2022-2023學(xué)年人教版必修2第七章 萬(wàn)有引力與宇宙航行 單元測(cè)試B卷(含答案)

2022.2023學(xué)年高中物理人教版必修2第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行單元測(cè)試B卷一、單選題.第谷、開(kāi)普勒等人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究漫長(zhǎng)而曲折，牛頓在他們研究的基礎(chǔ)上，得出了科學(xué)史上最偉大的定律之一一一萬(wàn)有引力定律.下列有關(guān)萬(wàn)有引力定律的說(shuō)法中正確的是（）A.開(kāi)普勒通過(guò)研究觀測(cè)記錄發(fā)現(xiàn)行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓B.太陽(yáng)與行星之間引力的規(guī)律并不適用于行星與它的衛(wèi)星C.庫(kù)侖利用實(shí)驗(yàn)較為準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值D.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的過(guò)程中沒(méi)有利用牛頓第三定律的知識(shí).木星和地球都繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，木星的公轉(zhuǎn)周期約12年，地球與太陽(yáng)的距離為1天文單位，則木星與太陽(yáng)的距離約為（）A.2天文單位 B.4天文單位 C.5.2天文單位 D.12天文單位.為探究地球表面萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系，一科學(xué)愛(ài)好者用同一彈簧測(cè)力計(jì)分別在地面的不同緯度位置測(cè)量一質(zhì)量為m的物體所受的重力。假設(shè)在兩極時(shí)，物體靜止時(shí)豎直方向的彈簧彈力為在赤道上時(shí)，物體靜止時(shí)豎直方向的彈簧彈力為Fz。地球自轉(zhuǎn)角速度為⑦，設(shè)地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的球體，半徑為R，質(zhì)量為M,引力常量為G.則以下表達(dá)式正確的是（）.假設(shè)地球是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的球體，己知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)球殼內(nèi)物體的引力為零。沿地球的南北極打一個(gè)內(nèi)壁光滑的洞，在洞的上端無(wú)初速釋放一個(gè)小球（小球的直徑略小r洞的直徑），在小球向下端運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，你可能不會(huì)推導(dǎo)小球速度隨時(shí)間變化的表示式,但是你可以用所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)定性畫(huà)出小球的速度與時(shí)間圖象，取向下為正方向，則下列圖象中正確的是（）命.2021年6月17口我國(guó)3名宇航員成功入駐我國(guó)自己的空間站，宇航員將在空間站內(nèi)做各種“微重力”（物體的視重微小但不為零）環(huán)境下的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。微重力是由多種原因引起的，其中一個(gè)原因是“重力梯度”（物體在空間站內(nèi)處于不同的高度時(shí)，由于物體隨空間站一起運(yùn)行的軌道半徑微小變化引起的地球引力及向心力的變化）引起的。假設(shè)物體在空間站內(nèi)某位置處「完全失重狀態(tài)（視重為零），則在此位置的上方（遠(yuǎn)離地球），忽略其它因素，關(guān)于由重力梯度引起的微重力，下列判斷正確的是（）A.微重力指向地球 B.微重力與空間站運(yùn)行線速度方向相同C.微重力指向遠(yuǎn)離地球 D.微重力與空間站運(yùn)行線速度方向相反.據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，北京時(shí)間2022年9月1日18時(shí)26分，航天員陳冬成功開(kāi)啟問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙氣閘艙出艙艙門(mén)。至19時(shí)09分，航天員陳冬、航天員劉洋成功出艙。出艙的航天員與空間站形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期約90分鐘。下列說(shuō)法正確的是（）A.組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大 B.組合體的速度大小略大于第一宇宙速度C.組合體的加速度大小比赤道上的物體小 D.組合體中的貨物處于超重狀態(tài).2022年3月30日上午10時(shí)29分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征十一號(hào)運(yùn)載火箭成功將天平二號(hào)4、B、。衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道。其中8、。衛(wèi)星由浙江大學(xué)研制,該衛(wèi)星主要提供大氣空間環(huán)境測(cè)量和軌道預(yù)報(bào)模型修正等服務(wù)。若已知4、8、C衛(wèi)星繞地球做近似圓周運(yùn)動(dòng)，離地高度分別是心、麗和上，環(huán)繞周期分別是。、心和丁門(mén)地球半徑為R，地球表面重力加速度為g,引力常量為G,則以下說(shuō)法正確的是（）二I我國(guó)成功發(fā)射天平二號(hào)ABC2*A.天平二號(hào)A星可能在地表上空沿某一地球經(jīng)線做勻速圓周運(yùn)動(dòng).根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有色=嘩=畛tatbtcC.