春人教物理新教材必修万有引力与宇宙航行习题及答案

2020春人教物理新教材必修第二册第7章万有引力与宇宙航行习题及答案（新教材）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行一、选择题1、(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是()A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C.若彗星运转周期为76年，则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的2eq\r(3,722)倍D.若彗星运转周期为76年，则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的76倍2、在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是()A.研究对象的选取 B.理想化过程C.类比法 D.等效的思维方法3、2018年11月1日，我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星，是我国北斗三号系统第十七颗组网卫星，它是地球同步卫星，设地球自转角速度一定，下面关于该卫星的说法正确的是()A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度B.它沿着与赤道成一定角度的轨道运动C.运行的轨道半径可以有不同的取值D.如果需要可以发射到北京上空4、关于宇宙速度的说法正确的是()A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度5、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况()A.研究原子中电子的运动B.研究“嫦娥四号”的高速发射C.研究地球绕太阳的运动D.研究飞机从深圳飞往北京的航线6、关于引力常量，下列说法正确的是()A.引力常量是两个质量为1kg的质点相距1m时的相互吸引力B.牛顿发现了万有引力定律，给出了引力常量的值C.引力常量的测定，证明了万有引力的存在D.引力常量G是不变的，其数值大小与单位制的选择无关7、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为()∶1∶1∶2D.无法计算8、(多选)2018年6月5日“风云二号H星”在西昌卫星发射中心发射成功，“风云二号H星”是静止轨道气象卫星，将与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测，对于保证我国两代静止轨道气象卫星业务持续有着重要意义，“天宫二号”的运行轨道高度为350km，它们的运行轨道均视为圆周，则()A.“天宫二号”比“风云二号H星”速度大B.“天宫二号”比“风云二号H星”周期长C.“天宫二号”比“风云二号H星”角速度大D.“天宫二号”比“风云二号H星”加速度大9、关于牛顿力学和相对论，下列说法正确的是()A.牛顿力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B.相对论是在否定了牛顿力学的基础上建立起来的C.相对论和牛顿力学是两种不同的学说，二者没有联系D.牛顿力学包含于相对论之中，牛顿力学是相对论的特例10、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的()\f(1,4)\f(1,2)倍倍11、如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，它们的运动均可近似看成匀速圆周运动。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量()A.地球绕太阳公转的半径和周期B.月球绕地球转动的半径和周期C.地球的半径和地球绕太阳公转的周期D.地球的半径和月球绕地球转动的周期12、(双选)下面关于同步卫星的说法中正确的是()A.所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内B.所有的地球同步卫星的质量都相等C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.它可以定位在桂林的正上空13、2017年10月3日，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献和探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法正确的是()A.牛顿力学完全适用于宏观低速运动B.牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的C.随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论D.由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值二、非选择题1、如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？2、如图所示，两个星球A、B组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。已知A、B星球质量分别为mA、mB，引力常量为G。求eq\f(L3,T2)(其中L为两星中心距离，T为两星的运动周期)。3、如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。2020春人教物理新教材必修第二册第7章万有引力与宇宙航行习题及答案（新教材）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行一、选择题1、(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是()A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C.若彗星运转周期为76年，则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的2eq\r(3,722)倍D.若彗星运转周期为76年，则它的轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的76倍【解析】根据开普勒第二定律，在相同的时间内，彗星在近日点通过的弧长大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都大，选项A、B正确；根据开普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k，则eq\f(aeq\o\al(3,1),aeq\o\al(3,2))＝eq\f(Teq\o\al(2,1),Teq\o\al(2,2))＝762，即a1＝eq\r(3,5776)a2＝2eq\r(3,722)a2，选项C正确，D错误。【答案】ABC2、在牛顿发现太阳与行星间引力的过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，这是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是()A.研究对象的选取 B.理想化过程C.类比法 D.等效的思维方法【解析】太阳对行星的引力表达式F∝eq\f(m,r2)，被吸引的物体为行星，其质量为m。行星对太阳的引力和太阳对行星的引力是同性质的力，行星对太阳引力的表达式与太阳对行星引力的表达式应有相同的形式。