人教版高中物理必修二高一測試-《萬有引力定律》

人教版高中物理必修二高一測試——《萬有引力定律》人教版高中物理必修二高一測試——《萬有引力定律》/人教版高中物理必修二高一測試——《萬有引力定律》》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《高中物理學(xué)習(xí)資料（馬鳴風(fēng)蕭蕭**整理制作）高一物理測試——《萬有引力定律》一、單擇題（每題4分，共20分）1．天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出行星的軌道半徑和運轉(zhuǎn)周期，由此，可計算出（）A．行星的質(zhì)量B.行星的半徑C.恒星的質(zhì)量D.恒星的半徑2．如圖1所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運動的三顆衛(wèi)星，a和b質(zhì)量相等且小于c的質(zhì)量，則以下不正確的選項是（）A．b所需向心力最小B．b、c的周期相同且大于a的周期C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度圖1D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度3．已知甲、乙兩行星的半徑之比為a，它們各自的第一宇宙速度之比為b，則以下不正確的選項是（）A．甲、乙兩行星的質(zhì)量之比為b2a∶1B．甲、乙兩行星表面的重力加速度之比為b2∶aC．甲、乙兩行星各自衛(wèi)星的最小周期之比為a∶bD．甲、乙兩行星各自衛(wèi)星的最大角速度之比為a∶b4．近地衛(wèi)星線速度為7.9km/s，已知月球質(zhì)量是地球質(zhì)量的1，地球半徑是月球半徑的3.881倍，則在月球上發(fā)射“近月衛(wèi)星”的圍繞速度約為（）A．1.0km/sB．1.7km/sC．2.0km/sD．1.5km/s5．地球同步衛(wèi)星距地面高度為h，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω，那么以下關(guān)于同步衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的線速度錯誤．．的是（）A．v=（R+h）ωB．v=RG/(Rh)C．v=Rg/(Rh)D．v=3R2g二、雙選題（每題4分，共20分。全部選對得4分，對而不全得2分）6．關(guān)于開普勒行星運動的公式R3=k，以下理解正確的選項是（）T2A．k是一個與行星沒關(guān)的常量B．若地球繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為R地，周期為T地;月球繞地球運轉(zhuǎn)軌道的長半軸馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《為R月，周期為T月，則R地3R月3T地2T月2C．T表示行星運動的自轉(zhuǎn)周期D．T表示行星運動的公轉(zhuǎn)周期7．關(guān)于第一宇宙速度，下面說法中正確的選項是（）．它是人造地球衛(wèi)星繞地球翱翔的最小速度．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的最大運轉(zhuǎn)速度C．它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運轉(zhuǎn)時近地點的速度。8．假如一做圓周運動的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運動，則（）A．依照公式v=ωr，可知衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍B．依照公式F=mv21，可知衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的2r1C．依照公式F=GMm，可知地球供應(yīng)的向心力將減小到原來的r24D．依照上述B和C中給出的公式，可知衛(wèi)星運動的線速度將減小到原來的229．據(jù)察看，某行星外面有一模糊不清的環(huán)，為了判斷該環(huán)是連續(xù)物還是衛(wèi)星群，又測出了環(huán)中各層的線速度v的大小與該層至行星中心的距離R，則以下判斷中正確的選項是（）A．若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物B．若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物C．若v2與R成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群D．