2022高中物理第5章萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用43單元測(cè)試魯科版必修2

第5章《萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用》單元測(cè)試1我國(guó)未來(lái)將成立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站．如圖

1所示，封閉動(dòng)力的航天飛機(jī)在月球引力作用下向月球湊近，并將與空間站在

B處對(duì)接，已知空間站繞月軌道半徑為

r，周期為T(mén)，萬(wàn)有引力常量為

G，下列說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A．圖中航天飛機(jī)正加快飛向

處B．航天飛機(jī)在

B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道必須點(diǎn)火減速

圖

1C．根據(jù)題中條件能夠算出月球質(zhì)量D．根據(jù)題中條件能夠算出空間站受到月球引力的大小解析：月球?qū)教祜w機(jī)的引力與其速度的夾角小于

90°，故航天飛機(jī)飛向

B處時(shí)速度增大，即加快，A正確；B處基本上是橢圓軌道的近月點(diǎn)，航天飛機(jī)在該地方受月球引力小于它所需的向心力，而在圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)要求月球引力等于所需向心力，故B正確；由G錯(cuò)誤!＝mr錯(cuò)誤!知月球質(zhì)量可表示為M＝錯(cuò)誤!，C正確；因空間站的質(zhì)量未知，故D錯(cuò)誤．答案：ABC2．性測(cè)試為紀(jì)念伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀察400周年，宇宙”為主題的國(guó)際天文年．我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月球經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，達(dá)成了預(yù)定任務(wù)，于分成功撞月．如圖2所示為“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)1開(kāi)始進(jìn)入撞月軌道．假定衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為T(mén)，引力常量為G根據(jù)題中信息，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖2A．能夠求出月球的質(zhì)量B．能夠求出月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星的引力C．“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在控制點(diǎn)1處應(yīng)加快D．“嫦娥一號(hào)”在地面的發(fā)射速度大于11.2km/解析：由錯(cuò)誤!＝m錯(cuò)誤!R可得月球質(zhì)量M＝錯(cuò)誤!，A正確；但因不知“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的質(zhì)量，無(wú)法求出月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”的引力，B錯(cuò)誤；“嫦娥一號(hào)”從控制點(diǎn)1處開(kāi)始做向心運(yùn)動(dòng)，應(yīng)在控制點(diǎn)1處減速，C錯(cuò)誤；“嫦娥一號(hào)”最終未脫離地球束縛和月球一齊繞地球運(yùn)動(dòng)．因此在地面的發(fā)射速度小于

11.2km/

，D錯(cuò)誤．答案：A3．“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)器在圍繞月球運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)探測(cè)器運(yùn)行的軌道半徑為

r，運(yùn)行速率為

v，當(dāng)探測(cè)器飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)A．r、v

都將略為減小B．r、v都將保持不變C．r

將略為減小，

v將略為增大D．r

將略為增大，

v將略為減小解析：當(dāng)探測(cè)器飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)，

受到的萬(wàn)有引力即向心力會(huì)變大，故探測(cè)器的軌道半徑會(huì)減小，由

v＝錯(cuò)誤!得出運(yùn)行速率

v將增大，故選

C答案：C底考試一物體從一行星表面某高度處自由下落不計(jì)阻力．自開(kāi)始下落計(jì)時(shí)，獲得物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖象如圖3所示，則根據(jù)題設(shè)條件能夠計(jì)算出圖1A．行星表面重力加快度的大小圖3B．行星的質(zhì)量C．物體落到行星表面時(shí)速度的大小D．物體受到行星引力的大小解析：從題中圖象看到，下落的高度和時(shí)間已知初速度為0，所以能夠求出行星表面的加快度和落地的速度，因?yàn)槲矬w的質(zhì)量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，又因?yàn)樾行堑陌霃轿粗荒芮蟪鲂行堑馁|(zhì)量．答案：AC5．陽(yáng)系外10顆最奇特的行星，包括天文學(xué)家1990年發(fā)現(xiàn)的第一顆太陽(yáng)系外行星以及最新發(fā)現(xiàn)的可能適合居住的行星．在這10顆最奇特的行星中排名第三的是一顆不斷縮小的行星，命名為HD209458b，它的一年只有個(gè)地球日．這顆行星以極近的距離繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，因此它的大氣層不斷被恒星風(fēng)吹走．據(jù)科學(xué)家估計(jì)，這顆行星每秒就丟掉起碼10000噸物質(zhì)，最終這顆縮小行星將只剩下一個(gè)死核．假定該行星是以其球心為中心平均減小的，且其繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A．該行星繞恒星運(yùn)行周期會(huì)不斷增大B．該行星繞恒星運(yùn)行的速度大小會(huì)不斷減小C．該行星繞恒星運(yùn)行周期不變D．該行星繞恒星運(yùn)行的線速度大小不變解析：由于該行星是以其球心為中心平均減小的，所以其運(yùn)行的半徑不變，由于該行星的質(zhì)量改變而恒星的質(zhì)量不變，由錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!和錯(cuò)誤!＝錯(cuò)誤!可知，周期和線速度大小均不改變．選項(xiàng)C、D正確．答案：CD6．如圖4所示，在同一軌道平面上的三個(gè)人造地球衛(wèi)星A、B、C在某一時(shí)刻恰幸虧同一直線上，下列說(shuō)法正確的有圖4A．根據(jù)v＝錯(cuò)誤!，可知vA＜vB＜vCB．根據(jù)萬(wàn)有引力定律，F(xiàn)A＞FB＞FCC．向心加快度aA＞aB＞aCD．運(yùn)動(dòng)一周后，C先回到原地址解析：由錯(cuò)誤!＝m錯(cuò)誤!＝ma可得：v＝錯(cuò)誤!故vA＞vB＞vC，不可用v＝錯(cuò)誤!比較v的大小，因衛(wèi)星所在處的

