2021学年度高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元练习

1、2021学年度高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元练习、单项选择题1. 一颗小行星环绕太阳作匀速圆周运动，半径是地球环绕半径的4倍，那么它的环绕周期是A. 2 年B. 4 年C. 8 年D. 16 年2. 开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律关于开普勒行星运动定律，以下说法正确的选项是A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上B. 对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大C. 在牛顿发现万有引力定律后，开普勒才发现了行星的运行规律D. 开普勒独立完成了观测行星的运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作3.

2、两个行星的质量分别为 m和m,绕太阳运行的轨道半径分别为1和2，假设它们只受太阳引力的作用,那么这两个行星的向心加速度之比为A. 1B.miri4.2021年6月11日，“神舟十号员王亚平进行了首次太空授课.线速度大小A. 小于第一宇宙速度B. 等于第一宇宙速度飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天 在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的25cRB.物体在月球外表自由下落的加速度大小为4r(R + hrR;T:C.在月球上发射月球卫星的最小发射速度为D.月球的平均密度为GTZRJC. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D. 介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间5. 嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、

3、回三步走，我国发射的“嫦娥三号卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月假设该卫星在某次变轨前，在距月球外表高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为假设以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，那么 A. “嫦娥三号绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为6. 2021年4月，我国成功发射了“天舟一号货运飞船，它的使命是给在轨运行的“天宫二号空间站运送物资。“天宫二号空间站在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t t小于其运行周期 T运动的弧长为s,对应的圆心角为 3弧度。万有引力常量为G地球外表重力加速度为g,下面说法正确的选项是9A. “天宫二号空间

4、站的运行速度为iB. “天宫二号空间站的环绕周期 T卩C. “天宫二号空间站的向心加速度为gD.地球质量G027. 我国是世界上能够发射地球同步卫星的少数国家之一，关于同步卫星，正确的说法是A. 可以定点在晋城中学上空B. 运动周期与地球自转周期相同的卫星肯定是同步卫星C. 同步卫星内的仪器处于超重状态D. 同步卫星轨道平面与赤道平面重合二、多项选择题1?8. 关于开普勒第三定律中的公式，以下说法中正确的选项是9.A.适用于所有天体B.适用于围绕太阳运行的所有行星C. T表示行星运动的公转周期D.以上说法都不对2007年10月24 日,我国发射了第一颗探月卫星-“嫦娥一号，使“嫦娥奔月 成了现

5、实嫦娥一号发射后先绕地球做圆周运动，经屡次变轨，最终进入距月球外表 形工作轨道，开始进行科学探测活动设月球半径为 为G,那么以下说法正确的选项是R月球外表的重力加速度为这一古老的神话变h=200公里的圆g,万有引力常量A. 嫦娥一号绕月球运行的周期为2nRR 1 hC.嫦娥一号在工作轨道上的绕行速度为:.疋 环B.在嫦娥一号的工作轨道处的重力加速度为)2g10.11.3g -IscGR宇宙中，两颗靠得比较近的恒星， 只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转， 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0点做匀速圆周运动，如下列图假设AO> OB那么A

6、. 星球A的质量一定大于 B的质量B. 星球A的线速度一定大于 B的线速度C. 双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小D. 双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越小我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站.机的航天飞机A在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近， 近月点B处与空间站C对接空间站绕月圆轨道的半径为 引力常量为G,月球的半径为 R以下说法正确的选项是A. 航天飞机到达B处由椭圆轨道进入空间站轨道时必须减速B. 图中的航天飞机正在加速飞向B处D.由题目条件可知月球的平均密度为A0HO如下列图，关闭发动 并将在椭圆轨道的 r，周期为T,4 rC. 月球的质量为

7、M=GTWD. 月球的第一宇宙速度为v=12. 2021年9月25日后，微信启动页面采用“风云四号卫星成像图。“风云四号是我国新一代静止 轨道气象卫星，那么其在圆轨道上运行时A. 可定位在赤道上空任意高度B. 线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间C. 角速度与地球自转角速度相等D. 向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大13. 2021年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道I进入椭圆轨道H,B为轨道n上的一点，如下列图，关于航天飞机的运动，以下说法中正确的有()A. 在轨道n上经过 A的速度小于经过 B的速度B. 在轨道n上经过 A的重力势能等于在轨道I上经

