人教版高中物理万有引力与航天单元测试

1、名校名 推荐2019 届人教版万有引力与航天单元测试一、单选题（本大题共10 小题，共 40.0 分）1.1.关于开普勒第三定律,以下理解正确的是()A.该定律只适用于行星绕太阳的运动,不适用于卫星绕行星的运动B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为,周期为;月球绕地球运转轨道的长半轴为,周期为,则 :C. T 表示行星运动的自转周期D. T 表示行星运动的公转周期【答案】 D【解析】A 项：开普勒三定律都是由太阳系推导出来的，但是可以适用于所有的天体，在轨道可以是椭圆，也可以是圆，故 A 错误；B 项：若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R 地 ，周期为 T 地 ，月球绕地球运转轨道的半长轴为R 月

2、，周期为 T月 ， 值与中心天体有关，故 B 错误；C、 D 项： T 表示行星运动的公转周期，故C 错误， D 正确。点晴：本题重点是掌握开普勒定律的，知道虽然是由太阳系推导的但是可以适用于所有的天体。2.2.太阳系中各大行星绕太阳运动的轨道可以粗略的认为是圆形，下表所示是几个行星距太阳的距离和行星质量的参数，由表中的数据可估算出天王星公转的周期最接近于行星水星地球火星木星天王星海王星日星距离行星质量1900102A. 7000 年B. 85 年C. 20 年D. 10 年1名校名 推荐【答案】 B【解析】【详解】天王星轨道半径是28.71 1011m，地球轨道半径是1.50 1011m；根

3、据数据得天王星与地球的轨道半径之比大约为=18.7。根据万有引力提供向心力得解得： T=2。则天王星与地球的周期之比大约为=85，因为地球的周期为1 年，则天王星的周期大约为85 年。故 B 正确， ACD 错误。故选 B。【点睛】 本题关键抓住万有引力提供向心力， 列式求解所需要的物理量， 注意根据条件选择合适的公式 还要理解表格中各数据的物理意义3.3.已知两个质点相距为r 时，它们之间的万有引力的大小为F；当这两个质点间的距离变为3 r 时，万有引力的大小变为()A.B.C.D.3F【答案】 C【解析】【详解】根据万有引力定律公式F=G知，将这两个质点之间的距离变为原来的3 倍，则万有引

4、力大小变为原来的1/9，即为 F/9；故 C 正确， ABD 错误。故选C。4.4.假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200m 的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400m，地球卫星距地面高为36000m，宇宙飞船和一地球卫星绕地球同学向运动，每当两者相距最近时宇宙飞船就向卫星发射信号，然后再由卫星将信号发送到地面接收站。某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A. 4 次B. 6次C. 7 次D. 8 次【答案】 C【解析】试题分析：据开普勒第三定律得：，可知载人宇宙飞船的运行周期与地球卫星的运行周期之比为 ，又已知地球卫星的运行周期为一天

5、即，因而载人宇宙飞船的运行周期，由匀速圆周运动的角速度，所以宇宙飞船的角速度为，卫星的角2名校名 推荐速度为当两者与太阳的连线是一条直线且位于地球异侧时，相距最远，此时追击距离为，即一个半圆， 追击需要的时间为：，追击距离变为，即一个圆周， 追击时间为：，可以得到内完成追击次数为：次，接收站共接收到信号的次数为为7 次，故选项C 正确，选项ABD 错误。考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系、万有引力定律及其应用【名师点睛】地球卫星与宇宙飞船均绕地球做圆周运动，则它们的半径的三次方之比与公转周期的二次方之比相等当它们从相距最近到相距最远，转动的角度相差。5.5.首先测出 “万有引力恒量”的

6、家是A.伽利略B. 牛顿C. 亚里士多德D. 卡文迪许【答案】 D【解析】【详解】牛顿发现万有引力定律；首先测出“万有引力恒量 ”的家是卡文迪许，故选D.6.6.已知地球半径为 R，月球半径为 r ，地球与月球之间的距离两球中心之间的距离为月球绕地球公转的周期为，地球自转的周期为，地球绕太阳公转周期为，假设公转运动都视为圆周运动，万有引力常量为G，由以上条件可知A. 地球的质量为B. 月球的质量为C. 地球的密度为D. 月球运动的加速度为【答案】 D【解析】【详解】研究月球绕地球圆周运动，利用万有引力提供向心力得：，解得，故 A 错误；由于不知道月球的卫星的相关量，故不能求得月球质量，故 B

