物理粵教版必修2鞏固提升第三章萬有引力定律及其應(yīng)用單元測試

TBAAATBAAAArr2章末過關(guān)檢測(三)萬有引力定律及其應(yīng)用(時(shí)間：60分，滿分分一、單項(xiàng)選擇題(本題共小，每小題分，共分．在小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)．萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大統(tǒng)——“地上物理學(xué)”和“天物理學(xué)”的統(tǒng)一．它表明天體運(yùn)動(dòng)和地面上物體的運(yùn)動(dòng)遵循相同的規(guī)律．牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)假想成圓周運(yùn)動(dòng)；另外，還應(yīng)用到了其他的規(guī)律和結(jié)論，其中不正確的是()A牛頓第二定律B牛頓第三定律C．普勒的研究成果D．文許通過扭秤實(shí)驗(yàn)得出的引力常量解析選D.牛頓運(yùn)用其運(yùn)動(dòng)規(guī)(牛頓第二定律牛頓第三定律)研究天體運(yùn)動(dòng)并結(jié)合開普勒定律建立了萬有引力定律．卡文迪許測得引力常量是在牛頓建立萬有引力定律之后．地球上兩位相距非常遠(yuǎn)的觀察者都發(fā)現(xiàn)自己的正上方有一顆人造地球星對(duì)自己靜止不動(dòng)則這兩位觀察者的置以及這兩顆人造地球衛(wèi)星到地球中心的距離可能)A一人在南極，一人在北極；兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等B一人在南極，一人在北極；兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍C．人都在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離一定相等D．人在赤道上，兩衛(wèi)星到地球中心的距離可以不等，但應(yīng)成整數(shù)倍解析：選C.同衛(wèi)星由于其繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，根據(jù)萬有引力定律Mmπ2和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律＝mr，可知其軌道半徑是唯一確定的，即它們與地面的高r度是相同的，所以C正．r有兩顆量相同的人造衛(wèi)星，其軌道半徑分別是r、r，r＝，那么下列判斷中正A4確的是)A它們的周期之比∶＝1∶4B它們的線速度之比v∶＝∶1C．們所受的向心力之比F∶＝∶1D．們角速度之比∶＝∶1Mm242解析：D.由＝ma＝mrmr知對(duì)4.“靜止”在赤道空的地球同步氣象衛(wèi)星把廣闊視野內(nèi)的氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面天氣預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確、全面和及時(shí)的氣象資料．設(shè)地球同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍下列說法中正確的是()A同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的倍B同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是地球赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)獲得的速度的倍C．步衛(wèi)星的運(yùn)行速度是第一宇宙速度的

倍

11vrr211vrr2D．步星的向心加速度是地球表面重力加速度的

倍Mm2解析：C.同步衛(wèi)星繞地球做圓運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力，則G＝＝m＝r2rmr得同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度v＝T

GMr

，又第一宇宙速度＝

GM，所以＝

r

＝GMGMaR21，故A錯(cuò)，C正a＝，＝，所以＝＝，錯(cuò)；同步衛(wèi)星與地球自r2grn2vr轉(zhuǎn)的角速度相同，則v＝ωr，v＝，所以＝＝，故誤．．北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由地靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)中軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成．地球靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星都在圓軌道上運(yùn)行，它們距地面的高度分別約為地球半徑的和3.4倍下列說法正確的()A靜止軌道衛(wèi)星的周期約為中軌道衛(wèi)星的倍B靜止軌道衛(wèi)星的線速度大小約為中軌道衛(wèi)星的倍C．止軌道衛(wèi)星的角速度大小約為中軌道衛(wèi)星的D．止道衛(wèi)星的向心加速度大小約為中軌道衛(wèi)星的Mm42解析：A.根＝mr可得＝πrT

r3Mm，代入數(shù)據(jù)A正；根據(jù)G＝GMr2vm，得vr

GM，代入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤；根據(jù)＝mω

r可得ω

GMr

，代入數(shù)據(jù)，MmGMC誤；根據(jù)＝ma可得＝，入數(shù)據(jù)錯(cuò)．rr2二、多項(xiàng)選擇題(本題共小，每小題分，共分．在小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分選對(duì)但不全的得3分有選錯(cuò)或不答的得0分關(guān)于人地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度和發(fā)射速度，以下說法中正確的()A低軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度大，發(fā)射速度也大B低軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度大，但發(fā)射速度小C．軌道衛(wèi)星的運(yùn)行速度小，發(fā)射速度也小D．軌衛(wèi)星的運(yùn)行速度小，但發(fā)射速度大Mmv解析選BD.對(duì)于人造地球衛(wèi)星其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度由＝m得＝r2r

GMr

可看出其隨著半徑的增大而減?。畬⑿l(wèi)星發(fā)射到越遠(yuǎn)的軌道上，所需要的發(fā)射速度就越大，故BD正．“行星”是指圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)清其軌道附近其他物體的天體同具有足夠質(zhì)量，但不能清除其軌道附近其他物體的天體則被稱為“矮行星”．備受爭議的冥王星被“開除”出太陽系行星家族之后．游走在太陽系邊緣．只能與其他個(gè)頭相近的“兄弟姐妹”一道被稱為“矮行星”．下列關(guān)于冥王星的說法正確的()A冥王星是牛頓運(yùn)用了萬有引力定律經(jīng)過大量計(jì)算而發(fā)現(xiàn)的B它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面一定過太陽中心C．繞太陽公轉(zhuǎn)的周期一定大于一年D．被級(jí)為矮行星后，將不再繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)