g

不同，A錯(cuò)誤；由

a＝錯(cuò)誤!，可得

aA＞aB＞aC，C正確；萬(wàn)有引力

F＝錯(cuò)誤!，但不知各衛(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系，無(wú)法比較

FA、FB、FC的大小，

B錯(cuò)誤；由

T＝錯(cuò)誤!可知，

C的周期最大，最晚回到原地址，故

D錯(cuò)誤．答案：C7．宇宙中兩個(gè)星球能夠組成雙星，它們只在相互間的萬(wàn)有引力作用下，繞球心連線的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷遲緩增加，設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A．雙星相互間的萬(wàn)有引力減小B．雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度增大C．雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大D．雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大解析：距離增大萬(wàn)有引力減小，A正確；由m1r1ω2＝m2r2ω2及r1＋r2＝r得，r1＝錯(cuò)誤!，r2＝錯(cuò)誤!，可知D正確；F＝G錯(cuò)誤!＝m1r1ω2＝m2r2ω2，r增大F減小，r1增大，故減小，B錯(cuò)；由T＝錯(cuò)誤!知C正確．答案：B8．有一宇宙飛船到了某行星上該行星沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以速度v湊近行星表面勻速飛翔，測(cè)出運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，已知引力常量為G，則可得A．該行星的半徑為錯(cuò)誤!B．該行星的平均密度為錯(cuò)誤!C．無(wú)法測(cè)出該行星的質(zhì)量D．該行星表面的重力加快度為錯(cuò)誤!解析：由T＝錯(cuò)誤!可得：R＝錯(cuò)誤!，A正確；由錯(cuò)誤!＝m錯(cuò)誤!可得：M＝錯(cuò)誤!，C錯(cuò)誤；由M＝錯(cuò)誤!πR3·ρ得：ρ＝錯(cuò)誤!，B正確；由錯(cuò)誤!＝mg得：g＝錯(cuò)誤!，正確．答案：ABD9．在2022～國(guó)就先后成功發(fā)射了三艘載人飛船：“神舟五號(hào)”于2003年10月15日9時(shí)升空，飛翔21小時(shí)11分鐘，合計(jì)14圈后安全返回；“神舟六號(hào)”于空，飛翔115小時(shí)32分鐘，合計(jì)77圈后安全返回；“神舟七號(hào)”于空，飛翔68小時(shí)27分鐘，共計(jì)45圈后安全返回．三艘載人飛船繞地球運(yùn)行均可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列判斷正確的選項(xiàng)是A．它們繞地球飛翔時(shí)所受的萬(wàn)有引力一定相等B．能夠認(rèn)為它們繞地球飛翔的線速度大小相同C．它們?cè)诶@地球飛翔的過(guò)程中，宇航員處于平衡狀態(tài)D．飛船中的宇航員可使用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量自己所受到的重力解析：經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)三艘載人飛船繞地球運(yùn)行的周期近似相等，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知：三艘載人飛船繞地球飛翔的半徑是相等的．所以它們繞地球飛翔的線速度大小相同，但三艘載人飛船的質(zhì)量不一定相等，因而它們所受的萬(wàn)有引力不一定相等．它們?cè)诶@地球飛翔的過(guò)程中，宇航員不是處于平衡狀態(tài)，而是處于失重狀態(tài)，因而宇航員不能使用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量自己所受到的重力，故只有B正確．答案：B10．發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同圖5步圓軌道3軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2、3相切于000km＝0.2kg的小球，從軌道AB上高H處的某點(diǎn)靜止滑下，使勁傳感器測(cè)出小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示．求：圖6圓軌道的半徑及星球表面的重力加快度．該星球的第一宇宙速度．解析：1小球過(guò)C點(diǎn)時(shí)知足F＋mg＝m錯(cuò)誤!2又根據(jù)mgH－2r＝錯(cuò)誤!mvCG，忽略月球的聯(lián)立解得F＝錯(cuò)誤!H－5mg由題圖可知：H1＝0.5m時(shí)F1＝0；可解得r＝0.2m22g＝5m/2H＝1.0m時(shí)F＝5N；可解得2據(jù)m錯(cuò)誤!＝mg可得v＝錯(cuò)誤!＝5×103m/答案：10.2m5m/225×103m/12．中國(guó)首個(gè)月球探測(cè)計(jì)劃“嫦娥工程”預(yù)計(jì)在2022年送機(jī)器人上月球，實(shí)地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準(zhǔn)備．設(shè)想我國(guó)宇航員隨“嫦娥”號(hào)登月飛船繞月球飛翔，飛船上備有以下實(shí)驗(yàn)儀器：A計(jì)時(shí)表一只；B彈簧測(cè)力計(jì)一把；的物體一個(gè)；D天平一只附砝碼一盒．在飛船貼近月球表面時(shí)可近似當(dāng)作繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)量出飛船在湊近月球表面的圓形軌道繞行N圈所用的時(shí)間為t飛船的登月艙在月球上著陸后，遙控機(jī)器人利用所攜帶的儀器又進(jìn)行了第二次測(cè)量，利用上述兩次測(cè)量的物理量能夠推導(dǎo)出月球的半徑和質(zhì)量．已知引力常量為自轉(zhuǎn)的影響說(shuō)明機(jī)器人是怎樣進(jìn)行第二次測(cè)量的試推導(dǎo)用上述測(cè)量的物理量表示的月球半徑和質(zhì)量的表達(dá)式．解析：1機(jī)器人在月球上用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛物體，靜止時(shí)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F，即為物體在月球