第07小組使用高一物理（人教版）必修二第六章萬有引力與航天單元鞏固（原卷版）

20172018學年度高一物理（人教版）必修二第六章萬有引力與航天單元鞏固一、單選題（本大題共10小題，共分）1.2016年10月19日凌晨3點31分，在離地球393公里的軌道上飛行了一個多月、繞地球500多圈的“天宮二號”終于等來了他的小伙伴——“神舟十一號”，他們在太空牽手，完成了交會對接，航天員景海鵬和陳冬進入天宮二號。交會對接前“天宮二號”和“神舟十一號”均繞地球做勻速圓周運動，其軌道如圖所示。關(guān)于交會對接前“天宮二號”和“神州十一號”各自的運行情況，下列說法中正確的是學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...A.神舟十一號的運行速度小于天宮二號的運行速度B.神舟十一號的運行周期小于天宮二號C.神舟十一號和天宮二號的速度都大于地球的第一宇宙速度D.神舟十一號必須減速才能與天宮二號交會對接2.關(guān)于行星繞太陽運動，下列敘述不正確的是（）A.某行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點所受引力大，在遠日點所受到引力小B.某行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點速度大，在遠日點速度小C.繞太陽運動的所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期平方的比值都相等D.行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處3.以下說法中錯誤的是（）A.第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需的最小發(fā)射速度B.第二宇宙速度是物體能夠擺脫地球引力束縛的最小速度C.第三宇宙速度是物體能夠擺脫太陽引力束縛的最小速度D.第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運行的最小速度4.如圖所示，2017年4月22日12時23分，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與運行在距地面393km、可視為圓軌道上的天宮二號空間實驗室首次完成自動交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道運動，與天宮二號單獨運行時相比，組合體運行的（）A.速率變大B.周期變大C.向心加速變大D.向心力變大5.某赤道平面內(nèi)的衛(wèi)星自西向東飛行繞地球做圓周運動，該衛(wèi)星離地高度為h（h的高度小于地球同步衛(wèi)星的高度），赤道上某人通過觀測，前后兩次出現(xiàn)在人的正上方最小時間間隔為t，已知地球的自轉(zhuǎn)周期為T0，地球的質(zhì)量為M，引力常量為G，由此可知地球的半徑為（）A.B.hC.D.h6.兩個質(zhì)點相距r時，它們之間的萬有引力為F，若它們間的距離縮短為，其中一個質(zhì)點的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，另一質(zhì)點質(zhì)量保持不變，則它們之問的萬有引力為()A.2FB.4FC.8FD.16F7.冥王星與其附近的另一星體“卡戎”可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為7∶1，兩星體繞它們連線上某點O做勻速圓周運動。由此可知，冥王星繞O點運動的()A.軌道半徑約為卡戎的B.角速度大小約為卡戎的C.線速度大小約為卡戎的7倍D.向心力大小約為卡戎的7倍8.觀察“嫦娥三號”在環(huán)月軌道上的運動，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過時間t通過的弧長為l，該弧長對應(yīng)的圓心角為θ（弧度），如圖所示。已知引力常量為G，“嫦娥三號”的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道，由此可推導月球的質(zhì)量為（

