2020高中物理 第5章萬有引力定律及其應(yīng)用單元測試9 魯科版必修2（通用）

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1、第5章 萬有引力定律及其應(yīng)用 單元測試 （時(shí)間：90分鐘 滿分：100分） 一、選擇題（本題共10個小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有的小題只有一個選項(xiàng)正確，有的小題有多個選項(xiàng)正確，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分） 1關(guān)于萬有引力定律和引力常量的發(fā)現(xiàn)，下面說法中正確的是（ ） A.萬有引力定律是由開普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由伽利略測定的 B.萬有引力定律是開普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測定的 C.萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由胡克測定的 D.萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測定的 2萬有

2、引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用規(guī)律，以下說法正確的是（ ） A.物體的重力不是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的 B.人造地球衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，受到地球的萬有引力越大 C.人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供 D.宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用 3第一宇宙速度是物體在地球表面附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度，則有（ ） A.被發(fā)射的物體質(zhì)量越大，第一宇宙速度越大 B.被發(fā)射的物體質(zhì)量越小，第一宇宙速度越大 C.第一宇宙速度與被發(fā)射物體的質(zhì)量無關(guān) D.第一宇宙速度與地球的質(zhì)量有關(guān) 4若人造衛(wèi)星繞地球做勻速率圓周

3、運(yùn)動，則下列說法正確的是（ ） A.衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越大 B.衛(wèi)星的軌道半徑越大，它的運(yùn)行速度越小 C.衛(wèi)星的質(zhì)量一定時(shí)，軌道半徑越大，它需要的向心力越大 D.衛(wèi)星的質(zhì)量一定時(shí)，軌道半徑越大，它需要的向心力越小 5若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑r，公轉(zhuǎn)周期T，萬有引力常量G，則由此可求出（ ） A.某行星的質(zhì)量 B.太陽質(zhì)量 C.某行星密度D.太陽密度 6在離地面高度等于地球半徑的高處，重力加速度的大小是地球表面處的（ ） A.2倍 B.1倍 C. 倍 D.倍 7在研

4、究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說叫做“宇宙膨脹學(xué)說”，宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的，大爆炸后各星球即以不同的速度向外運(yùn)動，這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力常量G在緩慢地減小.根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比（ ） A. 公轉(zhuǎn)半徑R較大 B.公轉(zhuǎn)周期T較小 B. 公轉(zhuǎn)速率v較大 D.公轉(zhuǎn)角速率ω較小 8關(guān)于人造地球衛(wèi)星及其中物體的超重、失重問題，下面說法中正確的是（ ） A.在發(fā)射過程中向上加速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 B.在降落過程中向下減速時(shí)產(chǎn)生超重現(xiàn)象 C.進(jìn)入軌道時(shí)做勻速圓周運(yùn)動，產(chǎn)生失重現(xiàn)象 D.失重是由于地球?qū)πl(wèi)星內(nèi)物體的作用力減小而引起

5、的 9如圖6-1所示，一艘宇宙飛船在預(yù)定軌道上做勻速圓周運(yùn)動，在該飛船的密封艙內(nèi)，下列實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻M(jìn)行的是（ ） 圖6-1 A.（甲）宇航員生活廢水過濾處理實(shí)驗(yàn) B.（乙）研究動能與重力勢能轉(zhuǎn)化規(guī)律實(shí)驗(yàn) C.（丙）探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件實(shí)驗(yàn) D.（?。┭獫{與血細(xì)胞自然分層實(shí)驗(yàn) 10.某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑約為地球半徑的一半，若從地球表面高h(yuǎn)處平拋一物體，射程為60 m，則在該星球上，從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，射程應(yīng)為（ ） A.10 m B.15 m C.90 m D.360 m 二、填空題（每小題4分，共24分）

