【全程方略】高中物理 第五六章 万有引力与航天 经典力学与现代物理单元质量评估（含解析）沪科版必修2(1).doc

【全程方略】2013年高中物理 第五-六章 万有引力与航天 经典力学与现代物理单元质量评估（含解析）沪科版必修2一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。每小题至少有一个答案正确)1.下列说法中正确的是( )a.经典力学能够说明微观粒子的规律性b.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题c.相对论与量子力学的出现，表示经典力学已失去意义d.对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用2.要使两物体间万有引力减小到原来的1/8，可采取的方法是( )a.使两物体的质量各减少一半，距离保持不变b.使两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的1/2c.使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变d.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/43.(2012重庆高考)冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为71，同时绕它们连线上某点o做匀速圆周运动。由此可知，冥王星绕o点运动的( )a.轨道半径约为卡戎的b.角速度大小约为卡戎的c.线速度大小约为卡戎的7倍d.向心力大小约为卡戎的7倍4.如图所示，两球的半径远小于r,而且两球的质量都是均匀分布的，质量分别为m1、m2，则两球间的万有引力大小为( )a. b.c. d.5.(2012成都高一检测)2012年6月,“神舟九号”与“天宫一号”完美“牵手”,成功实现交会对接(如图)。交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段。则下列说法正确的是( )a.在远距离导引段,“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器前下方某处b.在远距离导引段,“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器后下方某处c.在组合体飞行段,“神舟九号”与“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9 km/sd.分离后,“天宫一号”变轨升高至飞行轨道运行时,其速度比在交会对接轨道时大6.(2012广州高一检测)关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星,下述说法正确的是( )a.已知它的质量是1.24 t,若将它的质量增加为2.84 t,其同步轨道半径变为原来的2倍b.它的运行速度小于7.9 km/s,它处于完全失重状态c.它可以绕过北京的正上方,所以我国能利用其进行电视转播d.它的周期是24 h,其轨道平面与赤道平面重合且距地面高度一定7.某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的1/3，则此卫星运行的周期大约是( )a1天4天之间b4天8天之间c8天16天之间d16天20天之间8.地球的第一宇宙速度约为8 km/s，某行星的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，则该行星的第一宇宙速度约为( )a.4 km/sb.8 km/sc.16 km/sd.32 km/s9.(2012扬州高一检测)有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为t，已知引力常量为g，则可得( )a.该行星的半径为b.该行星的平均密度为c.无法求出该行星的质量d.该行星表面的重力加速度为10.(2012江苏高考)2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家。如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )a.线速度大于地球的线速度b.向心加速度大于地球的向心加速度c.向心力仅由太阳的引力提供d.向心力仅由地球的引力提供11.宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统。它们以相互间的万有引力彼此提供向心力，从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动。若已知它们的运动周期为t，两星到某一共同圆心的距离分别为r1和r2。那么，双星系统中两颗恒星的质量关系是( )a.这两颗恒星的质量必定相等b.这两颗恒星的质量之和为c.这两颗恒星的质量之比为m1m2=r2r1d.必有一颗恒星的质量为12.两颗行星绕某恒星做匀速圆周运动，从天文望远镜中观察到它们的运行周期之比是81，两行星的公转速度之比为( )a.12b.21c.14d. 41二、计算题(本大题共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)13.(8分)“东方一号”人造卫星a和“华卫二号”人造卫星b,它们的质量之比为mamb=12,它们的轨道半径之比为21，则卫星a与卫星b的线速度大小之比为多少？14.(10分)某星球的质量约为地球质量的9倍，半径为地球半径的一半，若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为60 m，则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？15.(10分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上，在卫星经过a点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点b点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示。