）A.B.C.D.9.地球的質(zhì)量和半徑分別是火星的10倍和2倍，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度為（）A.gB.gC.gD.5g10.我國的“天宮一號”航天器繞地球運動可看作勻速圓周運動．若其運動周期為T，線速度為v，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A.飛船運動的軌道半徑為B.飛船運動的加速度為C.地球的質(zhì)量為D.飛船的質(zhì)量為二、多選題（本大題共5小題，共分）11.某載人飛船運行的軌道示意圖如圖所示，飛船先沿橢圓軌道1運行，近地點為Q，遠地點為P。當飛船經(jīng)過點P時點火加速，使飛船由橢圓軌道1轉(zhuǎn)移到圓軌道2上運行，在圓軌道2上飛船運行周期約為90min。關(guān)于飛船的運行過程，下列說法中正確的是()A.飛船在軌道1和軌道2上運動時的機械能相等B.飛船在軌道1上運行經(jīng)過P點的速度小于軌道2上經(jīng)過P點的速度C.軌道2的半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑D.飛船在軌道1上運行經(jīng)過P點的加速度小于在軌道2上運行經(jīng)過P點的加速度12.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站．如圖所示，關(guān)閉動力的航天飛機在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在B處對接，已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常雖為G，下列說法中正確的是（）A.圖中航天飛機正加速飛向B處B.航天飛機在B處由橢圓軌道進入空間站軌道必須點火減速C.根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量D.根據(jù)條件可以算出空間站受到月球引力大小13.兩顆人造衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動，周期之比為TA：TB=1：8，則軌道半徑之比和運動速度之比分別為（）A.RA：RB=4：1B.RA：RB=1：4C.VA：VB=1：2D.VA：VB=2：114.如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，B是位于赤道平面內(nèi)的近地衛(wèi)星，C為地面赤道上的物體，已知地球半徑為R，同步衛(wèi)星離地面的高度為h，則（）A.A、B加速度的大小之比為（）2B.A、C加速度的大小之比為1+C.A、B、C速度的大小關(guān)系為vA＞vB＞vCD.要將B衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到A衛(wèi)星的軌道上運行至少需要對B衛(wèi)星進行兩次加速15.設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則下列比值正確的是（

