万有引力与航天考前冲刺专题练习(二)含答案高中物理必修二第六章

1、高中物理专题复习必修二 万有引力与航天单元过关检测万有引力与航天单元过关检测 考试范围：单元测试；满分：100 分 注意事项： 1答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2请将答案正确填写在答题卡上 第第 I I 卷（选择题）卷（选择题） 请点击修改第I 卷的文字说明 评卷人得分 一、单选题一、单选题 1（2014 南通模拟） A、B 两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，A 的运行周期 大于 B 的运行周期，则 （） AA 距离地面的高度一定比B 的大 BA 的向心加速度一定比B 的大 CA 的向心力一定比B 的大 DA 的运行速率一定比B 的大 2（2014 济南期中检测） 经国际小行星命名

2、委员会命名的“神舟星”和“杨利 伟星”的轨道均处在火星和木星轨道之间，已知“神舟星”平均每天绕太阳运行 174 万公里，“杨利伟星”平均每天绕太阳运行145 万公里，假设两行星均绕太 阳做匀速圆周运动，则两星相比较（） A“神舟星”的轨道半径大 B“神舟星”的公转周期大 C“神舟星”的加速度大 D“神舟星”受到的向心力大 3（2014 长春调研） “天宫一号”目标飞行器相继与“神舟八号”和“神舟九 号”飞船成功交会对接，标志着我国太空飞行进入了新的时代。“天宫一号”在 运行过程中，由于大气阻力影响，轨道高度会不断衰减。假定在轨道高度缓慢降 低的过程中不对“天宫一号”进行轨道维持，则在大气阻力的

3、影响下，轨道高度 缓慢降低的过程中（） A“天宫一号”的运行速率会缓慢减小 B“天宫一号”的运行速度始终大于第一宇宙速度 C“天宫一号”的机械能不断减小 D“天宫一号”的运行周期会缓慢增大 4（2014 皖南八校联考） 2012 年 6 月 24 日，航天员刘旺手动控制“神舟九 号”飞船完成与“天宫一号”的交会对接，形成组合体绕地球圆周运动，速率为 v 0，轨道高度为 340 km 。“神舟九号”飞船连同三位宇航员的总质量为m，而测 控通信由两颗在地球同步轨道运行的“天链一号”中继卫星、陆基测控站、测量 船，以及北京飞控中心完成。下列描述错误的是（） A组合体圆周运动的周期约1.5 h B组合

4、体圆周运动的线速度约7.8 km/s C组合体圆周运动的角速度比“天链一号”中继卫星的角速度大 1 D发射“神舟九号”飞船所需能量是mv2 02 5一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了如 下实验方案：在月球表面以初速度v 0 竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高 度 h，已知月球的半径为R，便可测算出绕月卫星的环绕速度。按这位同学的方 案，绕月卫星的环绕速度为（） Av 0 2h R 2R h Bv 0 h 2R Dv 0 R 2h Cv 0 6（2013 山东卷） 双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分 别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周

5、运动研究发现，双星系统演化 过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化若某双星系统中两星做圆 周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之 间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为（） A. n3 T k2 B n3 T k C. n2 T k D n T k 江苏模拟 纵观月球探测的历程，人类对月球探索认识可分为三大步 7 72013 “探、登、驻”我国为探月活动确定的三小步是：“绕、落、回”，目前正 在进行的是其中的第一步 绕月探测工程 .2007 年 10 月 24 日 18 时 05 分， “嫦娥一号”卫星的成功发射标志着我国探月工程迈出了关键的

6、一步我们可以 假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球 体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，以下说法正确的 是（） A月地之间的万有引力将变小 B月球绕地球运动的周期将变大 C月球绕地球运动的向心加速度将变小 D月球表面的重力加速度将变大 8同步卫星离地心距离为r，运行速率为v 1，加速度为 a1；地球赤道上的物体 随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为 v 2，地球半径为 R，则下列比值 正确的为（） A. a 1 r a 2 R v 1 r v 2 R D. B. a 1 R （）2 a 2 r R r C. v 1 v 2 评卷人得