若v2與R成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群10．以下說法中正確的選項是（）已知地球中心距太陽中心的距離，只要察看到火星繞太陽的公轉(zhuǎn)周期，即可估測出火星中心距太陽中心的距離已知地球中心距太陽中心的距離，就能估測出地球中心距月球中心的距離C.已知月球中心距地球中心的距離，就能估測出同步地球衛(wèi)星距地球中心的距離已知月球中心距地球中心的距離，只要察看火星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期，就能估測出火星距太陽的距離三、計算題（共20分。要求寫出必要的文字說明、主要方程式和重要演算步驟，有數(shù)值計算的要明確寫出數(shù)值和單位，只有最后結(jié)果的不得分。）11．（8分）同步通訊衛(wèi)星是進行現(xiàn)代通訊的重要的工具，我們的國家在衛(wèi)星的發(fā)射方面已獲取了輝煌的成就，進入了世界航天大國的行列。已知地球質(zhì)量M，自轉(zhuǎn)周期T，半徑R，萬有引力常量G，用以上物理量表示出同步通訊衛(wèi)星的軌道離地球表面的距離h的表達式。12．（12分）已知萬有引力常量G，地球半徑R，地球和月亮之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球運轉(zhuǎn)的周期T1，地球的自轉(zhuǎn)的周期T2，地球表面的重力加速度g。某同學(xué)依照以上條件，提出一種估計地球質(zhì)量M的方法：同步衛(wèi)星繞地心作圓周運動，由馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《GMmm(2)2h得M42h3。h2T2GT22（1）請判斷上面的結(jié)果可否正確，并說明原由。如不正確，請給出正確的解法和結(jié)果(4分)（2）請依照已知條件再提出兩種估計地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果。(每種方法4分)馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《參照答案一、單擇題（每題4分，共20分）1-5CCDBB二、雙選題（每題4分，共20分。全部選對得4分，對而不全得2分）6.AD7.BC8.CD9.AD10.AC三、計算題（共20分。要求寫出必要的文字說明、主要方程式和重要演算步驟，有數(shù)值計算的要明確寫出數(shù)值和單位，只有最后結(jié)果的不得分）11．（8分）解：同步通訊衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，地球?qū)λ娜f有引力供應(yīng)向心力，可得（2分）mM42（4分）Gh)2=m2（R+h）(RT32整理后得h=GMT－R（2分）4212.（12分）解：（1）上面的結(jié)果是錯誤的，地球半徑R在計算過程中不能夠忽略。正確的解法和結(jié)果：GMmm(2)2(Rh)（2分）(Rh)2T2得M42(Rh)3（2分）GT22（2）方法一：對月球繞地作圓周運動，GMmm(2)2r（2分）r2T1得42r3（2分）MGT12方法二：在地球表面重力近似等于萬有引力：GMmmg（2分）R2得gR2（2分）MG馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《《萬有引力定律》解析參照一、單擇題（每題4分，共20分）1-5CCDBB1．【答案】C【解析】本題觀察天體運動中求中心天體質(zhì)量的問題，依照萬有引力供應(yīng)向心力GMmm42rr2T2可求出M（恒星），故只有C正確。2．【答案】C【解析】因衛(wèi)星運動的向心力就是它們所受的萬有引力，而b所受的引力最小，故A對。由GMm/r2=ma得a=GM/r2，即衛(wèi)星的向心加速度與軌道半徑的平方成反比，所以b、c的向心加速度大小相等且小于a的向心加速度，C錯。由GMm/r2=4π2mr/T2得T=2πr3/GM，即人造地球衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的周期與其軌道半徑三次方的平方根成正比，所以b、c的周期相等且大于a的周期，B對。由GMm/r2=mv2／r得v=GM/r，即地球衛(wèi)星的線速度與其軌道半徑的平方根成反比，所以b、c線速度大小相等且小于a的線速度，D對。3．【答案】D【解析】由GMmv2得M=Rv2，則M甲(v甲)2R甲R2mRGM乙v乙乙=b2aRv2v2g甲v甲b22乙由mg=m得g=，則()RRRg乙v乙R甲a由T=2RT甲R甲乙a得R乙vvT乙v甲b由ω=v得甲v甲R乙b。Rv乙R甲a乙4．