2019_2020学年高中物理第六章测评（含解析）新人教版必修2.docx

第六章测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。第18小题每个小题中只有一个选项是正确的,第912小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.下列说法符合史实的是()A.牛顿发现了行星的运动规律B.开普勒发现了万有引力定律C.卡文迪许第一次在实验室里测出了引力常量D.牛顿发现了海王星和冥王星答案C2.要使两物体间的引力减小到原来的14,下列方法可行的是()A.两物体的距离不变,质量各减小为原来的一半B.两物体的距离变为原来的2倍,质量各减为原来的一半C.两物体的质量变为原来的一半,距离也减为原来的一半D.两物体的质量都变为原来的2倍,距离不变解析由万有引力公式F=GMmr2可得r不变,M、m各减小一半后,其引力F变为原来的14,选项A正确;r变为原来的2倍,M、m减为原来的一半,其引力将变为原来的116,选项B错误;M、m、r都变为原来的一半,F将不变,选项C错误;r不变,M、m变为原来的2倍,则引力变为原来的4倍,选项D错误。答案A3.如图所示,某卫星绕行星沿椭圆轨道运行,其轨道的半长轴为r,周期为T,图中S1、S2两部分阴影面积大小相等。则()A.行星可以不在椭圆的焦点上B.卫星从a到b的速率逐渐增大C.卫星从a到b的运行时间大于从c到d的运行时间D.椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方的比值只与卫星的质量有关解析根据开普勒第一定律知,卫星绕行星做椭圆运动,行星处于椭圆的一个焦点上,故A错误。卫星从a到b的过程中,万有引力做正功,根据动能定理知,速率增大,故B正确。根据开普勒第二定律知,S1、S2两部分阴影面积大小相等,则卫星从a到b的运行时间等于从c到d的运行时间,故C错误。根据开普勒第三定律知,椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方的比值是定值,只与中心天体有关,与卫星的质量无关,故D错误。答案B4.研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去,地球的其他条件都不变,未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A.距地面的高度变大B.向心加速度变大C.线速度变大D.角速度变大解析根据卫星运行的特点“高轨、低速、长周期”可知周期延长时,轨道高度变大,线速度、角速度、向心加速度变小,A正确,B、C、D错误。答案A5.宇航员聂海胜悬浮在太空舱内“太空打坐”的情景如图所示。若聂海胜的质量为m,飞船距离地球表面的高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,地球表面的重力加速度为g,则聂海胜在太空舱内受到的重力大小为()A.0B.mgC.GMmh2D.GMm(R+h)2解析飞船在距地面高度为h处,由万有引力等于重力得:G=mg=GMm(R+h)2,故D正确,A、B、C错误。答案D6.下列说法中正确的是()A.光的波粒二象性学说是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的B.光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁场理论C.光子学说并没有否定电磁说,在光子能量=h中,表示波的特性,表示粒子的特性D.光波不同于宏观概念中的那种连续的波,它是反映光子运动规律的一种几率波解析解答本题必须掌握一定的物理学史,了解波粒二象性学说的由来及与其他学说的区别与联系。现在人们对光的普遍认识为受波动规律支配的几率波。答案D7.科学家预测在银河系里可能有一个“与地球相近似”的行星。这个行星存在孕育生命的可能性,若质量可视为均匀分布的球形“与地球相近似”的行星的密度为,半径为R,自转周期为T0,引力常量为G,则()A.该“与地球相近似”的行星的同步卫星的运行速率为2RT0B.该“与地球相近似”的行星的同步卫星的轨道半径为GT023C.该“与地球相近似”的行星表面重力加速度在两极的大小为43GRD.该“与地球相近似”的行星的卫星在星球表面附近做圆周运动的速率为2R3G解析根据v=r行,该行星的同步卫星的轨道半径不等于行星半径R,故A错误。根据万有引力提供向心力得:GMmr行2=m42T02r行得r行=3GMT0242,由于M=V=43R3,解得:r行=3GR3T023,故B错误。对于放置于行星两极的质量为m的物体,由万有引力等于重力得出:GMmR2=mg,得g=GMR2,其中M=43R3,联立得g=43GR,故C正确;卫星绕行星表面做匀速圆周运动,万有引力等于向心力,有GMmR2=mv2R,解得v=GMR,由于M=V=43R3,所以有v=4R2G3=2RG3,故D错误。故选C。答案C8.(2019浙江)某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止)。则此卫星的()A.线速度大于第一宇宙速度B.周期小于同步卫星的周期C.角速度大于月球绕地球运行的角速度D.向心加速度大于地面的重力加速度解析根据万有引力提供向心力,GMmr2=mv2r=m2r=ma,可推导出,随轨道半径r增加,线速度、角速度、加速度会减小,周期会增加;月球轨道半径最大,北斗卫星次之,近地卫星最小,故A、D错误,C正确。北斗导航卫星属于地球同步卫星,B错误。答案C9.一行星绕恒星做圆周运动,由天文观测可得,其运行周期为T,速度为v,引力常量为G,则下列说法正确的是()A.恒星的质量为v3T2GB.行星的质量为42v3GT3C.行星运动的轨道半径为vT2 D.行星运动的加速度为2vT解析由GMmr2=mv2r=m42T2r得M=v2rG=v3T2G,A对;无法计算行星的质量,B错;r=v=v2T=vT2,C对;a=2r=v=2Tv,D对。答案ACD10.科学家发现一颗迄今为止与地球最类似的太阳系外的行星,与地球的相似度为0.98,并且可能拥有大气层和流动的水,这颗名叫Kepler 452b的行星距离地球约1 400光年,公转周期约37年,它的半径大约是地球的1.6倍,重力加速度与地球相近。