）A.B.C.D.三、計算題（本大題共3小題，共分）16.在某密度均勻的球形星球上，一物體在赤道處的重量是其在極地處重量的90%．巳知該星球的半徑為R，求該星球在赤道上方太空運行的同步衛(wèi)星的高度．17.宇航員站在某一星球表面上H高處的位置，沿水平方向以初速度v0水平拋出一個小球，小球落在星球表面，測得水平位移為x，已知該星球的半徑為R，萬有引力常量為G，求該星球：（1）表面的重力加速度g；（2）該星球的密度ρ；（3）該星球的第一宇宙速度v．18.一宇航員站在某星球表面上將一質(zhì)量為m的物體掛在一彈簧上稱量，靜止時得到彈簧秤的讀數(shù)為F，已知該星球的半徑為R，引力常量為G．（1）求該星球的質(zhì)量；（2）如果在該星球表面上將一物體水平拋出，要使拋出的物體不再落回星球，則拋出的水平速度至少多大（該星球沒有空氣）20172018學年度高一物理（人教版）必修二第六章萬有引力與航天單元鞏固一、單選題（本大題共10小題，共分）1.2016年10月19日凌晨3點31分，在離地球393公里的軌道上飛行了一個多月、繞地球500多圈的“天宮二號”終于等來了他的小伙伴——“神舟十一號”，他們在太空牽手，完成了交會對接，航天員景海鵬和陳冬進入天宮二號。交會對接前“天宮二號”和“神舟十一號”均繞地球做勻速圓周運動，其軌道如圖所示。關(guān)于交會對接前“天宮二號”和“神州十一號”各自的運行情況，下列說法中正確的是學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...學+科+網(wǎng)...A.神舟十一號的運行速度小于天宮二號的運行速度B.神舟十一號的運行周期小于天宮二號C.神舟十一號和天宮二號的速度都大于地球的第一宇宙速度D.神舟十一號必須減速才能與天宮二號交會對接【答案】B【解析】【詳解】A：據(jù)得，因為神舟十一號的軌道半徑小于天宮二號，所以神舟十一號的運行速度大于天宮二號的運行速度。故A項錯誤。B：據(jù)得，因為神舟十一號的軌道半徑小于天宮二號，所以神舟十一號的運行周期小于天宮二號的運行周期。故B項正確。C：第一宇宙速度為圓軌道衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，神舟十一號、天宮二號的線速度小于第一宇宙速度。故C項錯誤。D：神舟十一號減速后將做近心運動，不可能與“天宮二號”對接。故D項錯誤。2.關(guān)于行星繞太陽運動，下列敘述不正確的是（）A.某行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點所受引力大，在遠日點所受到引力小B.某行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點速度大，在遠日點速度小C.繞太陽運動的所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期平方的比值都相等D.行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處【答案】D【解析】【詳解】A：根據(jù)萬有引力定律可知，行星在近日點所受引力大，在遠日點所受到引力小。故A項正確。B：由開普勒第二定律可知，行星與太陽連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等，則近日點處行星的運動速度大，遠日點處的行星運動速度小。故B項正確。C：由開普勒第三定律可知，繞太陽運動的所有行星軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相同。故C項正確。D：由開普勒第一定律可知所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽在橢圓的一個焦點上。故D項錯誤。本題選錯誤的，答案是D?！军c睛】開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上；開普勒第二定律：對于每一個行星，它與太陽的連線在相同的時間內(nèi)掃過相同的面積；開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相同。3.以下說法中錯誤的是（）A.第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需的最小發(fā)射速度B.第二宇宙速度是物體能夠擺脫地球引力束縛的最小速度C.第三宇宙速度是物體能夠擺脫太陽引力束縛的最小速度D.第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運行的最小速度【答案】D【解析】【詳解】A：第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需的最小發(fā)射速度，故A項正確。B：第二宇宙速度是物體能夠擺脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，故B項正確。C：第三宇宙速度是物體能夠擺脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，故C項正確。D：第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球圓軌道運行的最大速度，故D項錯誤。本題選錯誤的，答案是D?！军c睛】第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動時的最大速度。地球同步衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度。人造地球衛(wèi)星發(fā)射時速度大于第二宇宙速度時，就脫離地球束縛。第三宇宙速度是物體逃離太陽的最小發(fā)射速度。對于第一宇宙速度不僅要理解，還要會計算。第一宇宙速度就是近地衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運動的速度。4.如圖所示，2017年4月22日12時23分，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運飛船與運行在距地面393km、可視為圓軌道上的天宮二號空間實驗室首次完成自動交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道運動，與天宮二號單獨運行時相比，組合體運行的（）A.速率變大B.周期變大C.向心加速變大D.向心力變大【答案】D【解析】天宮二號在天空運動，萬有引力提供向心力，天宮二號的軌道是固定的，即半徑是固定的，根據(jù)，可得，天宮二號的軌道半徑是不變的，兩者對接后，軌道不變，則線速度、周期、向心加速度都不變，但是和對接前相比，質(zhì)量變大，根據(jù)向心力，可知向心力變大，故選D.5.某赤道平面內(nèi)的衛(wèi)星自西向東飛行繞地球做圓周運動，該衛(wèi)星離地高度為h（h的高度小于地球同步衛(wèi)星的高度），赤道上某人通過觀測，前后兩次出現(xiàn)在人的正上方最小時間間隔為t，已知地球的自轉(zhuǎn)周期為T0，地球的質(zhì)量為M，引力常量為G，由此可知地球的半徑為（）A.B.hC.D.h【答案】D【解析】根據(jù)赤道平面內(nèi)的衛(wèi)星繞地球做圓周運動，由萬有引力提供向心力，則有：，解得：，設(shè)衛(wèi)星的周期為T，則有：，解得：，因此，故D正確，ABC錯誤；故選D?！军c睛】考查萬有引力與向心力表達式，掌握牛頓第二定律的應(yīng)用，理解向心力的來源，注意前后兩次出現(xiàn)在人的正上方時，正好多轉(zhuǎn)動一圈是解題的突破口。6.兩個質(zhì)點相距r時，它們之間的萬有引力為F，若它們間的距離縮短為，其中一個質(zhì)點的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，另一質(zhì)點質(zhì)量保持不變，則它們之問的萬有引力為()A.2FB.4FC.8FD.16F【答案】C【解析】解：兩個質(zhì)點相距r時，它們之間的萬有引力為F=，若它們間的距離縮短為1/2r，其中一個質(zhì)點的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，則它們之間的萬有引力為F′==8F．故選C．【點評】要注意萬有引力是與質(zhì)量乘積成正比，與距離的平方成反比．影響萬有引力大小的變量有質(zhì)量、距離，要考慮全面，不能考慮一個變量而忽略了另一個變量的變化．7.冥王星與其附近的另一星體“卡戎”可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為7∶1，兩星體繞它們連線上某點O做勻速圓周運動。由此可知，冥王星繞O點運動的()A.軌道半徑約為卡戎的B.角速度大小約為卡戎的C.線速度大小約為卡戎的7倍D.向心力大小約為卡戎的7倍【答案】A【解析】試題分析:冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)．所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的．A、它們之間的萬有引力提供各自的向心力得：，質(zhì)量比約為7：1，所以冥王星繞O點運動的軌道半徑約為卡戎的，故A正確．B、冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B錯誤．C、根據(jù)線速度v=ωr得冥王星線速度大小約為卡戎的，故C錯誤．D、它們之間的萬有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故D錯誤．故選A．考點：考查萬有引力定律及其應(yīng)用、雙星系統(tǒng)．【名師點睛】由于雙星和它們圍繞運動的中心點總保持三點共線，所以在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度必相等，即雙星做勻速圓周運動的角速度必相等，角速度相等，周期也必然相同。視頻8.觀察“嫦娥三號”在環(huán)月軌道上的運動，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過時間t通過的弧長為l，該弧長對應(yīng)的圓心角為θ（弧度），如圖所示。已知引力常量為G，“嫦娥三號”的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道，由此可推導月球的質(zhì)量為（

