(必考題)高中物理必修二第七章《萬(wàn)有引力與宇宙航行》檢測(cè)題(含答案解析)

一、選擇題.我國(guó)的“神舟〃系列航天飛船的成功發(fā)射和順利返回，顯示了我國(guó)航天事業(yè)取得的巨大成就。已知地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,動(dòng)的軌道半徑為「，則（ ）飛船的質(zhì)量為m,設(shè)飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)A.飛船在此軌道上的運(yùn)行速率為GmrB.飛船在此圓軌道上運(yùn)行的向心加速度為rGMC.飛船在此圓軌道上運(yùn)行的周期為2兀GMD.飛船在此圓軌道上運(yùn)行所受的向心力為Gmr22.有引力常量為G，則以周期T2.有引力常量為G，則以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為（3兀A. GT24兀B.GT26兀CGT2)8兀D. GT2一項(xiàng)最新的研究發(fā)現(xiàn)，在我們所在星系中央隆起處，多數(shù)恒星形成于100億多年前的一次恒星誕生爆發(fā)期。若最新發(fā)現(xiàn)的某恒星自轉(zhuǎn)周期為T,星體為質(zhì)量均勻分布的球體，4.A.RGMC.v=4.A.RGMC.v=B.衛(wèi)星距離地面的高度為GMT24兀23.2020年12月17日，嫦娥五號(hào)成功返回地球，創(chuàng)造了我國(guó)到月球取土的偉大歷史。圖所示，嫦娥五號(hào)取土后，在戶點(diǎn)處由圓形軌道工變軌到橢圓軌道口，以便返回地球。知嫦娥五號(hào)在圓形軌道工的運(yùn)行周期為T1，軌道半徑為R；橢圓軌道口的半長(zhǎng)軸為。，過(guò)P點(diǎn)的速率為v，運(yùn)行周期為T2。已知月球的質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G，則4， 4n2R3D.M= GT21已知地球質(zhì)量為M，半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m,引力常量為有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述中正確的是（ ）衛(wèi)星的運(yùn)行速度可能等于第一宇宙速度C.C.D.衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度等于地球赤道表面物體的向心加速度A.7GMm11GMmB.C.23GMmA.7GMm11GMmB.C.23GMm100R2D.29GMm100R25.如圖所示，某極地軌道衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過(guò)地球的南北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯60。的正上方按圖示方向第一次運(yùn)行到南緯60。的正上方時(shí)所用時(shí)間為lh,則下列說(shuō)法正確的是（ ）A.該衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定大于7.9km/sB.該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行半徑之比為1：4C.該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度之比為1：2D.該衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于同步衛(wèi)星的機(jī)械能.如圖所示為一質(zhì)量為M的球形物體，質(zhì)量分布均勻，半徑為R,在距球心2R處有一質(zhì)R量為m的質(zhì)點(diǎn)。若將球體挖去一個(gè)半徑為了的小球，兩球心和質(zhì)點(diǎn)在同一直線上，且挖去的球的球心在原來(lái)球心和質(zhì)點(diǎn)連線外，兩球表面相切。已知引力常量為G，則剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力的大小為（ ）.我國(guó)在2020年發(fā)射了一顆火星探測(cè)衛(wèi)星，預(yù)計(jì)2021年7月之前落到火星，對(duì)火星展開(kāi)環(huán)繞勘探。若將地球和火星均視為球體，它們繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示，則下列說(shuō)法正確的是（ ）行星星體半徑/m質(zhì)量/kg 公轉(zhuǎn)周期/年火星3X1066X10232地球6X1066X10241A.火星表面的重力加速度大小約為地球表面重力加速度大小的5B.火星的第一宇宙速度約為地球第一宇宙速度的七C火星的密度約為地球密度的8倍D.火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的向心加速度大小約為地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的向心加速度大小的48．天文單位是天文學(xué)中計(jì)量天體之間距離的一種單位，其數(shù)值取地球和太陽(yáng)之間的平均距離。已知哈雷彗星近日距離大約為0.6個(gè)天文單位，其周期為76年，只考慮太陽(yáng)對(duì)其引力，而忽略其它星體對(duì)其影響，則其遠(yuǎn)日距離約為（ ）（3'76X4.2）4.2個(gè)天文單位18個(gè)天文單位35個(gè)天文單位42個(gè)天文單位9．電影《流浪地球》深受觀眾喜愛(ài)，地球最后找到了新的家園，是一顆質(zhì)量比太陽(yáng)大一倍的恒星。假設(shè)地球繞該恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球中心到這顆恒星中心的距離是地球中心到太陽(yáng)中心的距離的2倍，則現(xiàn)在地球繞新的恒星與原來(lái)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)相比，說(shuō)法正確的是（ ）A.線速度大小是原來(lái)的2倍 B.