人教版高中物理必修二　第六章《万有引力与航天》单元检测题（解析版）2

第六章过关检测一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,15小题只有一个选项正确,68小题有多个选项正确。全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列说法正确的是()A. 牛顿运动定律就是经典力学B. 经典力学的基础是牛顿运动定律C. 牛顿运动定律可以解决自然界中所有问题D. 经典力学可以解决自然界中所有的问题【答案】B【解析】经典力学的基础是牛顿运动定律，但牛顿运动定律不能说就是经典力学；故A错误，B正确；牛顿运动定律不适用于微观低速物体；故CD错误故B正确，ACD错误2.如图为嫦娥一号卫星撞月的模拟图,卫星从控制点开始沿撞月轨道在撞击点成功撞月假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R,周期为T,引力常量为G根据以上信息,可以求出()A. 月球的质量B. 地球的质量C. 嫦娥一号卫星的质量D. 月球对嫦娥一号卫星的引力【答案】A【解析】研究卫星绕月球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力： ,解得：，故A正确；地球不是中心天体，不能求出地球质量，故B错误；由于“嫦娥一号”卫星是环绕天体，不是中心天体，不能求出质量，故C错误；由于“嫦娥一号”卫星质量不知道，所以无法求出月球对“嫦娥一号”卫星引力，故D错误所以A正确BCD错误3.下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是A. 为避免通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上B. 通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，但线速度可以不同C. 通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上D. 不同国家发射通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内【答案】C【解析】【详解】同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上空圆形轨道，轨道固定不变，故A错误，D错误；通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同，线速度也相等，B错误；不同国家发射通信卫星的地点不同，但射通信卫星是同步卫星，轨道固定不变，所以这些卫星轨道一定在同一平面内，故C正确；【点睛】地球同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期，4. 据报道，美国航天局已计划建造一座通向太空的升降机，传说中的通天塔即将成为现实据航天局专家称：这座升降机的主体是一根长长的管道，一端系在位于太空的一个巨大的人造卫星上，另一端一直垂到地面并固定在地面上已知地球到月球的距离约为地球半径的60倍，由此可以估算，该管道的长度至少为（已知地球半径为6400km）（ ）A. 360kmB. 3600kmC. 36000kmD. 360000km【答案】C【解析】试题分析：根据万有引力提供向心力：=m（R+h）GM=gR2，已知地球表面的重力加速度g=10m/s2，地球半径R=6400km，地球自转周期为24h所以可以求得h=36000km故选C5.关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是A. 分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期B. 沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C. 在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D. 沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合【答案】B【解析】【详解】由开普勒第三定律可知，当圆轨道半径R和椭圆轨道半长轴a相等时，两颗卫星的周期相同，A错误沿椭圆轨道运行的卫星，在与地心距离相等的对称位置具有相同的速率，卫星的动能和势能相等，B正确地球同步卫星与地球同步，与地球自转周期相同，相对地面静止，它们的轨道半径相同，轨道平面都在赤道平面，C错误沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面可能经过两极的极地卫星，也可能是轨道平面与极地卫星有一偏角，这样轨道平面就不重合，D错误6.如图所示是牛顿研究抛体运动时绘制一幅草图,以不同速度抛出的物体分别沿a、b、c、d轨迹运动,其中a是一段曲线,b是贴近地球表面的圆,c是椭圆,d是双曲线的一部分已知引力常量为G、地球质量为M、半径为R、地面附近的重力加速度为g以下说法中正确的是()A. 沿a运动的物体初速度一定小于B. 沿b运动的物体速度等于C. 沿c运动的物体初速度一定大于第二宇宙速度D. 沿d运动的物体初速度一定大于第三宇宙速度【答案】AB【解析】沿b运动的物体做匀速圆周运动，由重力提供向心力，得：，解得：，沿a运动的物体做近心运动，初速度一定比b的速度小，则沿a运动的物体初速度一定小于故A正确；沿b运动的物体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则有：,解得：,故B正确；发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度,卫星的轨道为椭圆,如c,故C错误;发射速度大于第二宇宙速度,轨迹将不闭合,发射速度大于第三宇宙速度,轨迹也不闭合,故d轨迹不能确定其发射速度是否大于第三宇宙速度,D错误所以AB正确，CD错误7.