7、分 二、多选题二、多选题 9 2013 年 4 月将出现“火星合日”的天象，“火星合日”是指火星、太阳、地 球三者之间形成一条直线时，从地球的方位观察，火星位于太阳的正后方，火星 被太阳完全遮蔽的现象，如图10 所示，已知地球、火星绕太阳运行的方向 相同，若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆，火星绕太阳公转周期约 等于地球公转周期的2 倍，由此可知（） A“火星合日”约每1 年出现一次 B“火星合日”约每2 年出现一次 C火星的公转半径约为地球公转半径的 3 4倍 D火星的公转半径约为地球公转半径的8 倍 10 （2013 漯河联考） “空间站”是科学家进行天文探测和科学试验的特殊而 又重要的

8、场所。假设目前由美国等国家研制的“空间站”正在地球赤道平面内的 圆周轨道上匀速率运行，其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一，且运行方 向与地球自转方向一致。下列关于该“空间站”的说法正确的有（） A运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度 B运行的速度等于同步卫星运行速度的10 倍 C站在地球赤道上的人观察到它向东运动 D在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在其中悬浮或静止 11如果把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，从水星与金星在一条直 线上开始计时，若天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为 1；金星转过的 角度为 2（1、2 均为锐角），则由此条件可求得（） 图 4 A水星和金

9、星绕太阳运动的周期之比 B水星和金星的密度之比 C水星和金星到太阳的距离之比 D水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比 12 （2014 河北五校联盟调研）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O 点做匀速圆周运动，如图3 所示。若AO OB ，则（） 图 3 A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，双星的质量越大，其转动周期越大 D双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大 评卷人得分 三、计算题三、计算

10、题 13 已知万有引力常量G，地球半径 R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距 地面的高度 h，月球绕地球的运转周期T 1，地球的自转周期 T 2，地球表面的重力 加速度 g.某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M 的方法：同步卫星绕地 Mm2 2 42h3 心做圆周运动，由G 2 m() h 得 M. hT 2 GT 2 2 (1) 请判断上面的结果是否正确，并说明理由，如不正确，请给出正确的解法和结 果 (2) 请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果 14 (2013 甘肃 3 月诊断 )在半径 R5 000 km的某星球表面，宇航员做了如下 实验，实验装置如图甲所示，竖

11、直平面内的光滑轨道由直线轨道AB 和圆弧轨道 BC 组成，两部分轨道平滑相连将质量m0.2 kg的小球从轨道AB 上高 H 处 的某点静止滑下，用压力传感器测出小球经过C 点时对轨道的压力F，改变 H 的 大小，可测出相应的F 大小， F 随 H 的变化关系如图乙所示求： (1) 圆轨道的半径r. (2) 该星球的第一宇宙速度 评卷人得分 一、单选题一、单选题 1ABCD R3 解析： 解析： 选 AA 的运行周期大于B 的运行周期，由开普勒第三定律 2k T 得知， A 的轨道半径大于B 的轨道半径，故A 正确；由 ma G 心加速度 a Mm 得，卫星的向 r2 GM ，轨道半径越大，向心

12、加速度越小，则A 的向心加速度一定比B r2 的小，故 B 错误；两颗卫星的向心力都由地球的万有引力提供，由于两卫星质量 v Mm 关系未知，不能比较向心力的大小，故C 错误；由 G 2 m ，得 v rr 所以 A 的运行速率一定比B 的小，故 D 错误。 AD 2 GM ， r 解析： 选 C根据线速度的定义式得：v l，已知 “神舟星 ”平均每天绕太阳 t 运行 174 万公里， “杨利伟星 ”平均每天绕太阳运行145 万公里，可以得出： “神舟星 ”的线速度大于 “杨利伟星 ”的线速度，根据万有引力提供向心力得： v2 GMmGM ，R 2 (其中 M 为太阳的质量， R 为轨道半径

13、)，所以 “神舟星 ”的 2 m RRv 轨道半径小于 “杨利伟星 ”的轨道半径，故A 错误；根据万有引力提供向心力 GMm4 2 得： m 2 R，T2 R2T R3 ，由于 “神舟星 ”的轨道半径小于 “杨利伟 GM 星”的轨道半径，所以“神舟星 ”的周期小于 “杨利伟星 ”的周期，故B 错误； 根据万有引力提供向心力得： GMmGM ，由于 “神舟星 ”的轨道半径 2 ma ，a RR2 小于 “杨利伟星 ”的轨道半径，所以“神舟星 ”的加速度大于 “杨利伟星 ”的加 速度，故 C 正确；根据万有引力提供向心力得：F 向 GMm ，由于不知道 “神舟 R2 星”和“杨利伟星 ”的质量大小