【答案】B【解析】衛(wèi)星在地球（月球）表面周邊繞地球（月球）做勻速圓周運動，向心力為地球（月球）對衛(wèi)星的吸引力，則GMmmv2，近地（月）衛(wèi)星的線速度為v=GM。近月衛(wèi)星與近地衛(wèi)星的線R2RR速度之比為v2M2R13.8=0.22。v1M1R28.1所以近月衛(wèi)星的線速度為v2=0.22v1=0.22×7.9km/s=1.7km/s，選項B正確.5．【答案】B【解析】由v=ωr得，同步衛(wèi)星的線速度為ω（R+h），A選項正確。v=依照地球?qū)πl(wèi)星的引力供應(yīng)衛(wèi)星的向心力得馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《GMmmv2求得v=GMGMGMr2=mω2rr，r=3rRh2由mg=GMm得GM=gR2，則v=gR2，C選項正確.R2Rhr=3gR2gR2gR22。由v=ωr得v=ω323，D選項正確.二、雙選題（每題4分，共20分。全部選對得4分，對而不全得2分）6.AD7.BC8.CD9.AD10.AC6．【答案】ADR3=k成立的前提條件是繞同一天體運動的行星，故B錯。公式中的T指的是行星運轉(zhuǎn)【解析】公式T2的公轉(zhuǎn)周期，故D正確，C錯。由于此公式對全部行星都成立，而各行星質(zhì)量及其他又相差很多，故k應(yīng)是與行星沒關(guān)的常量。故A正確。7．【答案】BC【解析】第一宇宙速度也叫圍繞速度，它是物體在地面周邊繞地球做勻速圓周運動所必定具備的速度，由v=GM可知，r的最小值是地球半徑，所以第一宇宙速度是全部近地圓形軌道上運轉(zhuǎn)的人造地球衛(wèi)r星中的最大速度，A選項錯誤，B選項正確。發(fā)射速度指被發(fā)射物在地面周邊走開發(fā)射裝置時的初速度，一旦發(fā)射后就再無能量補充，被發(fā)射物靠自己的初動能戰(zhàn)勝地球的引力上升必然的高度，進入運轉(zhuǎn)軌道，所以發(fā)射速度不能夠小于第一宇宙速度，若發(fā)射速度不能夠等于第一宇宙速度，衛(wèi)星只能“貼著”地面運轉(zhuǎn)（忽略地球周圍的空氣的存在）?？梢?，第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小的發(fā)射速度，所以C選項正確，D選項錯誤。8．【答案】CD【解析】衛(wèi)星繞地球做圓周運動時，地球?qū)πl(wèi)星的吸引力供應(yīng)衛(wèi)星做圓周運動的向心力，由F向=GMmr21，C選項正確.知，衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，向心力減小到原來的4依照GMmv2得v=GM，所以，衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，線速度減小到原來的2r2=mrr2.選項正確。2由于隨著半徑r的變化，角速度和線速度都要變化，所以不能夠依照v=ωr和F=mv得出v∝r及r1F∝，故A、B選項均錯.9．【答案】AD馬鳴風(fēng)蕭蕭》》》》》》》》》積一時之跬步臻千里之遙程《《《《《《《《《《《《【解析】若環(huán)為連續(xù)物，則角速度ω必然，由v=Rω知，v與R成正比，所以A選項正確.若環(huán)為衛(wèi)星群，由GMmmv2得v=GM，所以，v2與R成反比，D選項正確.R2RR10．【答案】AC33R1R2【解析】關(guān)于選項A，由于地球、火星均是太陽系的行星，都繞中心天體太陽運動，所以有22=k，T1T2而地球的公轉(zhuǎn)周期T1=1年365天，這是知識，關(guān)于估計問題不用給出。所以，給出日、地中心間距離R和火星繞日公轉(zhuǎn)周期T，可由上面的比率式計算出火星中心距太陽中心的距離R。所以選項A正確。122關(guān)于選項C，月球與地球同步衛(wèi)星都繞這此中心天體運動，所以有R13R231T12T22個月=30天是知識，同步地球衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等，T2=1天，題目都不用給出。由上述比率式可計算出R2，應(yīng)選項C正確。選項B、D中的兩星球所繞行的中心天體不相同，比值k也不相同，故不能夠用解析A、C時所列出的比率式進行估計，選項B、D錯誤。三、計算題（共20分。要求寫出必要的文字說明、主要方程式和重要演算步驟，有數(shù)值計算的要明確寫出數(shù)值和單位，只有最后結(jié)果的不得分）11．（8分）解：同步通訊衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，地球?qū)λ娜f有引力供應(yīng)向心力，可得（2分）mM42G(Rh)2=mT2（R+h）（4分）