如果被吸引的物体是太阳且质量为M，则行星对太阳引力的表达式应为F∝eq\f(M,r2)，这一论证过程是类比论证过程。【答案】C3、2018年11月1日，我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星，是我国北斗三号系统第十七颗组网卫星，它是地球同步卫星，设地球自转角速度一定，下面关于该卫星的说法正确的是()A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度B.它沿着与赤道成一定角度的轨道运动C.运行的轨道半径可以有不同的取值D.如果需要可以发射到北京上空【解析】地球的同步卫星与地球自转的周期相同，故它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度，选项A正确；它的轨道平面与赤道平面重合，即只能定点在赤道的上空，选项B、D错误；根据Geq\f(Mm,r2)＝mω2r可知，运行的轨道半径是固定的值，选项C错误。【答案】A4、关于宇宙速度的说法正确的是()A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度【解析】第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，同时也是人造地球卫星的最大运行速度，故A正确，B、C错误；第二宇宙速度是物体逃离地球的最小速度，D错误。【答案】A5、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况()A.研究原子中电子的运动B.研究“嫦娥四号”的高速发射C.研究地球绕太阳的运动D.研究飞机从深圳飞往北京的航线【解析】牛顿力学属于经典力学的研究范畴，适用于宏观、低速运动的物体，要注意到低速和高速的标准是相对于光速而言的，则可判定牛顿运动定律适用于B、C、D中描述的运动，而A不适用。【答案】BCD6、关于引力常量，下列说法正确的是()A.引力常量是两个质量为1kg的质点相距1m时的相互吸引力B.牛顿发现了万有引力定律，给出了引力常量的值C.引力常量的测定，证明了万有引力的存在D.引力常量G是不变的，其数值大小与单位制的选择无关【解析】引力常量的大小等于两个质量为1kg的质点相距1m时的万有引力的数值，而引力常量不是两个质量为1kg的质点相距1m时的相互吸引力，选项A错误；牛顿发现了万有引力定律，但他并未测出引力常量的值，引力常量的值是卡文迪什巧妙地利用扭秤装置在实验室中测出的，选项B错误；引力常量的测定，证明了万有引力的存在，选项C正确；引力常量G是一个常量，其大小与单位制的选取有关，在国际单位制中G＝×10－11N·m2/kg2，故选项D错误。【答案】C7、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为()∶1∶1∶2D.无法计算【解析】卫星在行星表面运动，密度ρ＝eq\f(3π,GT2)，因周期相同，则密度相同，选项A正确。【答案】A8、(多选)2018年6月5日“风云二号H星”在西昌卫星发射中心发射成功，“风云二号H星”是静止轨道气象卫星，将与在轨的风云二号E、F、G星开展组网观测，对于保证我国两代静止轨道气象卫星业务持续有着重要意义，“天宫二号”的运行轨道高度为350km，它们的运行轨道均视为圆周，则()A.“天宫二号”比“风云二号H星”速度大B.“天宫二号”比“风云二号H星”周期长C.“天宫二号”比“风云二号H星”角速度大D.“天宫二号”比“风云二号H星”加速度大【解析】由于r天<r风，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)＝ma，得v＝eq\r(\f(GM,r))，故A正确；ω＝eq\r(\f(GM,r3))，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，故B错误，C正确；a＝eq\f(GM,r2)，故D正确。【答案】ACD9、关于牛顿力学和相对论，下列说法正确的是()A.牛顿力学和相对论是各自独立的学说，互不相容B.相对论是在否定了牛顿力学的基础上建立起来的C.相对论和牛顿力学是两种不同的学说，二者没有联系D.牛顿力学包含于相对论之中，牛顿力学是相对论的特例【解析】人们对客观世界的认识要受到所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形，选项D正确。【答案】D10、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力的()\f(1,4)\f(1,2)倍倍【解析】F地＝eq\f(GM0m,req\o\al(2,0))，F星＝eq\f(GMm,r2)＝eq\f(\f(1,2)GM0m,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)r0))\s\up12(2))＝2eq\f(GM0m,req\o\al(2,0))＝2F地，选项C正确。【答案】C11、如图所示，地球绕着太阳公转，而月球又绕着地球转动，它们的运动均可近似看成匀速圆周运动。如果要通过观测求得地球的质量，需要测量下列哪些量()A.地球绕太阳公转的半径和周期B.月球绕地球转动的半径和周期C.地球的半径和地球绕太阳公转的周期D.地球的半径和月球绕地球转动的周期【解析】欲求地球的质量M，根据eq\f(GMm,R2)＝meq\f(4π2R,T2)，则需要知道月球绕地球转动的半径和周期，而不是地球绕太阳转动的半径与周期，故选项B正确。【答案】B12、(双选)下面关于同步卫星的说法中正确的是()A.所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内B.所有的地球同步卫星的质量都相等C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.它可以定位在桂林的正上空【解析】同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面内，故选项A正确，D错误；根据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知，卫星的质量m在等式两边约去了，同步卫星的质量可以不等，故选项B错误；第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的环绕速度，而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，则同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故选项C正确。【答案】AC13、2017年10月3日，瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予了三位美国科学家，以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献和探测到引力波的存在。引力波是爱因斯坦相对论的最后一块缺失的“拼图”，相对论在一定范围内弥补了牛顿力学的局限性。关于牛顿力学，下列说法正确的是()A.牛顿力学完全适用于宏观低速运动B.牛顿力学取得了巨大成就，是普遍适用的C.随着物理学的发展，牛顿力学将逐渐成为过时的理论D.由于相对论、量子论的提出，牛顿力学已经失去了它的应用价值【解析】牛顿力学完全适用于宏观低速运动的物体，故选项A正确；牛顿力学取得了巨大的成就，但它也具有一定的局限性，并不是普遍适用的，故选项B错误；在微观高速情况下，要用量子力学和相对论来解释，但是并不会因为相对论和量子力学的出现，就否定了牛顿力学，牛顿力学在其适用范围内仍然是正确的，故不会过时也不会失去应用价值，故选项C、D错误。【答案】A二、非选择题1、如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？【