角速度大小是原來(lái)的2倍C周期是原來(lái)的2倍 D.向心加速度大小是原來(lái)的2倍10.宇航員在地球表面以初速度v0豎直上拋一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間t小球到達(dá)最高點(diǎn)；他在另一星球表面仍以初速度v0豎直上拋同一小球，經(jīng)過(guò)時(shí)間5t小球到達(dá)最高點(diǎn)。取地球表面重力加速度g=10m/s2,空氣阻力不計(jì)。則該星球表面附近重力加速度g’的大小為（ ）A.2m/s2 B.J2m/s2 C.10m/s2 D.5m/s211.美國(guó)宇航局2011年12月5日宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系外第一顆類似地球的、可適合居住的行星——“開(kāi)普勒—226”，其直徑約為地球的2.4倍。至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚，假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng)，根據(jù)以上信息，估算該行星的第一宇宙速度等于（ ）A.3.3x103m/s B.7.9x103m/s C.1.2x104m/s D.1.9x104m/s12.假設(shè)宇宙中有兩顆相距無(wú)限遠(yuǎn)的行星A和B,自身球體半徑分別為RA和RB。兩顆行星各自周圍的衛(wèi)星的軌道半徑的三次方（［3）與運(yùn)行公轉(zhuǎn)周期的平方（T2）的關(guān)系如圖所示，T0為衛(wèi)星環(huán)繞各自行星表面運(yùn)行的周期。則（ ）A.行星A的質(zhì)量小于行星B的質(zhì)量B.行星A的密度小于行星B的密度C.行星A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度D.當(dāng)兩行星周圍的衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑相同時(shí)，行星A的衛(wèi)星的向心加速度小于行星B的衛(wèi)星的向心加速度13.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由多顆衛(wèi)星組成，包括中圓地球軌道衛(wèi)星、靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星。中圓地球軌道衛(wèi)星離地高度2.1萬(wàn)千米。靜止軌道衛(wèi)星在地球赤道平面內(nèi)，與地球自轉(zhuǎn)周期相同，傾斜地球同步衛(wèi)星與靜止軌道衛(wèi)星離地高度均為3.6萬(wàn)千米。以下說(shuō)法正確的是（ ）A.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星周期等于靜止軌道衛(wèi)星的周期B.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星周期大于靜止軌道衛(wèi)星的周期C.中圓地球軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止軌道衛(wèi)星的線速度D.中圓地球軌道衛(wèi)星的運(yùn)行周期大于靜止軌道衛(wèi)星的周期14.某顆中子星的質(zhì)量為地球質(zhì)量的。倍，半徑為地球半徑的b倍，忽略星球自轉(zhuǎn)影響，則該中子星與地球的（ ）aA.表面重力加速度比值為廣aB.第一宇宙速度比值為7b,：aC.同步衛(wèi)星軌道半徑比值為:b aD.密度比值為「.2020年7月23日，我國(guó)首個(gè)獨(dú)立火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙四運(yùn)載火箭，從文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功升空。已知火星的直徑約為地球的1，質(zhì)量約為地球的71,乙 JLV/下列說(shuō)法正確的是（

A.火星表面的重力加速度小于9.8m/s2B.探測(cè)器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力C.探測(cè)器在火星表面附近的環(huán)繞速度等于7.9km/sD.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度二、填空題.嫦娥五號(hào)月球探測(cè)器由“長(zhǎng)征五號(hào)〃運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，順利完成任務(wù)后返回地球。若已知月球半徑為R,“嫦娥五號(hào)〃在距月球表面高度為/?的圓軌道上飛行，周期為7，萬(wàn)有引力常量為G,月球表面重力加速度為,若已知月球的近月衛(wèi)星的周期為95分鐘，引力常量G=6.67x10-11N-m2/kg2,則估算月球的平均密度為kg/m3度為kg/m3（止匕問(wèn)保留一位有效數(shù)字）。.如圖所示，人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則衛(wèi)星A的線速度衛(wèi)星B的加速度衛(wèi)星B的線速度，衛(wèi)星衛(wèi)星B的加速度.已知地球表面的自由落體加速度為g，地球半徑為R，則地球的“第一宇宙速度”是。若某個(gè)行星的半徑是地球半徑的a倍，質(zhì)量是地球的b倍，則該行星表面的自由落體加速度是地球表面加速度的倍。.兩行星A和B是兩個(gè)均勻球體，行星A的衛(wèi)星a沿圓軌道運(yùn)行的周期為T；行星B的a衛(wèi)星b沿圓軌道運(yùn)行的周期為T。設(shè)兩衛(wèi)星均為各自中心星體的近地衛(wèi)星，而且bT：T=1：4，行星A和行星B的半徑之比為R：R=1：2,兩行星的質(zhì)量之比Ma：MRab AB AB，則行星A和行星B的密度之比Pa：P= ，行星表面的重力加速度之比= ABg：g= 。AB .在天體運(yùn)動(dòng)中，將兩顆彼此距離較近的行星稱為雙星，由于兩星間的引力而使它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中距離保持不變，已知兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為M1和M2,相距為L(zhǎng),求M1和M2的半徑之比為,它們的角速度為徑之比為,它們的角速度為.