衛(wèi)星離地越高，環(huán)繞半徑越大，環(huán)繞線速度越大D.根據(jù)題中所給信息，可計(jì)算地球的質(zhì)量和密度.屈原在長(zhǎng)詩(shī)《天問(wèn)》中發(fā)出了“日月安屬?列星安陳?”的曠世之問(wèn)，這也是中國(guó)首次火星探測(cè)工程“天問(wèn)一號(hào)”名字的來(lái)源。“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器的發(fā)射時(shí)間要求很苛刻，必須在每次地球與火星會(huì)合之前的幾個(gè)月、火星相對(duì)于太陽(yáng)的位置領(lǐng)先于地球特定角度的時(shí)候出發(fā)?；鹦桥c地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖所示，不考慮火星與地球的自轉(zhuǎn)，且假設(shè)火星和地球的軌道平面在同一個(gè)平面上，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表，則根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可知（）A.在火星表面附近發(fā)射飛行器的速度至少為7.%m/s氏地球與火星從第1次會(huì)合到第2次會(huì)合的時(shí)間約為2.1年C.火星到太陽(yáng)的距離約為地球到太陽(yáng)的距離的L9倍D.火星表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比約為3：5二、多選題.如圖所示，4、8兩顆衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，。為地心，在兩衛(wèi)星運(yùn)行過(guò)程中，小8連線和。、力連線的夾角最大為色貝必、8兩衛(wèi)星（）A.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為T(mén)-sinM.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為焉C.與地心。連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積之比為D.與地心。連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面枳之比為工sin。10.建造一條能通向太空的電梯（如圖甲所示），是人們長(zhǎng)期的夢(mèng)想。材料的力學(xué)強(qiáng)度是材料眾多性能中被人們極為看重的一種性能，目前已發(fā)現(xiàn)的高強(qiáng)度材料碳納米管的抗拉強(qiáng)度是鋼的100倍，密度是其g這使得人們有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空電梯”。圖乙中r為航天員到地心的距離，R為地球半徑，Q-r圖像中的圖線A表示地球引力對(duì)航天員產(chǎn)牛.的加速度大小與r的關(guān)系，圖線8表示航天員由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的向心加速度大小與r的關(guān)系，關(guān)于相對(duì)地面靜止在不同高度的航天員，地面附近重力加速度g取107zi/s2,地球自轉(zhuǎn)角速度a>=7.3x10-srczd/s,地球半徑R=6.4x103km.下列說(shuō)法正確的有（）圖甲 圖乙A.隨著r增大，航天員受到電梯艙的彈力減小B.航天員在r=R處的線速度等于第一宇宙速度C.圖中r0為地球同步衛(wèi)星的軌道半徑D.電梯艙停在距地面高度為5.6R的站點(diǎn)時(shí)，艙內(nèi)質(zhì)量60kg的航天員對(duì)水平地板的壓力為零11.太空中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通常可忽略其他星體對(duì)它們的引力作用。已觀測(cè)到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式（如圖）：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運(yùn)行：另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行。設(shè)這三顆星的質(zhì)量均為M,并設(shè)兩種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期相同，則（）A.直線三星系統(tǒng)中甲星和丙星的線速度相同B.直線三星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期丁=4ttR在SGMC.三角形三星系統(tǒng)中星體間的距離L=冊(cè)RD.三角形三星系統(tǒng)的線速度大小為g12.如圖所示，2020年7月21日發(fā)生土星沖日現(xiàn)象，土星沖日是指土星、地球和太陽(yáng)幾乎排列成?條直線的狀態(tài)，地球位于太陽(yáng)與土星之間?！皼_FI”前后，土星離地球最近，亮度也最高，是觀測(cè)的最佳時(shí)機(jī)。地球和土星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的方向相同，軌道都可近似為圓軌道，地球一年繞太陽(yáng)一周，土星約29.5年繞太陽(yáng)一周。則()土星和地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為(苧/土星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速度小于地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的線速度土星“沖口”的現(xiàn)象下一次出現(xiàn)的時(shí)間是2021年7月21口土星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的向心加速度大于地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的向心加速度三、計(jì)算題.