8、过A的重力势能(以地面为参考平面)C. 在轨道n上运动的周期小于在轨道I上运动的周期D. 在轨道n上经过 A的加速度小于在轨道I上经过 A的加速度14. 设地球的半径为 R),质量为m的卫星在距地面3F0高处绕地球做匀速圆周运动.地球外表的重力加速 度为g,那么卫星运动的()B.角速度为£2叫C.加速度为FD.周期为16n 三、计算题15. 一颗在赤道上空运行的人造卫星，其轨道半径为r=2R (R为地球半径)，卫星的转动方向与地球自转方向相同.地球自转的角速度为3 0,地球外表处的重力加速度为g.求(1) 该卫星所在处的重力加速度g'；(2) 该卫星绕地球转动的角速度3；(3

9、) 该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔厶t.116. 月球半径约为地球半径的 j月球外表重力加速度约为地球外表重力加速度的质量均匀分布的球体.求：(1 )环绕地球和月球外表运行卫星的线速度之比P地(2)地球和月球的平均密度之比Ph精品文档在轨道半径为r处，仍有万有引力等于重力Mm 吨-G Mm，答案和解析【答案】1. C2. B3. D4. A5. C6. A7. D8. AC9. BD10. BC11. ABC12. CD13. ABC14. AD15.解：(1)在地球外表处物体受到的重力等于万有引力解得：g'丄童4Min =(2) 根据万有引力提供向心力d imi厂

10、(2R，得Q町(3) 卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与建筑物转过 的角度之差等于 2n时，卫星再次出现在建筑物上空以地面为参照物，卫星再次出现在建筑物上方时，建筑物随地球转过的弧度比卫星转过弧度少2n.即3厶t - 3 t =2 n2?r解得: t = | 吕答：(1)在轨道半径为r处的重力加速度为 卩(2)人造卫星绕地球转动的角速度为为Jg ；SR2兀(3)该卫星相邻两次经过赤道上同一建筑物正上方的时间间隔厶t为J SR J°16.Aim解：(1)根据题意，在月球外表物体的重力等于力有引力：G2 =mgKlin由万有引力定律提供向心力得：

11、G=mr- |r|联立解得：v=(2 )设想将一质量为 m的小体放在天体外表处由万有引力定律可得在月球外表物体的重力等于万有引力：G =mg又因为：p= 4 i3联立解得：p =4Gju所以地球和月球的平均密度之比为:空_LS,即:P月g梓地卩地=Pm 2答：(1)环绕地球和月球外表运行卫星的线速度之比为 (2)地球和月球的平均密度之比为3： 2 .【解析】1.解：根据万有引力提供向心力得:GMm2 r"r.-解得：T=2n小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是地球公转半径的所以这颗小行星的运转周期是 8年， 应选：C.研究行星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示

12、出周期, 再根据地球与行星的轨道半径关系找出周期的关系.求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用的物理量表示出来，再进行作比. 向心力的公式选取要根据题目提供的物理量或所求解的物理量选取应用.2. 解：A、根据第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上.以A错.B根据第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.所以对任何一颗 行星来说，离太阳越近，运行速率就越大.所以B正确.C在开普勒发现了行星的运行规律后，牛顿才发现万有引力定律.故C错.D开普勒整理第谷的观测数据后，发现了行星运动的规律.所以D错.应选B熟记理解开普勒的行星运动三

13、定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上. 第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等.第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.普勒关于行星运动的三定律是万有引力定律得发现的根底，是行星运动的一般规律，正确理解开普勒的行 星运动三定律是解答此题的关键.3. 解：万有引力提供行星圆周运动的向心力即:A; =ma=miLT：故ABC错误，D正确；应选：D行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，根据半径关系求得向心加速度和周期之比.行星绕太阳圆周运动的向心力由万有引力提供，熟练掌握万有引力公式及向心

