝ωr，可知vA＜vC；BC比較，同為衛(wèi)星，由人造衛(wèi)星的速度公式v＝，可知vB＞vC，故TA＝TC＞TB，vB＞vC＞vA.16.【答案】r1＝r2＝T＝【解析】雙星間的引力提供了各自做圓周運動的向心力對m1：＝m1r1ω2，對m2：＝m2r2ω2，且r1＋r2＝L，解得r1＝，r2＝.由G＝m1r1及r1＝得周期T＝.17.【答案】(1)(2)－R(3)－R【解析】(1)對衛(wèi)星A，由牛頓第二定律和萬有引