2019-2020学年高中物理 第三章 万有引力定律 章末过关检测（三）（含解析）教科版必修2

章末过关检测(三)(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)我国发射的“天链一号01星”是一颗同步卫星，其运动轨道与地球表面上的( )a某一纬度线(非赤道)是共面的同心圆b某一经度线是共面的同心圆c赤道线是共面同心圆，且卫星相对地面是运动的d赤道线是共面同心圆，且卫星相对地面是静止的解析：选d同步卫星相对地球静止，自西向东转，所有的卫星都必须以地心为圆心，因此同步卫星在赤道上空，与赤道线是共面同心圆，故d项正确2一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 bc d解析：选b由nmg得g在行星表面gmg，卫星绕行星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则gm，联立以上各式得m，故选b一物体从一行星表面某高度处自由下落从物体开始下落计时，得到物体离行星表面高度h随时间t变化的图像如图所示，不计阻力则根据ht图像可以计算出( )a行星的质量b行星的半径c行星表面重力加速度的大小d物体受到行星引力的大小解析：选c根据图像可得物体下落25 m，用的总时间为25 s，根据自由落体公式可求得行星表面的重力加速度，c项正确；根据行星表面的万有引力约等于重力，只能求出行星质量与行星半径平方的比值，不能求出行星的质量和半径，a项和b项错误；因为物体质量未知，不能确定物体受到行星的引力大小，d项错误卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为38105 km，运行周期约为27天，地球半径约为6 400 km，无线电信号的传播速度为3108 m/s)( )a01 s b025 sc05 s d1 s解析：选b根据m同(rh)，m月r，结合已知数据，解得地球同步卫星距地面的高度h36107 m再根据电磁波的反射及直线传播得：2hct，得t024 s，故选项b正确，选项a、c、d错误“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期为t，已知引力常量为g，半径为r的球体体积公式vr3，则可估算月球的( )a密度 b质量c半径 d自转周期解析：选a“嫦娥二号”在近月表面做匀速圆周运动，已知周期t，有gmr无法求出月球半径r及质量m，但结合球体体积公式可估算出密度，a正确同步卫星离地心距离为r，运行速度为v1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为r，则以下正确的是( )a bc d解析：选a设地球质量为m，同步卫星的质量为m1，地球赤道上的物体质量为m2，在地球表面附近飞行的物体的质量为m2，根据向心加速度和角速度的关系有a1r，a2r，12，故，可知选项a正确由万有引力定律有gm1，gm2，由以上两式解得，可知选项c、d错误二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为r，土星绕太阳运动的周期为t，万有引力常量g已知，根据这些数据，可以求出的量有( )a土星线速度的大小 b土星加速度的大小c土星的质量 d太阳的质量解析：选abd根据已知数据可求：土星的线速度大小v、土星的加速度ar、太阳的质量m，无法求土星的质量，所以选abd如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为m，半径为r下列说法正确的是( )a地球对一颗卫星的引力大小为b一颗卫星对地球的引力大小为 c两颗卫星之间的引力大小为 d三颗卫星对地球引力的合力大小为 解析：选bc地球与卫星之间的距离应为地心与卫星之间的距离，选项a错误，b正确；两颗相邻卫星与地球球心的连线互成120角，间距为r，代入数据得，两颗卫星之间引力大小为，选项c正确；三颗卫星对地球引力的合力为零，选项d错误在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图所示下列说法正确的是( )a宇航员相对于地球的速度介于79 km/s与112 km/s之间b若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，小球将继续做匀速圆周运动c宇航员将不受地球的引力作用d宇航员对“地面”的压力等于零解析：选bd79 km/s是发射卫星的最小速度，也是卫星环绕地球运行的最大速度，可见，所有环绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均小于79 km/s，故a错误；若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，由于惯性，小球仍具有原来的速度，所以地球对小球的万有引力正好提供它做匀速圆周运动需要的向心力，即gm，故选项b正确；在太空中，宇航员也要受到地球引力的作用，选项c错误；在宇宙飞船中，宇航员处于完全失重状态，故选项d正确“神舟十号”与“天宫一号”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，“神舟十号”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，“神舟十号”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，“神舟十号”与“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度小于79 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解析：选bc在远距离导引段，“神舟十号”位于“天宫一号”的后下方的低轨道上飞行，通过适当加速，“神舟十号”向高处跃升，并追上“天宫一号”与之完成对接，a错，b对“神舟十号”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79 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错三、非选择题(本题共3小题，共40分，按题目要求作答，计算题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)(12分)火箭发射“神舟”号宇宙飞船开始阶段是竖直升空，设向上的加速度a5 m/s2，宇宙飞船中用弹簧测力计悬挂一个质量为m9 kg的物体，当飞船升到某高度时，弹簧测力计示数为85 n，那么此时飞船距地面的高度是多少？(地球半径r6 400 km，地球表面重力加速度g取10 m/s2)解析：在地面附近，gmg，在高空中，gmg，在宇宙飞船中，对质量为m的物体，由牛顿第二定律可得：fmgma，由以上三式解得：h32103 km答案：32103 km(12分)据国外媒体报道，天文学家日前在距离地球127光年处发现了一个拥有7颗行星的“太阳系”，这些行星与其中央恒星之间遵循基本天体运行规律，和我们太阳系的规则相似这一星系的中央恒星名为“hd10180”分析显示，其中一个行星绕中央恒星“hd10180”的公转周期为584天，是地球绕太阳公转周期的16倍；与中央恒星“hd10180”的距离是23亿千米，等于太阳和地球之间平均距离的16倍，将行星与地球的公转轨道视为圆(1)求恒星“hd10180”的质量与太阳的质量之比(2)已知该行星的质量是地球质量的25倍，半径是地球半径的16倍，求该行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比解析：(1)设中央恒星质量为m1，这个行星质量为m1，绕恒星运转的轨道半径为r1，周期为t1，太阳质量为m2，地球质量为m2，地球绕太阳运转的轨道半径为r2，周期为t2；对行星：gm1r1对地球：gm2r2联立解得16(2)设该行星的第一宇宙速度为v1，行星半径为r1，则有gm，解得v1设地球的第一宇宙速度为v2，地球半径为r2，则有gm，解得v2125答案：(1)16(2)125(16分)(1)开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期t的二次方成正比，即k，k是一个对所有行星都相同的常量将行星绕太阳的运动按圆周运动处理，请你推导出太阳系中该常量k的表达式已知万有引力常量为g，太阳的质量为m太(2)开普勒定律不仅适用于太阳系，它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立经测定月地距离为384108 m，月球绕地球运动的周期为