14、关系，所以两者的向心力无法比较，故D 错误。 3ABCD 解析： 选 C“天宫一号 ”由于阻力影响，机械能不断减小，偏离轨道做向心运 动，半径减小，运行速度增大但小于第一宇宙速度，周期减小，所以A、B、D 错误， C 正确。 4ABCD 解析： 选 D组合体圆周运动的周期约1.5 h ，组合体圆周运动的线速度约7.8 km/s ，组合体圆周运动的角速度比“天链一号 ”中继卫星的角速度大，选项A、 1 B、C 正确，发射 “神舟九号 ”飞船所需能量是mv2 0 再加上飞船的引力势能，选 2 项 D 错误。 5D 解析： 选 D绕月卫星的环绕速度即第一宇宙速度，vgR ，对于竖直上抛的物 体有 v

15、2 0 2gh ，所以环绕速度为vgR 2 v 0 Rv 02h R ，选项 D 正确。 2h 6B 解析： 解析： 本题考查双星问题，解题的关键是要掌握双星的角速度(周期 )相 等，同时要注意双星间的距离不是轨道半径，该题考查了学生的理解能力和综合 分析问题的能力由 GMmGMGm 2222 2 mr 1 Mr2 ，可知 2 r 1 ， 2 r 2 ，则有rrr n3 k GMmGk Mm 4242 22 (r 1r2) r r 2 ，同理有nr 2 ，解得 T 1r2TT 1 nr 2 T，B 正确 答案： B AD 解析： 解析： 设移民质量为m，未移民时的万有引力F 引G Mm 与移民

16、后的万 r2 引F Mm mm 有引力 F 引G 比较可知，由于M 比 m 大，所以 F r2 引；由于地球的质量变小，由 F 引G Mm mm 2 (mm)r()2(m 2 rT m)a 可知，月球绕地球运动的周期将变大，月球绕地球运动的向心加速度将 变小；由月球对其表面物体的万有引力等于其重力可知，由于月球质量变大，因 而月球表面的重力加速度将变大 答案： BCD AD 解析： 解析： 设地球质量为M，同步卫星质量为m 1 ，地球赤道上的物体质量为 m 2 ，在地球表面运行的物体质量为m 3 ，由于地球同步卫星周期与地球自转周期 2相同，则 a 1 r2 1 ，a 2 R 2 ， 1 2.

17、所以 a 1 r ，故 A 选项正确依据万有引 a 2 R 2 v 1 Mm 1力定律和向心力表达式可得：对m 1 ：G 2 m 1 ，所以 v 1 rr v2 Mm 32对 m 3 ：G 2 m 3 ，所以 v 2 RR 式除以式得： 答案： AD 评卷人 GM r GM R v 1 v 2 R，故 D 选项正确 r 得分 二、多选题二、多选题 AD 3 3 r地3r火 GMm4 2 r3GM r火 解析： 选 BC由 2 m 2 r 可得： 22， ， rTT4 T火2T地2r地 T火2 T地2 3 4，故 C 正确， D 错误；由 T地T火 22 tt2 可得： t T T地T火T火T地

18、 火2T地，故 A 错误， B 正确。 10 ABCD 解析： 选 AC“空间站 ”运行的加速度等于其所在高度处的重力加速度，选项A GMmmv 2 正确；由 2 ，解得 v rr GM 。“空间站 ”离地高度 h 为同步卫星离地高 r 度的十分之一，则“空间站 ”轨道半径为Rh，同步卫星轨道半径为R10 h，“空 间站 ”运行的速度等于同步卫星运行速度的 R10 h Rh 倍，选项 B 错误；由于 “空 间站 ”运行的速度大于地球自转速度，所以站在地球赤道上的人观察到“空间站 ”向 东运动，选项C 正确；在 “空间站 ”工作的宇航员因完全失重而在其中悬浮或静 止，选项 D 错误。 参考答案 11ABCD 解析： 选 ACD设水星、金星的公转周期分别为T 1 、T 2 ，则 22 t 1 ， t 2 ， T 1 T 2 T 1 2，A 正确。因两星质量和半径未知，密度之比不能求， B 错误。由开普勒 T 2 1 33 RRR 1 3 22 12 22R 1 ，a 2 22R 2 ，所第三定律， 2 2 ，故 C 正确。 a 1 1 T 1 T 2 T 1 T 2 R 2 a 1 3 14 以 ，D 正确。 a 22 12 ABCD