）A.B.C.D.【答案】B【解析】“神舟十號”的線速度v=，軌道半徑r=，根據(jù)得地球的質(zhì)量為：。故選A。點睛：解決本題的關(guān)鍵知道線速度等于弧長與時間的比值，知道弧長與半徑的比值等于圓心角，掌握萬有引力提供向心力這一重要理論，并能靈活運用．9.地球的質(zhì)量和半徑分別是火星的10倍和2倍，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度為（）A.gB.gC.gD.5g【答案】B【解析】試題分析：根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力列出等式表示出重力加速度．通過火星的質(zhì)量和半徑與地球的關(guān)系找出重力加速度的關(guān)系．根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力知道得出：火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和所以火星表面的重力加速度，故選B．考點：萬有引力定律及其應(yīng)用．點評：求一個物理量之比，我們應(yīng)該把這個物理量先根據(jù)物理規(guī)律用已知的物理量表示出來，再進行之比．視頻10.我國的“天宮一號”航天器繞地球運動可看作勻速圓周運動．若其運動周期為T，線速度為v，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A.飛船運動的軌道半徑為B.飛船運動的加速度為C.地球的質(zhì)量為D.飛船的質(zhì)量為【答案】A【解析】【詳解】A：飛船繞地球運行的速度大小，可得飛船運動的軌道半徑。故A項正確。B：飛船的加速度大小，故B項錯誤。CD：設(shè)地球質(zhì)量為M，飛船的質(zhì)量為m，由萬有引力提供向心力，得，解得：，即地球的質(zhì)量。由上式不能求出飛船的質(zhì)量m。故CD兩項均錯誤?！军c睛】已知環(huán)繞天體的軌道半徑和周期，根據(jù)萬有引力提供圓周運動的向心力，能求出中心天體的質(zhì)量，不能求出環(huán)繞天體的質(zhì)量。二、多選題（本大題共5小題，共分）11.某載人飛船運行的軌道示意圖如圖所示，飛船先沿橢圓軌道1運行，近地點為Q，遠地點為P。當飛船經(jīng)過點P時點火加速，使飛船由橢圓軌道1轉(zhuǎn)移到圓軌道2上運行，在圓軌道2上飛船運行周期約為90min。關(guān)于飛船的運行過程，下列說法中正確的是()A.飛船在軌道1和軌道2上運動時的機械能相等B.飛船在軌道1上運行經(jīng)過P點的速度小于軌道2上經(jīng)過P點的速度C.軌道2的半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑D.飛船在軌道1上運行經(jīng)過P點的加速度小于在軌道2上運行經(jīng)過P點的加速度【答案】BC【解析】A．飛船在圓軌道上運行，航天員處于完全失重狀態(tài)，故A正確；B．第一宇宙速度是所有環(huán)繞地球圓周運動的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，則飛船在軌道上經(jīng)過點時的速度可能等于第一宇宙速度，故B錯誤；C．同步衛(wèi)星的周期為，根據(jù)知飛船在軌道上運行的角速度是地球同步衛(wèi)星的角速度的倍，故C正確；D．飛船在橢圓軌道上點需加速，使得萬有引力等于向心力，變軌到軌道上做勻速圓周運動，所以飛船在橢圓軌道點點運動的線速度小于在圓周軌道上點運動的線速度，故D錯誤。點睛：解決本題的關(guān)鍵掌握衛(wèi)星變軌的原理，以及掌握萬有引力提供向心力，知道線速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。12.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站．如圖所示，關(guān)閉動力的航天飛機在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在B處對接，已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常雖為G，下列說法中正確的是（）A.圖中航天飛機正加速飛向B處B.航天飛機在B處由橢圓軌道進入空間站軌道必須點火減速C.根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量D.根據(jù)條件可以算出空間站受到月球引力大小【答案】ABC【解析】試題分析：航天飛機在引力作用下靠近月球，引力做正功，速度增大，A正確；航天飛機在B處必須點火減速，才能與空間軌道對接，B正確；由GMm/r2=m1(2π/T）2r，根據(jù)已知條件可求出月球的質(zhì)量M，C正確；空間站的質(zhì)量未知，不能求出月球與空間站間的引力，D錯誤?？键c：本題考查萬有引力定律應(yīng)用。13.兩顆人造衛(wèi)星繞地球作勻速圓周運動，周期之比為TA：TB=1：8，則軌道半徑之比和運動速度之比分別為（）A.RA：RB=4：1B.RA：RB=1：4C.VA：VB=1：2D.VA：VB=2：1【答案】BD【解析】根據(jù)萬有引力提供向心力為：，解得，因為，所以，，AC正確．14.如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，B是位于赤道平面內(nèi)的近地衛(wèi)星，C為地面赤道上的物體，已知地球半徑為R，同步衛(wèi)星離地面的高度為h，則（）A.A、B加速度的大小之比為（）2B.A、C加速度的大小之比為1+C.A、B、C速度的大小關(guān)系為vA＞vB＞vCD.要將B衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到A衛(wèi)星的軌道上運行至少需要對B衛(wèi)星進行兩次加速【答案】BD【解析】A、a、b兩衛(wèi)星繞地球做圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，則得，則得a、b加速度的大小之比為，故A錯誤；