7、错误。，故 C 错误；根据2，故 D 正确 ；故选 D。a= r，得3名校名 推荐【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，注意不同学的圆周运动对应不同学的轨道半径和周期运用黄金代换式GM=gR 2 求出问题是考试中常见的方法7. 研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤，设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是A. 火星运行速度较大B. 火星运行角速度较大C. 火星运行周期较大D. 火星运行的向心加速度较大【答案】 C【解析】试题分析：万有引力充当向心力，根据可得，半径越大，线速度越小，所以地球的线速度较大， A 错误；根

8、据公式可得，半径越大，角速度越小，所以地球的角速度较大，B错误；根据公式可得，半径越大，周期越大，所以火星运行周期较大，C 正确；根据公式可得，半径越大，向心加速度越小，故地球的向心加速度大，D 错误；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算8.8.在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多卫星，下面说法中正确的是（）A. 它们离地心的距离可能不同学。B. 它们速度的大小可能不同学。4名校名 推荐

9、C. 它们向心加速度的大小可能不同学。D. 它们的质量可能不同学。【答案】 D【解析】根据卫星与地球自转，与地面相对静止时卫星受到地球的万有引力提供向心力，指向圆心，万有引力指向地心，故卫星只能在赤道上空，所以各国的卫星都在一圆周上运动，离地心的距离，故A错误；根据解得：，由于轨道半径都相等，所以它们的线速度，向心加速度大小一定，故BC 错误； 它们的质量可能不同，故D 正确；故选 D.9.9.我国成功发射了天链一号04 星，天链一号04 星是我国第4 颗地球轨道数据中继卫星，它与天链一号02星、 03 星实现组运行，为我国神舟飞船、空间实验室天宫二号等提供数据中继与测控服务如图为天宫二号和天

10、链一号绕地球稳定运行的轨道示意图，下列关于该状态的说法正确的是A. 天宫二号的运行速度一定大于，小于B. 天链一号 04 星与静止在地球赤道上的物体具有的向心加速度C. 天链一号 04 星的公转周期大于天宫二号的公转周期D. 天链一号 04 星可相对地面静止于北京飞控中心的正上方【答案】 C【解析】【详解】第一宇宙速度是最大的运行速度，所以天宫二号的运行速度一定小于7.9 m/s ，故 A 错误；根据题意，天链一号04 星是我国第4 颗地球轨道数据中继卫星，所以天链一号04 星与静止在地球赤道上的物体具有的角速度，根据a=2r 可知，向心加速度不同学，故B 错误；根据，天链一号04 星的轨道半

11、径大于天宫二号的轨道半径，所以天链一号04 星的公转周期大于天宫二号的公转周期，故C 正确；天链一号5名校名 推荐04 星位于赤道正上方，不可能位于北京飞控中心的正上方，故D 错误；故选C。【点睛】了解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要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行比较10.10.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是A. 它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B. 它是能使卫星进入近地圆形轨道的最大发射速度C. 它是地球卫星运动时的速度D. 所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星速度都不可能大于第一宇宙速度【答案】 D【解析】【详解】人造卫星在

12、圆轨道上运行时，运行速度，轨道半径越大，速度越小，故第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，故A 错误；它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，故B 错误；人造卫星在圆轨道上运行时，运行速度，轨道半径越大，速度越小，所以卫星运动时的速度小于第一宇宙速度，故C 错误；第一宇宙速度是卫星在圆轨道上运行的最大速度，所有绕地球做匀速圆周运动的人造卫星速度都不可能大于第一宇宙速度，故 D 正确；故选D 。【点睛】解决该题关键要知道第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度； 它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度； 它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度二、多选题（本大题共5

13、 小题，共 25.0 分）11.11.宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用相互绕转，称之为双星系统在浩瀚的银河系中， 多数恒星都是双星系统设某双星系统A、 B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动， 如图 1 所示若AOOB，则 ()A.星球 A 的质量一定大于星球B 的质量B.星球 A 的线速度一定大于星球B 的线速度C. 双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D. 双星的质量一定，双星间距离越大，其转动周期越大【答案】 BD【解析】6名校名 推荐A 、双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有的角速度，故A 错误；B 、双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有的角速度 ，

14、根据万有引力提供向心力公式得：，因为 AOOB，所以，即 A 的质量一定小于B 的质量，故B 正确；C、根据万有引力提供向心力公式得：，解得周期为，由此可知双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小，故C 错误；D 、根据可知双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故D 正确；故选 BD 。【点睛】双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有的角速度，根据向心力公式判断质量关系，根据v=r判断线速度关系根据万有引力提供向心力公式得出周期与总质量、距离之间的关系式，然后判断即可。12.12.我国 “嫦娥一号 ”探月卫星发射后，先在“ 24小时轨道 ”上绕地球运行即绕地球一圈需要24

