2018-2019学度度高一物理苏版2第六章万有引力与航天单元测试

1、2018-2019学度度高一物理苏版2 第六章 万有引力与航天单元测试一、单选题（本大题共9小题，共36.0分）1. 2016年10月17日，我国自主研发的神舟十一号载人飞船在酒泉卫星发射中心由长征二号运载火箭发射升空.“神舟11号”发射后首先进入椭圆形轨道绕地球运行，理论上其发射速度为A. 7.9 km/sB. 11.2 km/ sC. 16.7 km/sD.大于 7.9 km/s且小于 11.2 km/s2. 如图所示，a为放在地球赤道上随地球表面一起转动的物体，b为处于地面附近近地轨道上的卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星， 若a、b、c、d的质量相同，地球表面附近的重力加速度为g

2、.则下列说法正确的是（）A. a和b的向心加速度都等于重力加速度gB. a的角速度最大C. c距离地面的高度不是一确定值D. d是三颗卫星中动能最小，机械能最大的3. 2013年6月13日，“神州十号”飞船和“天宫一号”飞行器成功自动对接，航天员聂海胜、张晓光、王亚平在“天宫一号”中处于完全失重状态（如图），对于太空舱中的航天员，下列说法正确的是A.航天员处于平衡状态B.航天员不受任何力的作用C.航天员的加速度恒定不变D.航天员受到地球的引力作用4.请阅读下列材料，回答第 912小题“神舟H一号”载人飞船，于 2016年10月19日3时31分，与“天宫 二号”空间实验室成功实现自动交会对接，为

3、我国未来空间站建设进行科学的技术验证，为实现我国从航天大国走向航天强国的中国梦典定了坚实 的基础.“天宫二号”围绕地球做圆周运动，是由于受到万有引力作用，我国罗俊院士团队的引力实验室因其 算出世界最精确的万有引力常数而被外国专家称为世界“引力中心”，关于万有引力定律的公式，下列正确的是（）A. F=kxB. F=G-C. F=ma5.如图所示，两颗人造地球卫星 A、B绕地心O做匀速圆周运动，已知 A为同步卫 星，B为近地卫星.则正确的判断是（）6 .神舟八号飞船绕地球做匀速圆周运动时，飞行轨道在地球表面的投影如图所示，图中标明了飞船相继 飞临赤道上空所对应的地面的经度.设神舟八号飞船绕地球飞行

4、的轨道半径为r i,地球同步卫星飞行轨道半径为 匕.则r；： r：等于（）A. 1: 24B, 1: 156C, 1: 210D, 1: 2567 .图甲所示的“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命.图乙 是“轨道康复者”在某次拯救一颗地球同步卫星前，二者在同一平面内沿相同绕行方向绕地球做匀速 圆周运动的示意图，此时二者的连线通过地心，轨道半径之比为1:4.若不考虑卫星与“轨道康复者”之间的引力，则在图示轨道上，（）国平用乙A, “轨道康复者”的速度大于7.9 km/sB, “轨道康复者”的加速度大小是地球同步卫星的4倍C, “轨道康复者”的周期是 3 h,且

5、两者均从图示位置开始经1.5 h与同步卫星距离最近D,若要对该同步卫星实施拯救，“轨道康复者”应加速，然后与同步卫星对接A.卫星经过P点的速度，轨道I比轨道n小B.卫星经过P点的加速度，轨道I比轨道n大C,可估算卫星的质量D,可估算月球的质量8 .宇航员王亚平在“天宫 1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现 象.若飞船质量为 簿距地面高度为h,地球质量为 M半彳仝为R引力常量为 G,则飞船做圆周运动 的向心加速度大小为（）A. 0B, C 百 D. JTP二、多选题（本大题共 6小题，共30.0分）9 .经长期观测人们在宇宙中已经发现了 “双星系统”。“双星系统”

6、由两 颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离， 而且双星系统一般远离其他天体。如图，两颗星球组成的双星，在相互 之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为 m： m=3： 2,则可知（）A. mi、mi做圆周运动的线速度之比为2 : 3B. mu、mi做圆周运动的角速度之比为3 : 2C. m做圆周运动的半径为刃5 LD. m做圆周运动的半径为2片L10 .通信卫星又叫同步卫星，下面关于同步卫星的说法中正确的是（11 .火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（）A,相同时间内，火星与太阳连