已知同步卫星的运动周期为t，地球的半径为r，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响。求：(1)卫星在近地点a的加速度大小；(2)远地点b距地面的高度。16.(2012海口高一检测)(12分)如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动。地球的轨道半径为r，运转周期为t，地球和太阳中心的连线与地球和行星中心的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角)。已知该行星的最大视角为,当行星处于最大视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。某时刻该行星恰好处于最佳观察期，且行星的位置超前于地球。求：(1)行星绕太阳运转的周期t。(2)该行星下一次处于最佳观察期至少经历的时间。答案解析1.【解析】选b。经典力学适用于低速、宏观问题，不能说明微观粒子的规律性，不能用于宏观物体的高速运动问题，a、d错误，b正确。相对论与量子力学的出现，并不否定经典力学，只是说经典力学有其适用范围，c错误。2.【解析】选b。由可知两物体的质量各减少一半，距离保持不变，两物体间万有引力减小到原来的1/4，a错误；两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的1/2，两物体间万有引力减小到原来的1/8,b正确；使其中一个物体质量减为原来的1/4，距离不变，两物体间万有引力减小到原来的1/4,c错误；两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4,两物体间万有引力保持不变,d错误。3.【解析】选a。因为双星始终在一条直线上，所以它们的角速度一定相等，b错误；双星间的万有引力是它们做圆周运动的向心力，是一对作用力和反作用力，因此向心力相等，d错误；根据m12r1=m22r2，a正确;，c错误。故选a。4.【解析】选d。两球心间的距离为(r1+r2+r),根据万有引力表达式可得， 5.【解析】选b、c。在远距离导引段,“神舟九号”位于“天宫一号”的后下方的低轨道上飞行,通过适当加速,“神舟九号”向高处跃升,并追上“天宫一号”与之完成对接,a错,b对。“神舟九号”与“天宫一号”组合体在地球上空数百公里的轨道上运动,线速度小于第一宇宙速度7.9 km/s,c对。分离后,“天宫一号”上升至较高轨道上运动,线速度变小,d错。6.【解析】选b、d。所有同步卫星的质量可能不同,但轨道半径一定相同,a错。同步卫星在较高轨道上运行,速度小于7.9 km/s,重力(万有引力)全部提供向心力,处于完全失重状态,b对。同步卫星轨道处于赤道的正上方,不可能在北京正上方,c错。同步卫星的周期与地球自转周期相同,由知,高度,即同步卫星的高度一定,d对。7.【解析】选b。根据得，即，又t月30天，解得t卫5.8天，b正确。【变式备选】如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星。下列说法中正确的是 ( )a.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度b.b、c的周期相等，且大于a的周期c.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度d.c加速(速率增大)可追上同一轨道上的b【解析】选b。a、b、c都做圆周运动，由可知，b、c的轨道半径大，b、c的线速度小，a错；由知，b、c的周期相等，且比a的周期大，b对；由知，b、c的向心加速度相等，但比a的向心加速度小，c错；当c的速率增大时，c所需的向心力增大，而c在原轨道上的万有引力大小不变，因此，不能为c提供足够的向心力，故c将向外侧脱离原来轨道，不能追上b，d错。8.【解析】选c。由，得，所以则v1=28 km/s=16 km/s，选项c正确。9.【解析】选a、b。由可得：，a正确；由可得：，c错误；由得：，b正确；由得：，d错误。【总结提升】求天体质量和密度的方法天体的质量或密度的求解问题是近几年考试的热点，这类问题的求解方法归纳如下：(1)利用某星球表面的重力约等于万有引力来求。若某星球的质量为m，半径为r，其表面的重力加速度为g，则,故星球的质量。(2)利用天体(或卫星)做圆周运动的向心力等于万有引力来求，即。可求得天体的质量。此法所求的质量为中心天体的质量，实际中轨道半径r和周期t较容易测得，故常用上式中的来求天体的质量。(3)天体的密度。式中r、r分别为轨道半径和被求天体的半径，两者不可混淆。当卫星做近地绕行时，rr，被求天体的密度，此时只要知道周期t，就可求得天体的密度。10.【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：【解析】选a、b。由题意知在该位置时，飞行器和地球具有相同的角速度，由于飞行器绕太阳运行的轨道半径大于地球绕太阳运行的轨道半径，由v=r可知，飞行器的线速度一定大于地球的线速度，a正确；由a=2r可知，飞行器的向心加速度一定大于地球的向心加速度，b正确；此位置上向心力应由太阳和地球对其万有引力的合力提供，所以c和d错误。故选a、b。11.【解析】选b、c、d。对于两星有共同的周期t，由牛顿第二定律得，所以两星的质量之比m1m2=r2r1，c正确；由上式可得d正确，a错误；，b正确。故正确答案为b、c、d。12.【解析】选a。由开普勒第三定律得，故，两行星的公转速度之比，a正确。13.【解析】由万有引力定律和牛顿第二定律得 (3分)解得 (2分)故 (3分)答案：114.【解析】平抛运动水平位移x=v0t(1分)竖直位移 (1分)解以上两式得 (1分)由重力等于万有引力得(2分) (1分)所以 (2分) (2分)答案：10 m15.【解析】(1)设地球质量为m，卫星质量为m，万有引力常量为g，卫星在a点的加速度为a，由牛顿第二定律得： (2分)物体在地球赤