15、小时；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道 ”和 “72小时轨道 ”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨后与变轨前相比()A. 卫星的速度一定变小了B. 卫星的速度一定变大了C. 卫星的向心力一定变大了D. 变轨后卫星的角速度一定小于卫星的角速度【答案】 AD【解析】【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度和周期的表达式，由题意知道周期变大，故轨道半径变大，速度变小，角速度减小【详解】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M ，根据万有引力提供向心力，得：可得，根据题意两次变轨后，卫

16、星分别为从“24小时轨道 ”变轨为 “48小时轨道 ”和从 “48小时轨道 ”变轨为 “72小时轨道 ”，则由上式可知，在每次变轨完成后与变轨前相比运行周期增大，运行轨道半径增大，运行线速度减小，卫星7名校名 推荐所受向心力变小，故A 正确、 BC 错误。卫星的周期是24h，则变轨后，周期变大，角速度减小，则变轨后卫星的角速度一定小于卫星的角速度，故D 正确。故选 AD 。13.13.用 m 表示地球卫星的质量， h 表示它离地面的高度， R 表示地球的半径，g 表示地球表面处的重力加速度，表示地球自转的角速度，则A. 卫星的线速度大小为B. 地球对卫星万有引力大小为C. 卫星的向心力大小为D

17、. 卫星内的仪器不受重力【答案】 ABC【解析】【详解】卫星的线速度大小为v=r= （ R+h），故 A 正确；在地球表面， 由重力等于万有引力得；在卫星位置， 由重力等于万有引力得 ；由得： g=，通讯卫星所受万有引力的大小F=ma=mg =m，故 C 正确；卫星做圆周运动由万有引力提供向心力得：F=m2（ R+h） =mg=m，解得： R+h=；所以 F=m 2 （R+h ）=，故 B 正确；卫星做匀速圆周运动，卫内的仪器处于完全失重状态，不是不受重力，故D 错误；故选ABC 。【点睛】此题为天体运动的典型题型，由万有引力提供向心力，再根据向心力的基本公式求解，解题过程中注意黄金代换式GM

18、=gR 2 的应用。14.14.如图所示为某飞船从轨道经两次变轨绕火星飞行的轨迹图，其中轨道为圆轨道，轨道为椭圆轨道，三个轨道相切于P 点，P、Q 两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点，S 是轨道上的点， P、 Q、 S三点与火星中心在同学一直线上，且PQ=2 QS，下列说法正确的是8名校名 推荐A.飞船在 P 点由轨道进入轨道需要减速B. 飞船在轨道上由C. 飞船在轨道上D. 飞船在轨道上P 点运动到 S 点的时间是飞船在轨道上由P 点运动到 Q 点的时间的1.5 倍S 点与在轨道上 P 点的加速度大小相等S 点的速度小于在轨道上P 点的速度【答案】 AC【解析】A 、在轨道上到达 P 点

19、要刹车制动才能成功变轨到椭圆轨道， 故在轨道上运动到 P 点的速度比在轨道上运动到 P 点的速度大，故 A 正确；B 、由开普勒第三定律可得，飞船在轨道 上由 P 点运动到S 点的时间是飞船在轨道 上由 P 点运动到Q 点的时间的倍，故 B 错误；C、万有引力提供向心力，故加速度大小，飞船在轨道 上 S点与在轨道 上 P 点的加速度大小相等，故C 正确；D 、飞船由轨道 变为轨道 ，做向心运动，发动机要做功使卫星减速，速度大小变小，所以上飞船在轨道 上 S 点的速度大于在轨道 上 P 点的速度，故 D 错误；故选 AC 。【点睛】由高轨道变轨到低轨道需要减速，而由低轨道变轨到高轨道需要加速；同

20、学时要结合在星球表面重力等于万有引力，卫星的万有引力提供向心力列式。15.15.两颗行星的质量分别为和，绕太阳运行的轨道半径分别为和，若它们只受太阳的万有引力作用，下列说法正确的是A.线速度之比为B.角速度之比为C. 周期之比为D.向心加速度之比为【答案】 AC【解析】【详解】根据万有引力提供向心力，得：9名校名 推荐v， ， T 2， a。所以：两颗行星的线速度之比是，故A 正确。两颗行星的角速度之比是，故 B 错误。两颗行星运行的周期之比为，故 C 正确。两颗行星的向心加速度之比，故 D 错误。故选AC 。【点睛】本题主要掌握万有引力提供向心力这个关系，并能根据题意选择恰当的向心力的表达式三、计算题（本大题共3 小题，共 35.0 分）16.16.我国实现探月计划-“嫦娥工程 ”。同学们也对月球有了更多的关注。若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的