7、线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积B,火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.太阳没有位于木星运行轨道的中心12 .地球同步卫星与静止在地球赤道上的物体比较，下列物理量相同的是（）A.线速度B.角速度C.向心加速度D.周期13 .木星是绕太阳运动的一颗行星，它有多颗卫星.若将木星绕太阳的运动和卫星绕木星的运动均视为匀速圆周运动，现要计算木星的质量，需要知道的物理量是（）A.卫星绕木星运动的周期、轨道半径及引力常量GB.卫星绕木星运动的周期、轨道半径及卫星的质量C.木星的半径、木星表面的重力加速度及引力常量GD.木星绕太阳运动的

8、周期、轨道半径及引力常量G14 .地球质量为 M绕太阳做匀速圆周运动，半径为 R有一质量为 m的飞船，由静止开始从 P点在恒力F 的作用下，（不计飞船受到的万有引力），沿PD方向做匀加速直线运动，一年后在D点飞船掠过地球上空，再过三个月，又在Q处掠过地球上空。（取 %2=10）根据以上条件可以得出（）A. DQ勺距离为，RB. PD的距离为Rc.地球与太阳的万有引力的大小喑广D.地球与太阳的万有引力的大小 噜，三、计算题（本大题共 3小题，共34.0分）15 .在“北斗”卫星导航系统中，同步卫星起到非常重要的作用，这些卫星运动在离地心的距离为r的圆形轨道上，同时已知某颗同步卫星的质量m引力常量

9、G,地球自车t周期为 t,请根据以上信息，求出下列物理量（用题中给出的物理量表示）。（1）同步卫星运动的角速度大小；（2）地球对该卫星的吸引力大小；（3）地球的质量。1. D2. D3. D4. B5. C6. D7. D8. D9. D10. AC11. AC12. CD13. BD14. AC15. ABC17.解：(1)已知同步卫星的周期与地球自转的周期相同，即为T,则据角速度与周期的关系有同步卫星的角速度(2)地球对卫星的吸引力提供卫星圆周运动的向心力，所以地球对卫星吸引力2F=F向加必= r(3)地球对卫星的万有引力提供圆周运动的向心力故有：所以地球的质量 M= 打答：(1)同步卫星

10、的角速度为(2)地球对卫星的吸引力 F=(3)地球的质量为附 ar【解析】1 .【分析】【解答】故选Do2 .解：A地球同步卫星的周期、角速度必须与地千自转周期、角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=co2r知，c的向心加速度比a的大.由牛顿Secord定律得：Me“G=ma解彳导:a=/，知卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则地球同步卫星c的向心加速度小于b的向心加速度，而 b的向心加速度约为 g,故a的向心加速度小于重力加速度g,故A错误；2R根据万有引力提供向心力，由牛顿 Secord te律得：G=mw r,解得：3=斤,由于rbvrcvrd,则b coc3d, a与c的角速度

11、相等，则 b的角速度最大，故 B错误；G c是地球同步卫星，同步卫星相对地面静止，c的轨道半径是一定的，c距离地面的高度是一确定值，故C错误；口卫星做圆周运动万有引力提供向心力，由牛顿 Secord定律得：G=m ,卫星的动能为：EK=nt，,FT占3三颗卫星中d的轨道半径最大，则d的动能最小，以无穷远处为零势能面， 机械能：E=Ek+E=.-胃=-条|, 知d的轨道半径最大，d的机械能最大，故 D正确； 故选：D地球同步卫星的周期、角速度与地球自转周期、角速度相等，地球同步卫星的轨道半径是确定的；卫星做 圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿Secord定律求出周期、角速度、向心

12、加速度，然后分析答题.对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道同步卫星 的条件和特点.3 .解：A、太空舱绕地球作匀速圆周运动，航天员处于完全失重状态，不是平衡状态，故A错误；B太空舱绕地球作匀速圆周运动，航天员的“重力”提供向心力，故 B错误；C航天员的加速度大小恒定不变，方向时刻改变，故 C错误；口太空舱绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，航天员受到地球的引力作用，故D正确.故选：D太空舱绕地球作匀速圆周运动，万有引力提供向心力，在太空舱中，物体处于完全失重状态.本题主要考查了太空舱绕地球作匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，要注意此时物体

13、处于完全失重状态4 .解：根据万有引力定律，两个物体之间的万有引力大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，表达式:.故B正确,ACD昔误m. tii-. ,F=G.引力故选：B 万有引力定律是牛顿发现的，它适用于自然界中的任何两个物体之间.万有引力的表达式: 常量G有单位，其单位根据公式推导.本题考查对万有引力定律的发现、适用条件和引力常量单位的理解，要注意万有引力定律适用于两个质点 间引力的计算的特点.6 .解：从图象中可以看出， 飞船每转动一圈，地球自转22.5。，故飞船的周期为：T】:嬴tk24为=1.5人同步卫星的周期为 24h,由开普勒第三定律可得 ? =鲁）工=

