2024-2025學年高中物理專題五經典力學的成就與局限演練測評含解析

PAGE7-經典力學的成就與局限姓名：__________班級：__________正確率：__________題號12345678910答案題號11121314151617181920答案一、單項選擇題1．關于地球的同步衛(wèi)星，下列說法正確的是()A．不同質量的衛(wèi)星周期不同B．衛(wèi)星以第一宇宙速度運行C．不同質量的衛(wèi)星，軌道半徑不同D．衛(wèi)星運行的角速度與地球自轉角速度相同答案：D2．下列物體的運動不能用經典力學描述的是()A．子彈的飛行 B．人造衛(wèi)星的運行C．小汽車的行駛 D．光子的運動答案：D3．如圖所示，兩顆人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．M的線速度比N的小 B．M的角速度比N的大C．M的環(huán)繞周期比N的小 D．M的向心加速度比N的大答案：A4．發(fā)覺萬有引力定律的科學家是()A．庫侖 B．愛因斯坦C．牛頓 D．伽利略答案：C5．下列描述不屬于經典力學范圍的是()A．開普勒對行星運動規(guī)律的描述B．伽利略對落體運動規(guī)律的描述C．牛頓對物體低速運動規(guī)律的描述D．愛因斯坦對粒子接近光速運動規(guī)律的描述答案：D6．太陽系各行星繞太陽軌道為橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上．如圖為地球繞太陽運動的橢圓軌道，A為近日點，C為遠日點，B、D為軌道短軸的兩個端點，地球從B點經C點運動到D的時間為t1，地球從D點經A點運動到B的時間為t2，下列說法正確的是()A．t1>t2B．t1<t2C．t1＝t2D．由于須要高等數學積分學問，中學階段無法比較t1，t2的大小答案：A7．某個行星的質量是地球質量的一半，半徑也是地球半徑的一半，那么一個物體在此行星表面上的重力是地球表面上重力的()A．eq\f(1,4)倍 B．eq\f(1,2)倍C．4倍 D．2倍答案：D8．1687年在《自然哲學的數學原理》中正式提出萬有引力定律的科學家是()A．愛因斯坦 B．牛頓C．奧斯特 D．安培答案：B9．相對論已成為迄今人們認知并描述高速世界的最好理論工具．創(chuàng)建相對論的科學家是()A．牛頓 B．伽利略C．開普勒 D．愛因斯坦答案：D10．關于萬有引力定律F＝Geq\f(m1m2,r2)，下列說法正確的是()A．當兩物體的距離r趨近于零時，物體間的萬有引力F將趨近于無窮大B．引力常量G是由牛頓測量得出的C．引力常量G是一個比例常數，所以沒有單位D．兩個質量分布勻稱的球體之間的萬有引力可以用F＝Geq\f(m1m2,r2)來計算，r是兩個球心之間的距離答案：D11．如圖所示，小行星繞太陽沿橢圓軌道運動，在經過軌道上的a，b，c，d四個位置時，受太陽引力最大的是()A．a B．bC．c D．d解析：依據萬有引力定律可知，距離越小引力越大，從圖中可得a處距離最小，引力最大，故A正確．答案：A12．兩個質量相等的球形物體，兩球心相距r，它們之間的萬有引力為F，若它們的質量都加倍，兩球心的距離也加倍，它們之間的作用力為()A．4F B．FC．eq\f(1,4)F D．eq\f(1,2)F解析：由F＝Geq\f(m1m2,r2)可知，質量加倍，距離加倍，它們之間的作用力仍為F，保持不變．答案：B13．如圖所示，火星和地球都在圍圍著太陽旋轉，其運行軌道是橢圓．依據開普勒行星運動定律可知()A．火星繞太陽運行過程中，速率不變B．地球靠近太陽的過程中，運行速率將減小C．火星遠離太陽過程中，它與太陽的連線在相等時間內掃過的面積漸漸增大D．火星繞太陽運行一周的時間比地球長解析：依據開普勒其次定律：對每一個行星而言，太陽與行星的連線在相同時間內掃過的面積相等．行星在此橢圓軌道上運動的速度大小不斷改變，故A，C錯誤；依據開普勒其次定律知地球靠近太陽的過程中，運行速率將增大，故B錯誤；依據開普勒第三定律：全部行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等．由于火星的半長軸比較大，所以火星繞太陽運行一周的時間比地球的長，故D正確．答案：D14．一個物體在地球表面所受的重力為mg，則在距地面高度為地球半徑的2倍時，所受引力為()A.eq\f(mg,2) B.eq\f(mg,3)C.eq\f(mg,4) D.eq\f(mg,9)解析：由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，物體在地球表面所受的重力mg＝Geq\f(Mm,R2)，在距地面高度為地球半徑的2倍時，所受引力F＝Geq\f(Mm,（R＋2R）2)＝eq\f(1,9)Geq\f(Mm,R2)＝eq\f(1,9)mg，選項D正確．答案：D15．“天宮一號”目標飛行器未變軌前繞地球運行軌道可視為圓形軌道，如圖所示．當“天宮一號”按逆時針方向運動到軌道A點時，它的()A．線速度方向是v1的方向B．線速度方向是v2的方向C．運行速率大于7.9km/sD．運行速率大于11.2km/s解析：“天宮一號”運動的方向是軌跡的切線方向，所以線速度方向是v2的方向，第一宇宙速度7.9km/s是最大運行速度，因此“天宮一號”的運行速度小于第一宇宙速度，選項B正確，A，C，D錯誤．答案：B16．關于地球的第一宇宙速度，下列說法正確的是()A．第一宇宙速度與地球的質量無關B．第一宇宙速度大小為11.2km/sC．達到第一宇宙速度的物體的質量應當特別小D．