已知地球表面第一宇宙速度为7.9 km/s,则下列说法正确的是()A.飞船在Kepler 452b表面附近运行时的速度大于7.9 km/sB.该行星的质量约为地球质量的1.6倍C.该行星的平均密度约是地球平均密度的85D.在地球上发射航天器到达该星球,航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度解析设Kepler425b行星的半径为R,飞船的质量为m,第一宇宙速度为v,由万有引力定律得,mg=mv2R,解得v=gR,则vKv地=RKR地=1.61,故vK7.9km/s,选项A正确;设Kepler425b行星的质量为M,由万有引力近似等于重力得,GMmR2=mg,解得M=gR2G,则MKM地=RK2R地2=2.56,选项B错误;行星的密度=M43R3=3g4RG,则K地=R地RK=58,选项C错误;第三宇宙速度是卫星脱离太阳引力束缚的发射速度,由于该行星是太阳系以外的行星,因此发射航天器到达该星球,航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度,选项D正确。答案AD11.宇宙中有两颗相距无限远的恒星s1、s2,半径均为R0。如图所示分别是两颗恒星周围行星的公转周期T2与公转半径r3的关系图象,则()A.恒星s1的质量大于恒星s2的质量B.恒星s1的密度小于恒星s2的密度C.恒星s1的第一宇宙速度小于恒星s2的第一宇宙速度D.距两恒星表面高度相同的行星,s1的行星向心加速度较大解析根据公式GMmr2=m42T2r得M=42r3GT2,r3T2越大,M越大,由题图可以看出s2的质量大于s1的质量,故A错误;两颗恒星的半径相等,则它们的体积相等,根据M=V,所以质量大的恒星s2的密度大于恒星s1的密度,故B正确;根据万有引力提供向心力,则GMmR02=mv2R0,所以v=GMR0,由于恒星s1的质量小于恒星s2的质量,所以恒星s1的第一宇宙速度小于恒星s2的第一宇宙速度,故C正确;距两恒星表面高度相同的行星,它们的轨道半径相等,它们的向心加速度a=GM(h+R0)2,所以s1的行星向心加速度较小,故D错误。答案BC12.我国已发射嫦娥四号,已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,嫦娥四号离月球中心的距离为r,绕月周期为T。根据以上信息可求出()A.嫦娥四号绕月运行的速度r2gRB.嫦娥四号绕月运行的速度为R2grC.月球的平均密度为3GT2D.月球的平均密度为3r3GT2R3解析月球表面任意一物体重力等于万有引力:GMmR2=mg,则有GM=R2g,嫦娥四号绕月运行时,万有引力提供向心力:GMmr2=mv2r,解得:v=GMr,联立解得v=gR2r,故A错误,B正确;嫦娥四号绕月运行时,根据万有引力提供向心力有:GMmr2=m42T2r,解得:M=42r3GT2,月球的平均密度为=MV=42r3GT243R3=3r3GT2R3,故C错误,D正确;所以B、D正确,A、C错误。答案BD二、填空题(本题共2小题,共12分)13.(6分)人造地球卫星做半径为r,线速度大小为v的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的24后,运动半径为,线速度大小为。解析由GMmr2=m2r得r=3GM2,=24,则r=2r;由v=r得v=242v=22v。答案2r2v214.(6分)若两颗人造地球卫星的周期之比为T1T2=21,则它们的轨道半径之比R1R2=,向心加速度之比a1a2=。解析由开普勒第三定律得R1R2=3T12T22=341,向心加速度a=GMR2,所以a1a2=R22R12=1316。答案3411316三、计算题(本题共4小题,共40分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)15.(8分)一艘宇宙飞船的船身长度为L0=90 m,相对地面以v=0.8c的速度在一观测站的上空飞过。(1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少?(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔为多少?解析(1)观测站测得船身的长度为L=L01-v2c2=901-0.82m=54m通过观测站的时间间隔为t=Lv=54m0.8c=2.2510-7s。(2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为t=L0v=90m0.8c=3.7510-7s。答案(1)2.2510-7 s(2)3.7510-7 s16.(10分)假设某卫星绕月球做圆周运动,月球绕地球也做圆周运动,且轨道都在同一平面内。已知卫星绕月球运动的周期T0,地球表面处的重力加速度g,地球半径R0,月心与地心间的距离r,引力常量G,试求:(1)月球的平均密度。(2)月球绕地球运动的周期T。解析(1)设月球质量为m,卫星质量为m,月球的半径为Rm,对于绕月球表面飞行的卫星,由万有引力提供向心力有GmmRm2=m42T02Rm,解得m=42Rm3GT02又根据=m43Rm3,解得=3GT02。(2)设地球的质量为M,对于在地球表面的物体m表有GMm表R02=m表g,即GM=R02g月球绕地球做圆周运动的向心力来自地球引力即GMmr2=mr42T2,解得T=2rR0rg。答案(1)3GT02(2)2rR0rg17.(10分)所谓“双星系统”,是指在相互间引力的作用下,绕连线上某点O做匀速圆周运动的两个星体A和B,如图所示。若忽略其他星体的影响,可以将月球和地球看作“双星系统”。已知月球的公转周期为T,月地间距离为L,地球表面重力加速度为g,地球半径为R,引力常量为G,求:(1)地球的质量;(2)月球的质量。解析(1)设地球的质量为M,地球表面某物体质量为m,忽略地球自转的影响,则有GMmR2=mg,解得M=gR2G。(2)设月球的质量为M1,地球的轨道半径为r1,月球的轨道半径为r2,根据万有引力提供向心力公式得,对地球:GMM1L2=M42T2r1,对月球GMM1L2=M142T2r2,又因为L=r1+r2,解得M+M1=42L3GT2,所以月球的质量M1=42L3GT2-M=42L3GT2-gR2G。答案(1)gR2G(2)42L3GT2-g