2019_2020学年新教材高中物理章末综合检测（三）万有引力与宇宙航行新人教版必修第二册.docx

章末综合检测（三） 万有引力与宇宙航行A级学考达标1同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则()A它可以在地面上任一点的正上方，且离地面的高度可按需要选择不同的值B它可以在地面上任一点的正上方，但离地面的高度是一定的C它只能在赤道的正上方，但离地面的高度可按需要选择不同的值D它只能在赤道的正上方，且离地面的高度是一定的解析：选D同步卫星只能在赤道的正上方，且离地面的高度是一定的，大约为地球半径的5.6倍，可以粗略记为6倍。2(2019全国卷)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是()解析：选D由万有引力公式FG可知，探测器与地球表面距离h越大，F越小，排除B、C；而F与h不是一次函数关系，排除A。3(2019浙江1月学考)据报道，2018年12月22日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射了“虹云工程技术验证卫星”，卫星环绕地球运行的周期约为1.8 h。与月球相比，该卫星的()A角速度更小 B环绕速度更小C向心加速度更大 D离地球表面的高度更大解析：选C月球绕地球的周期大约是27.3天，卫星绕地球的周期只有1.8 h，根据万有引力提供向心力Gmm2rmrma，可知v，T2 ，a，可知r卫v月，a卫a月，卫月，故C正确。4当人造地球卫星已进入预定轨道后，下列说法中正确的是()A卫星及卫星内的任何物体均不受重力作用B卫星及卫星内的任何物体仍受重力作用，并可用弹簧测力计直接称出物体所受重力的大小C如果卫星自然破裂成质量不相等的两块，则这两块仍按原来的轨道和周期运行D如果在卫星内将一个物体自由释放，则卫星内观察者将可以看到物体做自由落体运动解析：选C卫星在预定轨道上运行时，卫星及卫星内的物体仍然受到地球对它的引力作用，但处于失重状态，故A、B、D错误。若卫星自然破裂，任一部分受到地球的引力恰好提供该部分做圆周运动的向心力，它依旧按原来的轨道和周期运行，故C正确。5(2019攀枝花高一检测)“天宫二号”的轨道高度为393 km，比“天宫一号”高了50 km，关于“天宫二号”与“天宫一号”的比较，以下说法正确的是()A“天宫二号”运行的线速度比“天宫一号”大B“天宫二号”运行的加速度比“天宫一号”大C“天宫二号”运行的角速度比“天宫一号”大D“天宫二号”运行的周期比“天宫一号”大解析：选D由万有引力提供向心力可得：Gmm2rmrma，可解得：v，T2，a，因“天宫二号”运行半径比“天宫一号”运行半径大，故“天宫二号”的线速度、角速度、向心加速度均比“天宫一号”小，周期比“天宫一号”大，故只有D正确。6(2019烟台高一检测)“嫦娥一号”是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200 km的圆形轨道上运行，运行周期为127分钟。已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，月球半径约为1.74103 km。利用以上数据估算月球的质量约为()A8.11010 kg B7.41013 kgC5.41019 kg D7.41022 kg解析：选D根据万有引力提供向心力有Gmr，得中心天体月球的质量M，代入轨道半径r(1.74103200) km1.94106 m，周期T12760 s7 620 s，引力常量G6.671011 Nm2/kg2 ，可得M7.41022 kg，故D正确。7美国宇航局宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星“开普勒22 b”，其直径约为地球的2.4倍。至今其确切质量和表面成分仍不清楚，假设该行星的密度和地球相当，根据以上信息，估算该行星的第一宇宙速度等于()A3.3103 m/s B7.9103 m/sC1.2104 m/s D1.9104 m/s解析：选D第一宇宙速度是卫星在行星表面的运行速度，根据万有引力提供向心力得Gm，解得：v2R，该行星的密度和地球相当，其直径约为地球的2.4倍，所以该行星的第一宇宙速度v2.47.9 km/s1.9104 m/s。8.已知太阳的质量为M，地球的质量为m1，月球的质量为m2，当发生日食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球中间，如图所示。