14、力的不同表达式是正确解题 的关键.4. 解：在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，根据万有引力提供向心力列出等式为:解得速度为:第一宇宙速度7.9 km/s是人造卫星在地球外表做圆周运动的最大运行速度，所以在飞船进入圆形轨道环绕 地球飞行时，轨道半径大于地球半径，那么它的线速度大小小于7.9 km/s故A正确，BCD昔误.应选：A.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度地球同步卫星的发射速度 大于第一宇宙速度人造地球卫星运行时速度大于第二宇宙速度11.2 kmfs时，就脱离地球束缚第三宇宙速度16.7 km/s是物体逃离太阳的最小速度，从而即可求解.此题考查对

15、宇宙速度的理解能力对于第一宇宙速度不仅要理解，还要会计算第一宇宙速度就近地卫星 环绕地球做匀速圆周运动的速度，要强调卫星做匀速圆周运动.5. 解：A、“嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为r=F+h,那么它绕月球做匀速圆周运动的速度大小为v=R="伙 上；故A错误.T TB对于“嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动过程，由万有引力提供向心力得：,r=F+h在月球外表，重力等于万有引力，那么得:KlniG =mg R-由解得:故B错误;诫R+ h)n g=D" JC由万有引力提供向心力得：Vni v2G =m 3T RM吉琨良4- hfV =p =故D错误.由解得v=，故

16、C正确；D月球的质量为 Mb"仮一1：，月球的平均密度为GT-应选：C.“嫦娥三号卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为r=F+h,由公式v= 求解速度大小；根据万有引力T等于向心力列式，可求得月球的质量，由重力等于向心力，可求得在月球上发射卫星的最小发射速度；根 据重力等于万有引力可求得物体在月球外表自由下落的加速度大小；根据密度公式求解月球的平均密度. 解决此题的关键掌握万有引力提供向心力，以及万有引力等于重力，列式进行求解.6. 解：A、“天宫二号的轨道半径 J-,线速度、仝故A正确；f fltSiS亶B “天宫二号的轨道半径丁 ，线速度v ;故“天宫二号的环绕周期 T-.故B错

17、误;卩1 ¥ 卩C g是地球外表的重力加速度，根据：ma=，可知“天宫二号的加速度小于g,故C错误；D由万有引力做向心力嘗竺可得r- r地球的质量:应选：A根据万有引力做向心力求得线速度、加速度的表达式，然后根据轨道半径大小判断“天宫二号的线速度、加速度的大小关系；根据匀速圆周运动特点由弧长和圆心角求得轨道半径，再根据运动时间求得线速度，进而求得周期；根据 万有引力做向心力求得地球的质量。万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量，或由中心天体质量、轨道半径、线速度、角速度、周期中两个量，根据万有引力做向心力求得其他物理量。7. 解：A、所有的同步卫星都在赤道上空，它假设在除

18、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，这是不可能的所以发射的同步通讯卫星必 须定点在赤道上空，同步卫星轨道平面与赤道平面一定重合，故A错误正，D确；B同步卫星是指与地球相对静止的卫星.这种卫星绕地球转动的角速度与地球自转的角度速度相同，而且只能与赤道平面重合，其他轨道上的周期是24小时的卫星却不是同步卫星.故B错误；C同步卫星做匀速圆周运动，同步卫内的仪器处于完全失重状态，故C错误；应选：D.同步卫星的特点：同步卫星定轨道在赤道上方，定周期与地球的自转周期相同，定速率、定高度.都 是由万有引力提供向心力.解决此题的关键掌握同步卫星的特

19、点：同步卫星定轨道在赤道上方，定周期与地球的自转周期相同，定速率、定高度.8. 解：A、开普勒第三定律适用于所有天体.故A正确，B错误；C T表示行星运动的公转周期，故 C正确，D错误应选：AC开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星 绕行星的运动.式中的 k是与中心星体的质量有关的.此题需要掌握：开普勒运动定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动.式中的k是与中心星体的质量有关的I229. 解：AC根据万有引力提供向心力，即：1_ ' m一/ rT3道半径为r=F+h,结合黄金代

