2012高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试10 鲁科版必修2

用心 爱心 专心1 第第 5 5 章章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用 单元测试单元测试 9090 分钟分钟 100100 分 分 一 选择题 本题共一 选择题 本题共 1010 小题 每小题小题 每小题 4 4 分 共分 共 4040 分 在每小题给出的四个选项中 至少分 在每小题给出的四个选项中 至少 有一个是正确的 每小题全部选对的得有一个是正确的 每小题全部选对的得 4 4 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 2 2 分 不选和有选错的均得分 不选和有选错的均得 零分 零分 1 下列说法正确的是 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 不适用于高速运动问题 C 相对论和量子力学的出现 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 随着 神舟 6 号 的发射成功 可以预见我国航天员在轨道舱内停留的时间将会逐步增 加 体育锻炼成了一个必不可少的环节 下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是 A 哑铃B 弹簧拉力器C 单杠D 跑步机 3 下列关于太阳系几个行星的说法 符合实际的是 A 海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的 B 天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的 C 天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道 其原因是由于天王星受到轨 道外面其他行星的引力作用 D 以上均不正确 4 2003 年 10 月 15 日我国成功发射了 神舟五号 飞船 总质量为 7790 公斤 它在太空飞行 14 圈 历时 21 小时后成功返回 2005 年 10 月 12 日又成功发射 了 神舟六号 总质量为 8 吨多 它在太空飞行 77 圈 历时 115 小时 33 分 后成功返回 假定两飞船的运动近似为匀速圆周运动 两飞船的运行周期近似 相等 比较两飞船的飞行情况可知 A 两者运行时的角速度相等 B 两者运行时离地面的高度相等 C 两者运行时的向心加速度大小相等 D 两者运行时受到的万行引力大小相等 5 设想人类开发月球 不断把月球上的矿藏搬运到地球上 假定经过长时间开采后 地球 仍可看作均匀球体 月球仍沿开采前的圆周轨道运动 则与开采前相比 A 地球与月球间的万有引力将变大 B 地球与月球间的万有引力将变小 C 月球绕地球运动的周期将变长 D 月球绕地球运动的周期将变短 6 如图所示 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道 1 然后经点火使 其沿椭圆轨道 2 运行 最后再次点火将卫星送入同步圆轨道 3 轨道 1 2 相切于 Q 点 轨 道 2 3 相切于 P 点 则当卫星分别在 1 2 3 轨道正常运行时 下列说法中正确的是 A 卫星在轨道 3 上的周期大于在轨道 1 上的周期 B 卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率 用心 爱心 专心2 C 卫星在轨道 2 上运行时 经过 Q 点时的速率大于经过 P 点时的速率 D 卫星在轨道 2 上运行时 经过 Q 点时加速度大于经过 P 点的加速度 7 2007 年 10 月 24 日 18 时 5 分中国研制的 嫦娥一号 探月卫星成功发射 设想 嫦娥 一号 登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动 测得其周期为 T 飞船在月球上着陆后 自动机器人用测力计测得质量为 m 的仪器的重力为 P 已知引力常量为 G 由以上数据可以 求出的量有 A 月球的半径B 月球的质量 C 月球表面的重力加速度D 月球绕地球做匀速圆周 运动的向心加速度 8 如图所示 天文观测中发现宇宙中存在着 双星 所谓双星是两 颗质量分别为M1和M2的星球 它们的距离为r 而r远远小于它们跟 其它天体之间的距离 这样的双星将绕着它们连线上的某点O作匀速 圆周运动 如图所示 现假定有一双星座 其质量M1 M2 用我们所学的知识可以断定这两 颗星 A M1对M2引力比M2对M1的引力大 B M1运动周期比M2运动周期长 C M1运动半径比M2运动半径小 D M1运动速率比M2运动速率大 9 1990 年 5 月 紫金山天文台将他们发现的第 2752 号小行星命名为吴健雄星 该小行星 的半径为 16km 若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体 小行星密度与地球相同 已 知地球半径km 地球表面重力加速度为 g 这个小行星表面的重力加速度为 6400 R A 400g B C 20g D g 400 1 g 20 1 10 假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的 2 倍仍做圆周运动 则 A 根据公式 v r 可知卫星运动的线速度增大到原来的 2 倍 B 根据公式 可知卫星所需的向心力将减小到原来的 1 2 2 v Fm r C 根据公式 可知地球提供的向心力将减小到原来的 1 4 2 Mm FG r D 根据上述选项 B 和 C 给出的公式 可知卫星运动的线速度将减小到原来的 2 2 题号 12345678910 答案 二 填空题 本题共二 填空题 本题共 3 3 小题 每题小题 每题 4 4 分 满分分 满分 1212 分 将正确 完整的答案填入相应的横线分 将正确 完整的答案填入相应的横线 中 中 0 用心 爱心 专心3 11 已知电子的静止质量为 me 真空中的光速为 c 现有一个观察者测出电子的质量为 2me 则电子的速度为 