12112112122T212211T122rr12112112122T212211T122rrT解析選BC.冥王星是天文學(xué)家湯苞計(jì)算、預(yù)測、觀察和照”的方法發(fā)現(xiàn)的，項(xiàng)A錯(cuò)冥星被開除”出行星后仍太陽運(yùn)轉(zhuǎn)且的軌道半徑大于地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑，由v＝

GMπR和＝可知選項(xiàng)B、C均正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．如圖所，有、兩行星繞同一恒星圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同A行的周期為TB行的期為T，某一時(shí)刻兩行星第一次相遇(即相距最近，則)A經(jīng)過時(shí)間t＝＋兩行星將第二次相遇TB經(jīng)過時(shí)間t＝兩行星第二次相遇T－T＋TC．過時(shí)間t＝兩行星第一相距最遠(yuǎn)TD．過間t＝兩星第一次相距最（－）π2解析選BD.據(jù)天體運(yùn)動(dòng)知識(shí)可知TT第次相遇經(jīng)歷時(shí)間為t則t－t＝2，12T解得t，所以選項(xiàng)B正確；從第一次相遇到第一次相距最遠(yuǎn)所用時(shí)間為t，行星轉(zhuǎn)T－Tπ2π過的角度差π，即t′－t′＝，解得t＝，所以選項(xiàng)D正．（T－）如圖所顆質(zhì)量均為m的球同步衛(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()A地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為（r－R）B一顆衛(wèi)星對(duì)地球的引力大小為r2Gm2C．顆衛(wèi)星之間的引力大小為3rD．顆星對(duì)地球引力的合力大小為r2解析：BC.地球與衛(wèi)星之間的距離應(yīng)為地心與衛(wèi)星之間的距，選項(xiàng)A錯(cuò)，正；兩顆相鄰衛(wèi)星與地球球心的連線互成°角，間距為r，代數(shù)據(jù)得，兩顆衛(wèi)星之間引力大小為，項(xiàng)C正；三顆衛(wèi)星對(duì)地球引力的合力為零，選項(xiàng)D錯(cuò)r關(guān)人造地球衛(wèi)星，下列說法中正確的()A地球的地心一定處在人造地球衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)B人造地球衛(wèi)星的線速度、角速度、轉(zhuǎn)周期均衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)C．造地球衛(wèi)星的線速度肯定不大于×3

m/sD．造球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)的周期可以小于5s解析：人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)所需的向心力，由球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供，Mm2所以地心一定處在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi)，故A正確；由G＝＝ω

πrr得v＝GMr

，＝

GMr

，＝2

rGM

可見，衛(wèi)星的線速度v、速度ω、期均與衛(wèi)星的

minGM0200AAAAminGM0200AAAA質(zhì)量無關(guān)，故B正；人造球衛(wèi)星的線速度＝

GMr

，與軌道半徑r的方根成反比，衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度最大，最大線速度v＝

GM

≈7.9×

，故正人造地球衛(wèi)繞地心轉(zhuǎn)動(dòng)的周期＝π

r衛(wèi)星在地面附近繞地心轉(zhuǎn)動(dòng)的期GM最小，最小周期T＝π

＝2

＝5024，顯然，地球衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動(dòng)周期小于是絕對(duì)不可能的，故D錯(cuò)．三、非選擇(本題共小題，共分．解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單)11(12分)火的半徑是地半徑的一半其量是地球質(zhì)量的，一宇航員的質(zhì)量是m，他在地球上能舉起物體的最大質(zhì)量為m.這名宇航員：(1)在火星上所受的重力是在地球的多少倍？(2)在火星上最多能舉起質(zhì)量多大物體？解析：地球的半徑和質(zhì)量分別為R和，地球和火星表面的重力加速度分別為g和mM(1)由于在地球表面重力近似等于球的萬有引力，所以mg＝G2m·M4mM同理，在火星表面，重力近似等于火星的萬有引力，所以＝G＝·G，mg故＝.mg9(2)若宇航員在火星上能舉起物體最大質(zhì)量是m，則有mg＝mg解得m＝m答案：(1)(2)m4

0分)如圖所示，兩個(gè)星球A、B組雙星系統(tǒng)，它們?cè)谙嗷ブg的萬有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知LAB球質(zhì)量分別為萬有引力常數(shù)為求(其中L為星中AT心距離，T為星的運(yùn)動(dòng)周．解析：、兩個(gè)星球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r、r，則r＋＝Lmm4對(duì)星球A：G＝rLAT2mm4對(duì)星球B：G＝rLBT2聯(lián)立以上三式求得LGm＋）＝.T

A(1VGTA(1VGTGm＋）答案：π2分某探月衛(wèi)星開始繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過變軌、制動(dòng)后，為一顆繞月球做圓軌道運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星衛(wèi)星距球表面的高度為h做速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T已月球半徑為，力常數(shù)為