我國(guó)志愿者王躍曾與俄羅斯志愿者一起進(jìn)行“火星-500”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。假設(shè)王躍登陸火星后，測(cè)得火星的半徑是地球半徑的"，質(zhì)量是地球質(zhì)量的%已知地球表面的重力加速度是g,地球的半徑為R,忽略火星以及地球自轉(zhuǎn)的影響，求：(1)火星表面的重力加速度d的大小；(2)王躍登陸火星后，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)火星上一晝夜的時(shí)間為3如果要發(fā)射一顆火星的同步衛(wèi)星，它正常運(yùn)行時(shí)距離火星表面將有多遠(yuǎn)？.引力波探測(cè)于2017年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。雙星的運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生引力波的來(lái)源之一，假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由P、Q兩顆星體組成，這兩顆星繞它們連線的某一點(diǎn)在二者萬(wàn)有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)得P星的周期為T(mén),P、Q兩顆星的距離為八P、Q兩顆星的軌道半徑之差為”(P星的軌道半徑大于Q星的軌道半徑)，引力常量為G,求：(1)Q、P兩顆星的線速度之差/口(2)Q、P兩顆星的質(zhì)量之差dm。.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，可認(rèn)為先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為/h的圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火(噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作)實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓軌道，橢圓軌道的近地點(diǎn)為A,遠(yuǎn)地點(diǎn)為8,在衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)至8點(diǎn)時(shí)再次點(diǎn)火實(shí)施變軌，將衛(wèi)星送入同步軌道(橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)8在同步軌道上)，如圖所示.兩次點(diǎn)火過(guò)程都使衛(wèi)星沿軌道切線方向加速，并且點(diǎn)火時(shí)間很短.已知地球自轉(zhuǎn)的周期為T(mén),地球的半徑為R,地球表面重力加速度為g.心同步軌道心同步軌道(1)求衛(wèi)星在較低圓軌道上運(yùn)行接近4點(diǎn)時(shí)的加速度大小：(2)求衛(wèi)星同步軌道距地面的高度九2；(3)通過(guò)計(jì)算比較衛(wèi)星在圓軌道及同步軌道上的速度大小關(guān)系.(同步軌道的高度用電表示即可).神奇的黑洞是近代引力理論所預(yù)言的?種特殊天體，探尋黑洞的方案之?是觀測(cè)雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。天文學(xué)家觀測(cè)河外星系大麥哲倫星云時(shí)，發(fā)現(xiàn)了LMCX-3雙星系統(tǒng)，它由可見(jiàn)星A和不可見(jiàn)的暗星8構(gòu)成，兩星視為質(zhì)點(diǎn)，不考慮其他天體的影響。4、B圍繞兩者連線上的。點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離保持不變，如圖所示。引力常量為G,由觀測(cè)能夠得到可見(jiàn)星力的速率〃和運(yùn)行周期7\(1)可見(jiàn)星4所受暗星B的引力外可等效為位于。點(diǎn)處質(zhì)量為M的星體(視為質(zhì)點(diǎn))對(duì)它的引力，設(shè)4和B的質(zhì)量分別為m”m2,試求M的表達(dá)式(用加八ni2表示)；(2)求暗星B的質(zhì)量血2與可見(jiàn)星■的速率以運(yùn)行周期7和質(zhì)量之間的關(guān)系式；(3)恒星演化到末期，如果其質(zhì)量大于太陽(yáng)質(zhì)量的2倍，它將有可能成為黑洞。若可見(jiàn)星A的速率I;=2.7x105th/s,運(yùn)行周期7=4.7冗x104s,質(zhì)量=6ms,試通過(guò)估算來(lái)判斷暗星8有可能是黑洞嗎？(G=6.67x10-11A(-m2/kg2,ms=2.0x1030fc^)參考答案1.212.C3.C4.B.C.A.D8.89.AC10.CDW.BC\2.AB.解：（1）在地球表面，萬(wàn)有引力與重力相等筆二7沏9在火星表面喀=7沏9’R聯(lián)立解得g'=gg（2）火星的同步衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由火星的萬(wàn)有引力提供，且運(yùn)行周期與火星自轉(zhuǎn)周期相同。設(shè)衛(wèi)星離火星表面的高度為九，則震鳥(niǎo)=如（當(dāng)2（〃+九）（K+h）。解出同步衛(wèi)星離火星表面高度為八=［熠-1R.（1）—：（2）G產(chǎn)。.解：（1）設(shè)地球質(zhì)量為M,衛(wèi)星質(zhì)量為m,引力常量為G,衛(wèi)星在較低圓軌道上運(yùn)行接近4點(diǎn)時(shí)的加速度大小為a.衛(wèi)星在較低圓軌道上運(yùn)動(dòng)，由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律，有：怒專(zhuān)二6。由物體在地球表面受到的萬(wàn)有引力等于重力，有：爺=巾9聯(lián)立解得：。=（品）2。（2）已知地球自轉(zhuǎn)的周