第一宇宙速度是物體在地球表面旁邊環(huán)繞地球做勻速圓周運動的速度解析：由萬有引力供應向心力，有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r(\f(GM,R))，可知第一宇宙速度與地球的質量有關，而與放射物體的質量無關，故A、C錯誤；由v＝eq\r(\f(GM,R))，代入數據可得地球的第一宇宙速度v≈7.9km/s，故B錯誤；第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運行速度，是人造地球衛(wèi)星在圓軌道上運行的最大速度，是衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小放射速度，故D正確．答案：D17．行星A、B都可看作質量分布勻稱的球體，其質量之比為1∶2、半徑之比為1∶2，則行星A、B的第一宇宙速度大小之比為()A．2∶1 B．1∶2C．1∶1 D．1∶4解析：依據第一宇宙速度計算的表達式可得v1＝eq\r(\f(GM,R))，行星A、B的第一宇宙速度大小之比為1∶1，C正確，A、B錯誤．答案：C18．不同的地球同步衛(wèi)星，下列哪個物理量可能不同()A．線速度大小 B．向心力大小C．軌道半徑 D．加速度大小解析：同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，依據萬有引力供應向心力，有Geq\f(mM,r2)＝meq\f(4π2,T2)r＝meq\f(v2,r)＝ma，則有r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))，同步衛(wèi)星的周期與地球自轉周期相同，所以各個同步衛(wèi)星軌道半徑相同，線速度v＝eq\r(\f(GM,r))，所以全部地球同步衛(wèi)星線速度大小相同，故A、C不符合題意；向心加速度a＝eq\f(GM,r2)，所以加速度大小相同，但質量不知，因此向心力大小不肯定相同，故D不符合題意，B符合題意．答案：B19．若取地球的第一宇宙速度為8km/s，某行星的質量是地球的6倍，半徑是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度約為()A．16km/s B．32km/sC．4km/s D．2km/s解析：由Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，得v＝eq\r(\f(GM,R)).因為行星的質量M′是地球質量M的6倍，半徑R′是地球半徑R的1.5倍，即M′＝6M，R′＝1.5R，得eq\f(v′,v)＝eq\f(\r(\f(GM′,R′)),\r(\f(GM,R)))＝eq\r(\f(M′R,MR′))＝2，即v′＝2v＝2×8km/s＝16km/s.答案：A20．人造衛(wèi)星在受到地球外層空間大氣阻力的作用后，衛(wèi)星繞地球運行的半徑、角速度、速率將()A．半徑變大，角速度變大，速率變大B．半徑變小，角速度變大，速率變大C．半徑變大，角速度變小，速率變小D．半徑變小，角速度變大，速率變小解析：人造衛(wèi)星在受到地球外層空間大氣阻力的作用后，阻力做負功，它的總機械能會減小，做向心運動，運動的半徑減?。罁f有引力供應向心力，即eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r，解得：v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，半徑減小時，速率增大，角速度增大．答案：B二、非選擇題21．一號衛(wèi)星和二號衛(wèi)星分別繞地球做勻速圓周運動，它們的質量之比為1∶3，它們的軌道半徑之比為1∶4，則一號衛(wèi)星和二號衛(wèi)星的線速度之比為__________，周期之比為__________，向心加速度之比為__________．解析：依據萬有引力供應向心力eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mv2,r)＝eq\f(m4π2r,T2)＝ma得v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝eq\f(GM,r2)，T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))則eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))＝eq\f(2,1)，eq\f(T1,T2)＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))\s\up12(3))＝eq\f(1,8)，eq\f(a1,a2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))eq\s\up12(2)＝eq\f(16,1).答案：2∶11∶816∶122．火星半徑約為地球半徑的一半，火星質量約為地球質量的eq\f(1,9).一位宇航員連同宇航服在地球上的質量為50kg.地球表面的重力加速度g取10m/s2，則：在火星上宇航員所受的重力為多少？解析：由mg＝Geq\f(Mm,R2)，得g＝eq\f(GM,R2)，在地球上有g＝eq\f(GM,R2)，在火星上有g′＝eq\f(G·\f(1,9)M,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)R))\s\up12(2))，所以g′＝eq\f(40,9)m/s2，那么宇航員在火星上所受的重力mg′＝50×eq\f(40,9)N≈222.2N.答案：222.2N23．已知“天宮二號”在地球上空的圓軌道上運行時離地面的高度為h.地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g.求：(1)地球的密度；(2)“天宮二號”在該圓