20、换公式：GMgR?，代入线速度及周期公式得:C错误.2g,故 BMm2B根据&“，GMgF2，联立解得在嫦娥一号的工作轨道处的重力加速度为IR | h正确.D由黄金代换公式得中心天体的质量哙，体积弓宀那么平均密度口岂寻.故 D正确.应选：BD 根据万有引力提供向心力，求出线速度和周期的表达式，结合万有引力等于重力得出线速度和周期的大 小.根据中心天体的质量和体积求出密度.解决此题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力提供向心力，2、万有引力等于重力，并能灵活运用.10. 解：A、双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以向心力相等；根据万有引力提供向心力公式得：因为“Va,所以

21、m> m,即B的质量一定大于 A的质量.故 A错误；B双星系统角速度相等，根据v=3 r，且AO>OB可知，A的线速度大于 B的小速度，故 B正确;C根据万有引力提供向心力公式得：G 1 &=m 凸2ri=m "乜，解得周期为T=2冗， ，可M m丁Jg叫十知双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小，故C正确；D根据周期为T=2n，可知双星的总质量一定，双星之间的距离越大，转动周期越大，故DJG叫错误.应选：BC双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据向心力公式判断质量关系，根据v=3 r判断线速度关系.解决此题的关键知道双星靠相互间的万有

22、引力提供向心力，具有相同的角速度以及会用万有引力提供向 心力进行求解.11. 解：A、要使航天飞机在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接，必须在接近 B点时减速否那么航天飞机将继续做椭圆运动.故 A正确.4疋on _rT2C设空间站的质量为 m由仔一B根据开普勒定律可知，航天飞机向近月点B运动时速度越来越大故 B正确.得，故C正确.GT2D空间站绕月圆轨道的半径为r,周期为T,其运行速度为 w迺，其速度小于月球的第一宇宙速t|度，所以月球的第一宇宙速度大于故D错误.T应选：ABC要使航天飞机在椭圆轨道的近月点B处与空间站C对接，必须在接近 B点时减速根据开普勒定律可知，航天飞机向近月点运动时速度

23、越来越大月球对航天飞机的万有引力提供其向心力，由牛顿第二定律求出月球的质量 M月球的第一宇宙速度大于闻.t|此题是开普勒定律与牛顿第二定律的综合应用，对于空间站的运动，关键抓住由月球的万有引力提供向心力，要注意知道空间站的半径与周期，求出的不是空间站的质量，而是月球的质量.12. 解：A、同步卫星只能在赤道上空，且高度保持不变，那么A错误；B第一宇宙速度为人造卫星的最大运行速度，同步卫星的轨道半径大，那么其速度小于第一宇宙速度。那么B错误；C同步卫星的周期等于地球的自转周期，所以同步卫星绕地球运行的角速度与静止在赤道上的物体的角速度相等，那么C正确iGXlniGN1D同步卫星与月球都是万有引力

24、提供向心力，由：ms可得：a= “，所以同步卫星绕地球运行的向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大，那么D正确应选：CD根据万有引力提供向心力，列出等式表示出所要比较的物理量。了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。所谓地球同步卫星，即指卫星绕地球转动的周期与地球的自转周期相同，与地球同步转动，且在赤道上空的某地，站在地球上观看以地球本身为参照物它在空中的位置是固定不动的。13. 解：A根据开普勒第二定律可知航天飞机在远地点的速度小于在近地点的速度，A正确.B A点距离地心的距离一定，故在轨道n上经过A的重力势能等于在轨道I上经过A的重力势能，B正确.C由开普勒第三定律丄.:k知，在轨道n上运动的周期小于在轨道i上运动的周期，故C正确.bMm,D由=ma可知，在轨道n上经过 A的加速度应等于在轨道I上经过 A的加速度，D错误.应选：ABC卫星在椭圆轨道近地点速度大于远地点速度；卫星只要加速就离心；万有引力是合力满