12 一个半径是地球半径的 3 倍 质量是地球质量 36 倍的行星 它表面的重力加速度是地 面重力加速度的 倍 13 中子星是由密集的中子组成的星体 具有极大的密度 通过观察已知某中子星的自转 角速度为 60 rad s 该中子星并没有因为自转而解体 根据这些事实人们可以推知 中子星的密度 试写出中子星密度最小值的表达式 计算出该中子星的密度 至少为 kg m3 假设中子通过万有引力结合成球状星体 保留二位有效数字 三 科学探究与实验三 科学探究与实验 本题共本题共 2 2 小题 满分小题 满分 1010 分 分 14 4 分 当今的科技发展迅猛 我们设想如果地球是个理想的球体 沿地球的南北方向 修一条平直的闭合高速公路 一辆性能很好的汽车在这条高速公路上可以一直加速下去 并且忽略空气阻力 那么这辆汽车的最终速度 A 与飞机速度相当 B 小于 神舟 六号飞船的速度 C 可以达到 7 9km s D 无法预测 15 6 分 一个人曾经提出所谓 登天缆绳 的设想 用一绳竖在赤道正上方 使绳随着 地球同步自转 只要这根绳子足够长 就不会坠落 人们可以沿着这条 登天缆绳 到太 空中去游览 这一大胆的设想已被科学家证实在理论上是可行的 并且其长度也被算出约 为 1 5 105km 1 试利用相关的物理规律说明 登天缆绳 这一设想的理论可行性 2 指出 登天缆绳 上哪一点最容易断 四 论述计算题 本题包括四 论述计算题 本题包括 4 4 个小题 共个小题 共 3838 分 要求写出必要的文字说明 方程式或重要分 要求写出必要的文字说明 方程式或重要 的演算步骤 只写出最后答案的 不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值的演算步骤 只写出最后答案的 不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值 和单位 和单位 16 8 分 一卫星在地面的质量为 m 在地面的重力为 mg 在距地面高为地球半径 R 的轨 道上做匀速圆周运动时 卫星的质量 向心加速度及线速度分别是多少 17 9 分 如果你用卫星电话通过同步卫星转发的无线电信号与对方通话 则在你讲完话 后 最短要等多少时间才能听到对方的回话 已知地球的质量为M 地球半径为R 引力常 量为G 地球自转周期为T 无线电信号的传播速度为c 最后答案用题目中的符号表示 用心 爱心 专心4 18 10 分 已知太阳光从太阳射到地球需要 8min20s 地球公转的轨道可以看成圆形轨道 由此请你估算出太阳的质量 19 11 分 已知地球半径为R 只静止在赤道上空的热气球 不计气球离地高度 绕地心运 动的角速度为 0 在距地面h高处圆形轨道上有一颗人造地球卫星 设地球质量为M 热 气球的质量为m 人造地球卫星的质量为m1 根据上述条件 有一位同学列出了以下两 条式子 对热气球有 GmM R 2 m 02R 对人造卫星有 Gm1M R h 2 m1 2 R h 进而求出了人造地球卫星绕地球运行的角速度 你认为该同学的解法是否正确 若 认为正确 请求出结果 若认为错误 请补充一个条件后 再求出 参考答案及评分标准参考答案及评分标准 1 B 2 B 3 AC 4 ABC 5 BC 6 ACD 7 ABC 8 C 9 B 10 CD 提示 A 选项中线速度与半径成正比是在角速度一定的情况下 而 r 变化时 角速 度也变 所以此选项不正确 同理 B 选项也是如此 F 是在 v 一定时 但此时 v 已变化 1 r 故 B 选项错 而 C 选项中 G M m 都是恒量 所以 F 即 r 2r 时 F F 4 故 2 1 r C 选项正确 B C 两选项所给的公式结合可得 所以 D 选项正确 GM v r 2 2 vv 11 0 87c 12 4 13 14 2 103 1 4 3 G 14 C 提示 在理想情况下一直加速 可以达到围绕地球表面做圆周运动 即第一宇宙速 度 15 1 登天缆绳 的重力提供缆绳随地球同步自转所需的向心力 故不会坠落 3 分 2 将缆绳分为无数个小段 在与同步卫星等高的h处 该小段缆绳所受地球引力正 好提供其绕地球同步转动的向心力 由和可知 若r增大 则 2 r Mm GF 引 rmF 2 向 减小而增大 反之 若r减小 则增大而减小 可见 当r h时 各小段 引 F 向 F 引 F 向 F 缆绳所受地球引力不足以提供其所需的向心力 有远离地球的趋势 而当r h时 各小段 缆绳所受地球引力大于所需的向心力 有向地球坠落的趋势 这样 缆绳在h处就出现了 向上 向下两个方向的最大拉力 该处最容易断裂 3 分 16 物体的质量不随物体的位置和状态而变 因此在轨道上的质量仍为 m 1 分 在地面万有引力和重力的大小相等 2 分 2 R Mm Gmg 用心 爱心 专心5 在距地面高度为 R 的轨道上有 2 分 2 2 R Mm Gma 所以有 1 分 1 4 ag 设卫星在轨道上的线速度的大小为 v 由向心加速度得 2 分 2 2 v a R 2 Rg v 17 地球同步卫星是相对地面静止的卫星 它绕地球运动的周期与地球自转周期T相 同 设卫星距地面的距离h 卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力是地球对卫星的万有引 力 由牛顿运动定律和万有引力定律 可得 3 分 2 2 2 Mm Gm Rh TRh 解得 3 分 2 3 4 GMT hR 信号传递的最短距离是 2 h 受话人听到发话人的信号后立即回话 信号又需传播 2 h 的距离后才能到达发话人处 由此可知最短时间为 3 分 4 422 3 2 R GMT cc h t 18 根据光传到地面的时间求出太阳到地球的距离 2 分 mmctR 118 105 1500100 3 设地球绕太阳运动的周期为 T T 365 24 3600s 1 分 据万有引力等于向心力有 3 分 2 2 2 T RM R MM G 地 太地 所以 2 分 代入数据得 2 分 2 32 4 GT R M 太 kgM 30 100 2 太 19 第一个等式 对热气球 不正确 2 分 因为热气球不同于人造卫星 热气球静止在空中是因为浮力与重力平衡 它绕地 心运动的角速度应等于地球自转角速度 讲到浮力与重