山西省忻州市第一中学高一物理目标检测第6章万有引力与航天单元检测试题

第六章单元检测一、选择题（每小题6分，共60分，多选题漏选得3分，错选或多选得0分）1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是【】A.半径越大，线速度越小，周期越小B.半径越大，线速度越小，周期越大C.所有卫星的线速度均相同，与半径无关D.所有卫星的周期都相同，与半径无关【答案】B【解析】试题分析：匀速圆周运动的人造地球卫星受到的万有引力提供向心力，即，因此，线速度：；周期为：，则M一定，卫星的周期与半径有关，半径越大，周期越大，角速度越小，线速度越小，故B正确，ACD错误．故选B．考点：万有引力定律的应用【名师点睛】解答本题要根据人造地球卫星受到的万有引力提供向心力来找准卫星的周期、线速度及角速度的决定因素，由控制变量法讨论选择。2.关于经典力学和相对论、量子力学的关系，下列说法正确的是【】A.经典力学和相对论、量子力学是各自独立的学说，互不相容B.相对论、量子力学是在否定了经典力学的基础上建立起来的C.经典力学包括在相对论、量子力学中，经典力学是相对论、量子力学的特殊情形D.经典力学包括相对论、量子力学，相对论、量子力学是经典力学的特殊情形【答案】C【解析】A、经典力学是狭义相对论在低速(v<<c)条件下的近似，即只要速度远远小于光速，经过数学变换狭义相对论的公式就全部变化为牛顿经典力学的公式，故A错误；BD、相对论并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立范围，故BD错误；C、经典力学是狭义相对论在低速(v<<c)条件下的近似，因此经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例，故C正确。故选：C。3.三颗人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，如图所示，已知mA＝mB<mC，则三个卫星的【】A.线速度关系是：VA>VB＝VCB.周期关系是：TA<TB＝TCC.向心力大小关系是：FA＝FB<FCD.半径与周期的关系是：＝＝【答案】ABD【解析】人造卫星绕地球做匀速圆周运动，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，由图示可知：rA<rB=rC，由题意知：mA=mB<mc；由牛顿第二定律得：GMmrA、由①解得，v=GMr，所以vA>vB=vCB、由①解得，T=4π2r3GM，则TA<C、向心力F=GMmr2，已知rA<rB=rC，mA=mB<mc，可知FA>FB，FBD、由开普勒第三定律可知，绕同一个中心天体运动的半径的三次方与周期的平方之比是一个定值，故D正确；故选：ABD。4.航天飞机在进入绕地球做匀速圆周运动的轨道后，有宇航员走出机外，他将【】A.仍沿原轨道做匀速圆周运动B.由于惯性做匀速直线运动C.向着地球中心方向落向地球D.做平抛运动【答案】A【解析】航天飞机绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，宇航员走出机舱外时由于惯性，速度与航天飞机保持一致，所以航天员也满足万有引力充当向心力，因此航天员也将按原轨道做匀速圆周运动，故A正确，BCD错误。故选：A。【名师点睛】航天飞机与地球的万有引力提供向心力而绕地球做匀速圆周运动，只要速度不变，轨道半径就不变，与质量无关。5.人造地球卫星离地面的距离等于地球的半径R，卫星的运行速度为V，地面上重力加速度为g，则这三个量的关系是【】A.V＝B.V＝C.V＝D.V＝2【答案】C【解析】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，有G解得v地球表面重力加速度为：g可以求得：v=故选C.【名师点睛】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度的表达式，再结合地球表面重力加速度的公式进行讨论即可。6.一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.mv2GNB.m【答案】B【解析】根据G=mg，所以g=Gm＝N点睛：本题是卫星类型的问题，常常建立这样的模型：环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，由中心天体的万有引力提供向心力．重力加速度g是联系星球表面宏观物体运动和天体运动的桥梁．7.图中的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球作匀速圆周运动的卫星而言【】A.卫星的轨道可能为aB.卫星的轨道可能为bC.卫星的轨道可能为cD.同步卫星的轨道只可能为b【答案】BCD【解析】卫星环绕地球做匀速圆周运动其向心力来源是地球对卫星的万有引力，方向是指向地心的，所以卫星绕地球做圆周运动的圆心必须指向地心，而同步卫星的轨道必须在赤道的正上方，轨道的圆心必须是地心，所以A错BCD正确。8.地球同步卫星到地心的距离r可由r3＝求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则【】A.a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度B.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度C.a是赤道周长，b是地球自转的周期，c是同步卫星的加速度D.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度【答案】AD思路分析：根据万有引力F引=GMmr2或试题点评：本题考查单位制换算在天体力学中的应用，单位制是物理学中很重要的一部分，又是利用单位可以推断出选项的对错。9.假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G。地球的密度为【】A.B.C.D.【答案】B【解析】试题分析：由万有引力定律可知：GMmR2=mg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，设计的公式和物理量非常多，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10.星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为该星球的第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2A.grB.GMmr【答案】C【解析】设地球的质量为M，半径为r，绕其飞行的卫星质量m，由万有引力提供向心力得：GM在地球表面GMmR2=mg②第一宇宙速度时R=r联立①②知v利用类比的关系知某星体第一宇宙速度为v第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2即v2=gr故选：C。二、计算题（共40分）11.火星半径为地球半径的一半，火星质量为地球质量的，已知地球表面处的重力加速度g02，求：（1）火星表面处的重力加速度g。（2）从地球表面将一小球竖直上抛能达到的最大高度为h，若在火星表面用同样大小的初速度将该小球竖直上抛，能达到的最大高度是多少？（3）在火星上发射一颗人造火星卫星，其发射速度至少多大？【答案】2（2）94h（3）【解析】(1)对星球表面上质量为m0的物体：GM所以g=所以gg得：g0m/s2；(2)小球做竖直上抛运动，由v2h0=94学.科.网...学.科.网...学.科.网...学.科.网...地球上：m星球上：mvv12.在天体运动中，把两颗相距较近的恒星称为双星。已知两恒星质量分别为m1、m2，两星之间的距离为L，两颗星分别绕共同的中心做圆周运动，如图所示。求各个恒星的运转半径