有兩顆人造地球衛(wèi)星，質(zhì)量之比是m1：m2=2:1,運(yùn)行速度之比是匕：v2=2:1。①它們周期之比T1：T2=。②所受向心力之比F1：F2=。.如圖所示，飛行器P繞某星球做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球相對(duì)于飛行器的張角為e,已知引力常量為g，則該星球的密度為。.在太陽(yáng)系中有八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，按照距太陽(yáng)的距離排列，由近及遠(yuǎn)依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星…如果把距離太陽(yáng)較近的六顆行星的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么這六顆行星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周所用的時(shí)間最長(zhǎng)的是，運(yùn)動(dòng)的線速度最大的是，運(yùn)動(dòng)的向心加速度最小的是..按照愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論，以速度1/運(yùn)動(dòng)的物體的相對(duì)論質(zhì)量m(即運(yùn)動(dòng)質(zhì)量)與靜mm二一o止質(zhì)量加°的關(guān)系為 1_”.那么速度為7.9km/s的運(yùn)動(dòng)火箭的相對(duì)論質(zhì)量m約是靜cc2止質(zhì)量m0的倍；速度為0.9c的運(yùn)動(dòng)電子的相對(duì)論質(zhì)量m是靜止質(zhì)量m0的 倍.已知地球的半徑為R，地面上重力加速度為g，萬(wàn)有引力常量為G，如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，那么地球的平均密度的表達(dá)式為.(1)某一星球的第一宇宙速度為v，質(zhì)量為m的宇航員在這個(gè)星球表面受到的重力為G，由此可知這個(gè)星球的半徑是.⑵飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)，如圖所示.其周期為「如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點(diǎn)八處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行，橢圓和地球表面相切于B點(diǎn)，設(shè)地球半徑為R0,飛船從八點(diǎn)返回到地面上B點(diǎn)所需時(shí)間為.三、解答題2020年6月23日9時(shí)43分，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心，用長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭將北斗三號(hào)第55顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星順利送入如圖所示預(yù)定的地球同步軌道，發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，標(biāo)志著北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座部署完成。若地球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,同步軌道離地面的高度為h，引力常量為G。試求：(1)第55顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星在軌運(yùn)行的向心加速度的大?。虎频厍虻拿芏?。1970年4月24日，我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星"東方紅一號(hào)〃發(fā)射成功。由此拉開(kāi)了中國(guó)人探索宇宙奧秘、和平利用太空的序幕。為了紀(jì)念這一天，經(jīng)中央批準(zhǔn)、國(guó)務(wù)院批復(fù)，將每年的4月24日設(shè)立為“中國(guó)航天日〃。發(fā)射人造地球衛(wèi)星的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為以下三個(gè)過(guò)程，如圖所示，先將衛(wèi)星發(fā)射至半徑為/?的近地圓形軌道1運(yùn)行，然后點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入半徑為3R的圓形軌道3運(yùn)行。設(shè)軌道1、2相切于0點(diǎn)，軌道2、3相切于Q點(diǎn)。已知地球的質(zhì)量為M,引力常量為G。若設(shè)質(zhì)量為m0的物體在離地球無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的引力勢(shì)能為零，則當(dāng)物體與地球球心距離為「時(shí)，其引力勢(shì)能E=—gg，不計(jì)空氣阻力和燃料消耗的質(zhì)量。求：(提示：衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行P Y時(shí)，衛(wèi)星與地心的連線在很短時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積可按扇形面積處理)(1)衛(wèi)星分別在1、3圓形軌道上正常運(yùn)行時(shí)的速度大小匕、勺(2)衛(wèi)星在橢圓軌道2上正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過(guò)戶、Q點(diǎn)的速度大小力、,。一行星探測(cè)器從所探測(cè)的行星表面垂直升空，探測(cè)器的質(zhì)量是1500kg,發(fā)動(dòng)機(jī)推力為恒力，升