B、a、c的角速度都與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，由，得：a、c加速度的大小之比，故B正確；

C、對于a、b，，得，可知a、b速度大小關(guān)系為，

對于a、c，由，相等，可知，故C錯誤；

D、要將b衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到a衛(wèi)星的軌道上，先在近地軌道加速做離心運動，進入橢圓軌道，使橢圓軌道的遠地點在同步軌道上，當衛(wèi)星運動到遠地點時，再加速做離心運動進入同步軌道，故將b衛(wèi)星轉(zhuǎn)移到a衛(wèi)星的軌道上運行至少需要對b衛(wèi)星至少需要對b衛(wèi)星進行兩次加速，故D正確。點睛：本題考查萬有引力在天體運動中的應(yīng)用，要注意分清是衛(wèi)星還是地面上的物體，明確在地球上的物體與衛(wèi)星運動向心力是不同的。15.設(shè)同步衛(wèi)星離地心的距離為r，運行速率為v1，加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球的半徑為R，則下列比值正確的是（

）A.B.C.D.【答案】BD【解析】關(guān)于加速度主要考慮同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，則，，即，選項B正確，C錯誤；對于線速度主要是考慮向心加速度由萬有引力產(chǎn)生：，，解得，選項AD錯誤；故選B。點睛：解決本題的關(guān)鍵知道同步衛(wèi)星和隨地球自轉(zhuǎn)的物體角速度相等，同步衛(wèi)星以及貼近地球表面運行的衛(wèi)星靠萬有引力提供向心力。三、計算題（本大題共3小題，共分）16.在某密度均勻的球形星球上，一物體在赤道處的重量是其在極地處重量的90%．巳知該星球的半徑為R，求該星