设月球到太阳的距离为a，到地球的距离为b，则太阳对地球的引力F1和太阳对月球的引力F2的大小之比为多少？解析：由太阳对地球和月球的吸引力满足FG，知：太阳对地球的引力F1G，太阳对月球的引力F2G，故。答案：9土星和地球均可近似看作球体，土星的半径约为地球半径的9.5倍，土星的质量约为地球质量的9.5倍，已知地球表面的重力加速度g010 m/s2，地球密度约为05.5103 kg/m3，试计算：(1)土星的密度；(2)土星表面的重力加速度。解析：(1)星体的密度，0.11，故土星的密度约为0.1100.61103 kg/m3。(2)根据星球表面的物体受到的万有引力近似等于物体的重力，mgG，g，则1.05。所以土星表面的重力加速度g1.05g010.5 m/s2。答案：(1)0.61103 kg/m3(2)10.5 m/s2B级选考提能10一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G，则这颗行星的质量为()A. B.C. D.解析：选B在忽略行星自转的情况下，万有引力等于重力，故有NmgG，而Gm，解得M，B正确。11有两个大小一样、由同种材料制成的均匀球体紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若用上述材料制成的两个半径更小的靠在一起的均匀球体，它们之间的万有引力将()A等于F B小于FC大于F D无法比较解析：选B设球的半径为R，密度为，则球的质量为mR3，根据万有引力定律，两个相同的球紧靠在一起时的万有引力为FGG2R42，由此可知，用同种材料制作两个更小的球，靠在一起时的万有引力F比两个大球紧靠在一起时的万有引力F小，故选项B正确。12.在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C，某时刻恰好在同一过地心的直线上，如图所示，当卫星B经过一个周期时()A各卫星角速度相等，因而三星仍在一直线上BA超前于B，C落后于BCA超前于B，C超前于BDA、C都落后于B解析：选B由Gmr2，可知，可见选项A错误；由T，即T可知，选项B正确，选项C、D错误。13多选一球形行星对其周围物体的万有引力使物体产生的加速度用a表示，物体到球形行星表面的距离用h表示，a随h变化的图像如图所示，图中a1、h1、a2、h2及引力常量G均为已知。根据以上数据可以计算出()A该行星的半径B该行星的质量C该行星的自转周期D该行星同步卫星离行星表面的高度解析：选AB球形行星对其周围质量为m的物体的万有引力：Fma，所以：a1，a2，联立可求出该行星的半径R，故A正确；将行星半径R的值代入加速度的表达式a1即可求出该行星的质量，故B正确；由题目以及相关的公式的物理量都与该行星转动的自转周期无关可知，不能求出该行星的自转周期，故C错误；由于不能求出该行星的自转周期，所以也不能求出该行星同步卫星离行星表面的高度，故D错误。14物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A. B.C. D.解析：选B根据第一宇宙速度的定义以及星球表面物体所受重力和万有引力相等得，mgm，则v1，故该星球的第一宇宙速度v1，其第二宇宙速度为v2v1，故B正确。15天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量。(引力常量为G)解析：设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做圆周运动的半径分别为r1、r2，角速度分别为1、2，根据题意有12r1r2r根据万有引力定律和牛顿运动定律，有Gm112r1Gm222r2联立以上各式解得r1根据角速度与周期的关系知12联立式解得这个双星系统的总质量m1m2。答案：16.设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示。设轨道舱的质量为m，月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，试求：(1)月球的质量。(2)轨道舱的速度和周期。解析：(1)设月球的质量为M，则在月球表面Gmg解得月球质量M。(2)设轨道舱的速度为v，周期为T，则Gm解得vR由Gmr解得T。答案：(1)(2)R17假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T，已知引力常量为G，求：(1)该天体的质量是多少？