2021年北京高一（下）期末物理试卷试题汇编：万有引力定律

1/12021北京高一（下）期末物理汇编万有引力定律一、单选题1．（2021·北京房山·高一期末）关于行星运动定律及万有引力定律的建立，下列说法中正确的是（）A．开普勒行星运动定律是第谷整理和研究出来的B．开普勒以行星运动定律为基础总结出万有引力定律C．“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律D．卡文迪什仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系2．（2021·北京朝阳·高一期末）2021年，“天问一号”火星探测器到达火星轨道后，着陆器脱离探测器，在万有引力的作用下逐渐靠近火星表面。已知火星的质量为M，半径为R，引力常量为G。质量为m的着陆器在距离火星表面高度为h时，速度大小为v，此时着陆器所受火星的引力大小为（）A．mv2R B．GMmh2 C3．（2021·北京丰台·高一期末）2020年月7月23日在文昌发射场，我国研发的“天问一号”火星探测器由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道。经过长达半年的航行，2020年2月10日，携带着“祝融号”火星车的“天问一号”探测器成功被火星引力捕获，顺利进入环火轨道，在为期3个月的环火运行探测后，于2021年5月15日成功在火星乌托邦平原南部着陆。在“天问一号”靠近火星的过程中，火星对“天问一号”的引力（）A．保持不变 B．先变大后变小C．越来越小 D．越来越大4．（2021·北京房山·高一期末）“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。在该卫星远离地球的过程中，地球对卫星的引力（）A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．先变大后变小5．（2021·北京房山·高一期末）在物理学史上，利用图所示的装置首先精确测量引力常量的科学家是（）

A．第谷 B．牛顿 C．开普勒 D．卡文迪许6．（2021·北京朝阳·高一期末）万有引力定律的发现实现了物理学上第一次大统一——“地上物理学”和“天上物理学”的统一，它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律。牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道假想成圆轨道，另外还应用到了其他的规律和结论，以下的规律和结论没有被用到的是（）A．牛顿第二定律B．牛顿第三定律C．开普勒的研究成果D．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数二、解答题7．（2021·北京房山·高一期末）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S（1）通过观察S2的位置图，估算S2绕黑洞运行的周期；（2）如图所示，比较S2在1994年和2002年所在位置的运行速度大小，并说明理由；（3）若S2绕黑洞的运行轨迹可看成匀速圆周运动，若太阳的质量为M，请你估算黑洞的质量Mx8．（2021·北京顺义·高一期末）已知地球表面的重力加速度为g，半径为R，万有引力常量为G，不考虑地球自转。求：（1）地球的质量为M；（2）地球的第一宇宙速度。9．（2021·北京昌平·高一期末）2021年5月29日晚8时55分，中国“天舟二号”货运飞船从文昌航天发射场升空，飞船顺利进入预定轨道。5月30日上午5时01分，天舟二号货运飞船与天和核心舱交会对接，对接过程示意图如图所示。已知对接后的组合体沿圆形轨道运行，经过时间t，组合体绕地球球心转过的角度为θ，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。求：（1）地球质量M；（2）组合体所在圆轨道距地面的高度H。10．（2021·北京东城·高一期末）2020年5月27日，中国珠峰高程测量登山队8名队员成功登顶珠穆朗玛峰，标志着我国珠峰高程测量取得关键性胜利。（1）本次珠峰高程测量依托北斗卫星导航系统进行了峰顶位置的精确测量。北斗卫星导航系统中，有一颗质量为m1的卫星A，它的轨道与地球赤道在同一平面内，从地面上看，它在一定高度处静止不动。另一颗质量为m2的卫星B，离地面高度为h。两颗卫星都绕地球做近似的匀速圆周运动。已知地球质量为m地，地球半径为R，地球自转周期为T①卫星A运行的角速度大小；②卫星B运行的线速度大小。（2）本次珠峰高程测量还在珠峰北坡地区开展广泛的高精度航空重力测量以及峰顶重力测量，获得有史以来精度最高的珠峰高程测量成果。若将地球视为半径为R，质量均匀分布的一个球体，地球表面海平面处的重力加速度大小为g1。与峰顶等高处的重力加速度大小为g11．（2021·北京西城·高一期末）2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；（2）火星的质量M；（3）火星表面的重力加速度的大小g。

参考答案1．C【详解】A．开普勒行星运动定律是开普勒根据第谷的观测数据整理和研究出来的，选项A错误；B．牛顿以行星运动定律为基础总结出万有引力定律，选项B错误；C．“月-地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律，选项C正确；D．牛顿探究天体间的作用力，得到了行星间引力与距离的平方成反比的结论，并进一步扩展为万有引力定律，并不是卡文迪许提出的，故D错误；故选C。2．D【详解】由万有引力定律可得，着陆器所受火星的引力大小为F=G由于着陆器不是做匀速圆周运动，不能用向心力公式表示，D正确。故选D。3．D【详解】在“天问一号”靠近火星的过程中，火星对“天问一号”的引力F=GMmr2可知，r逐渐减小则F4．B【详解】地球对卫星的引力等于万有引力，则F=G由于r变大，则F减小，故选B。5．D【详解】在物理学史上，利用图所示的装置首先精确测量引力常量的科学家是卡文迪许，故ABC错误D正确。故选D。6．D【详解】牛顿在发现万有引力定律的过程中首先利用了开普勒对行星运动的究成果，然后应用牛顿第二定律推导了恒星对行星的引力大小，再利用牛顿第三定律推导了行星对恒星的引力大小，然后推广到任意两个物体之间，总结出了万有引力定律，后来卡文迪许才通过扭秤实验得出的引力常数，所以总结万有引力定律没有被用到。故选D。7．（1）16年；（2）S2在1994年时运行速度比2002年时小；（3）4×【详解】

（1）设地球质量为m，地球到太阳的距离为r=1AU，地球的公转周期T=1G解得M=对于S2受到黑洞作用，椭圆轨迹半长轴R=1000AU，根据图中数据结合图象可以得到S2T则周期T（2）根据开普雷第二定律可知，S2在1994年时距离中心天体较2002年时远，故S2在1994年时运行速度比2002年时小。（3）根据开普雷定律第三定律结合万有引力公式可以得出M=其中R为S2的轨道半长轴，因此有M带入数据解得M8．（1）M=gR2G【详解】（1）根据G可得地球的质量M=g（2）根据G可得地球的第一宇宙速度v=9．（1）M=gR2G【详解】（1）地球表面的万有引力等于重力G解得M=（2）组合体运行的角速度ω=万有引力提供向心力G解得H=10．（1）①2πT0；②Gm地【详解】（1）①A星是同步卫星，则周期地球自转的相同，所以卫星A运行的角速度ω=②卫星B在离地面高h处绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根