14、1，故D正确，ABC昔误；H T* EGO*J故选：D从图象中可以看出，飞船每转动一圈，地球自转 22.5。，故可以得到飞船的公转周期；再运用开普勒第三定律求解.本题关键是能够从图象得到飞船的公转周期，然后运用开普勒第三定律求解，运用开普勒第三定律（二4要注意对于同一个中心天体比值k相同.8 .解：A由题意可知，卫星从轨道I到轨道n,需要在P点“刹车”，所以卫星经过 P点的速度，轨道I比轨道n大，故 A错误；R卫星的加速度由万有引力产生，根据仃了二松口可知，卫星在轨道I和轨道III上经P点时的加速度相同，故B错误；C D根据万有引力提供圆周运动向心力 旧溪*二+可以算得月球的质量 M但不能得到

15、卫星的质量，故C错误，D正确.故选：D卫星从轨道I到轨道H,需要在 P点“刹车”；根据同一点卫星所受万有引力相同，根据卫星运动特征比 较加速度大小问题.万有引力提供圆周运动的向心力，已知轨道半径和绕行周期可以算出中心天体月球的质量.万有引力提供圆周运动向心力是解决本题的基本出发点，掌握匀速圆周运动的条件和离心运动的条件是解决本题的要素.9 .【分析】飞船在距地面高度为 h的位置，由万有引力等于重力列式求解重力加速度。本题考查万有引力的应用，要能根据公式求解重力加速度，难度不大，属于基础题。【解答】飞船在距地面高度为 h处，由万有引力等于重力得：G = mg(R 4 ft 解得：白=；后，故D正

16、确，ABC昔误。故选D。10 .【分析】天文学上把两颗相距比较近，又与其他星体距离比较远的星体叫做双星。双星的间距是一定的，它们绕二 者连线上的同一点分别做圆周运动，对双星系统，彼此之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力， 三三二小四，1 = mg。工知角速度相等，然后求得线速度和半径关系。jL本题主要考查双星问题，抓住两星的运动属于同轴转动，周期和角速度相同，彼此之间的万有引力提供它 们做圆周运动的向心力是解题的关键。【解答】对双星系统，彼此之间的万有引力提供它们做圆周运动的向心力，一厂二切四叩二m/口，ri+r2=LAm、m做圆周运动的角速度相同，质量与半径成反比，由 v=cor知线速度

17、之比为2： 3,故A正确；8由=”知两星的周期相同即两者运行一周的时间相同，故其运动的角速度相同，故B错误；町CD由于两星的向心力相同，有 阴5叩1二优必叩力 故有二,由于ri+2=L,联立前式有丁1 =，,q =， 故C正确，D项错误。故选AC13 .解：A B地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，相对于地球静止.静止在地球赤道上的物体角速度与地球自转的角速度也相同.则地球同步卫星与静止在地球赤道上的物体角速度w相同.根据v=co r分析可知，地球同步卫星的线速度大于地球上物体的线速度.故A错误，B正确.C由公式an=co2r分析得知，地球同步卫星的轨道半径大，向心加速度大.故C错误.

18、D由周期T=:可知，卫星与物体周期相同.故 D正确.故选BD地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度相同，相对于地球静止.静止在地球赤道上的物体角速度与地球自转的角速度相同.根据 v=cor分析线速度关系，由公式 an=co2r分析向心加速度关系本题关键抓住地球同步卫星的条件：角速度、周期与地球自转的角速度和周期相同.14 .解：A木星的卫星绕木星运动的周期，和木星的卫星的轨道半径，设木星质量为M 木星的卫星的质量为ni木星的卫星的周期为 T,轨道为r,根据万有引力提供向心力G- = mrr,解得木星的质量 M =-A.故 A正确,G已知木星的半径、木星表面的重力加速度及引力常量确；口根据万有引

19、力提供向心力，只能求出中心天体的质量,B错误； ,刖门 一一一,一G则由m=-,可以求出木星的质量.故 C正由于木星绕太阳运动的中心天体是太阳，故D错误；故选：AC根据木星的某个卫星的万有引力等于向心力，列式求解即可求出木星的质量.本题关键是根据木星的卫星做圆周运动的向心力有万有引力提供，列出方程，分析方程式即可看出要测量 的量.15 .解：A地球绕太阳运动的周期为一年，飞船从 D到Q所用的时间为三个月，则地球从D到Q的时间为三个月，即四分之一个周期，转动的角度为90度，根据几何关系知，DQ勺距离为2R故A正确。B因为P到D的时间为一年，D至1JQ的时间为三个月，可知P至ijD的时间和P到Q的时间之比为4:5,根据x=at2得，PD和PQ离之比