直径约45米、质量约13万吨的小行星“2012DA14”,以大约每小时2.8万千米的速度由印度洋苏门答腊岛上空掠过,与地球表面最近距离约为2.7万千米,这一距离已经低于地球同步卫星的轨道但它对地球没有造成影响,对地球的同步卫星也几乎没有影响这颗小行星围绕太阳飞行,其运行轨道与地球非常相似,根据天文学家的估算,它下一次接近地球大约是在2046年假设图中的P、Q是地球与小行星最近时的位置,下列说法正确的是()A. 小行星对地球的轨道没有造成影响,地球对小行星的轨道也不会造成影响B. 只考虑太阳的引力,地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度C. 只考虑地球的引力,小行星在Q点的加速度大于同步卫星在轨道上的加速度D. 小行星在Q点没有被地球俘获变成地球的卫星,是因为它在Q点的速率大于第二宇宙速度【答案】BC【解析】根据题述,小行星质量约13万吨,远远小于地球质量,小行星对地球的轨道没有造成影响,说明小行星和地球之间的万有引力对地球产生的加速度很小小行星和地球之间的万有引力对小行星产生的加速度远大于对地球产生的加速度,所以地球对小行星的轨道会造成影响,故A错误由题图可知,地球到太阳的距离小于小行星到太阳的距离,根据万有引力定律和牛顿运动定律,只考虑太阳的引力,地球在P点的加速度大于小行星在Q点的加速度,故B正确由于小行星到地球的距离小于同步卫星到地球的距离,所以只考虑地球的引力,小行星在Q点的加速度大于同步卫星在轨道上的加速度,故C正确小行星在Q点没有被地球俘获变成地球的卫星,是因为它在Q点的速率大于第一宇宙速度,故D错误所以BC正确，AD错误8. 北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星关于这些卫星，以下说法正确的是A. 5颗同步卫星的轨道半径都相同B. 5颗同步卫星的运行轨道必定在同一平面内C. 导航系统所有卫星的运行速度一定大于第一宇宙速度D. 导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小【答案】AB【解析】【详解】因为同步卫星要和地球自转同步，所以运行轨道就在赤道所在平面内，根据F= =m2r，因为一定，所以 r 必须固定，所以一定位于空间同一轨道上，故A正确；它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的所以我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空，故B正确；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，故C错误；根据周期公式T=2，运行轨道半径越大的，周期越大，故D错误；【点睛】地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度二、填空题(本题共2小题,每小题10分,共20分)9.月球绕地球转动的周期为T，轨道半径为r，则由此可得地球质量表达式为_；若地球半径为R，则其密度表达式为_【答案】 (1). ; (2). ;【解析】地球对月球的引力提供月球做圆周运动的向心力：,解得：，又因：，联立以上解得：10.一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：A弹簧测力计一个B精确秒表一只C天平一台（附砝码一套）D物体一个为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知引力常量为G）(1)绕行时测量所用的仪器为_（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_(2)着陆后测量所用的仪器为_，所测物理量为_用测量数据求该星球半径R_【答案】 (1). B (2). 周期T (3). ACD (4). 物体质量m,重力F (5). 【解析】试题分析：据题意，当飞船绕行时有：，在星球表面有：和，联立这三式就可以求出行星质量M和半径R,所以需要用秒表测量绕行时的周期T和用弹簧测力计、物体一个及天平一台测量星球地面的重力加速度g；联立求得：考点：本题考查万有引力定律三、计算题(本题共2小题,每小题16分,共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,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和单位)11“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力根据爱因斯坦的理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入，最多恰能绕黑洞表面做圆周运动根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该可能黑洞6.01012m远的星体正以2.0106m/s的速度绕它旋转，据此估算该可能黑洞的最大半径R是多少(保留2位有效数字)?【答案】2.7108m【解析】对围绕黑洞做圆周运动的星体应用牛顿第二定律得：即由黑洞特点可知，光子到达黑洞表面最多恰能绕黑洞表面做匀速圆周运动，对光子应用牛顿第二定律得：而所以：12.嫦娥三号是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的第三颗人造绕月探月卫星若嫦娥三号在离月球表面为h的圆形轨道绕月球飞行,周期为T1,已知地球中心到月球中心距离为地球半径R的n倍,月球半径r,月球公转周期T2,引力常量G求:(1)月球的质量