6、 11.地球繞太陽運(yùn)行的軌道半長軸為1.5×1011m，周期為365天，月球繞地球運(yùn)行的半長軸為3.8×108 m，周期為27.3天，則對于繞太陽的行星的值為_________m3/s2；對于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星的值___________m3/s2. 12.太陽質(zhì)量是地球質(zhì)量的3.3×105倍，半徑是地球半徑的109倍，則太陽表面與地球表面的重力加速度之比等于______________. 13.已知地球半徑約為6.4×106m，又知月球繞地球的運(yùn)動可近似看作圓周運(yùn)動，則可估算月球到地心的距離約為____________m. 14.據(jù)報(bào)道，美國計(jì)劃2021年開始每年送15 000名游客上太空

7、旅游.如圖6-2所示，當(dāng)航天器圍繞地球做橢圓軌道運(yùn)行時(shí)，近地點(diǎn)A的速率____________（填“大于”、“小于”或“等于”）遠(yuǎn)地點(diǎn)B的速率. 圖6-2 15.兩行星A和B是兩個均勻球體，行星A的衛(wèi)星a沿圓軌道運(yùn)行的周期為Ta；行星B的衛(wèi)星b沿圓軌道運(yùn)行的周期為Tb.設(shè)兩衛(wèi)星均為各自中心星體的近地衛(wèi)星，而且Ta∶Tb=1∶4，行星A和行星B的半徑之比RA∶RB=1∶2，則行星A和行星B的密度之比ρA∶ρB=_________，行星表面的重力加速度之比gA∶gB=___________. 16.星球上的物體脫離星球引力所需要的最小速度稱為第二宇宙速度.星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙

8、速度v1的關(guān)系是v2= v1.已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的.不計(jì)其他星球的影響.則該星球的第二宇宙速度為________. 三、計(jì)算題（共36分） 17.（8分）一物體在地面上受到的重力為160 N，將它放置在航天飛機(jī)中，在航天飛機(jī)以a=的加速度隨火箭向上加速升空的過程中，某時(shí)刻測得物體與航天飛機(jī)中的支持物的相互擠壓力為90 N，求此時(shí)航天飛機(jī)距地面的高度.（地球半徑取6.4×106 m，g取10 m/s2） 18.（8分）在“勇氣”號火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來.假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高

9、點(diǎn)時(shí)高度為h，速度方向是水平的，速度大小為v0，求它第二次落到火星表面時(shí)速度的大小.計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大氣阻力.已知火星的一個衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T，火星可視為半徑為r0的均勻球體. 19.（10分）2020年10月12日，我國繼“神舟”五號載人宇宙飛船后又成功地發(fā)射了“神舟”六號載人宇宙飛船.飛船入軌運(yùn)行若干圈后成功實(shí)施變軌進(jìn)入圓軌道運(yùn)行.經(jīng)過了近5天的運(yùn)行后，飛船的返回艙于10月17日凌晨順利降落在預(yù)定地點(diǎn)，兩名宇航員安全返回祖國的懷抱.設(shè)“神舟”六號載人飛船在圓軌道上繞地球運(yùn)行n圈所用的時(shí)間為t，若地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R.求： （1）飛船的圓軌道離地面的高度；

10、 （2）飛船在圓軌道上運(yùn)行的速率. 20.（10分）如圖6-3所示，A是地球的同步衛(wèi)星.另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為h.已知地球半徑為R，地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心. 圖6-3 （1）求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期. （2）如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上），則至少經(jīng)過多長時(shí)間，他們再一次相距最近？ 參考答案 1.D 萬有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，卡文迪許測出的引力常量，故選項(xiàng)D正確. 2.C 物體的重力是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的，A項(xiàng)錯誤；人造地球衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，受到地球

11、的萬有引力越小，B項(xiàng)錯誤；宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于受到的萬有引力提供了圓周運(yùn)動的向心力，D項(xiàng)錯誤，只有C項(xiàng)正確. 3.CD 第一宇宙速度v=與地球質(zhì)量M有關(guān)，與被發(fā)射物體的質(zhì)量無關(guān). 4.BD 由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動是由萬有引力提供向心力，則由G=m，得v=，可知B、D項(xiàng)正確. 5.B 選項(xiàng)D出錯率很高，因?yàn)楣溅?，但應(yīng)注意到式中r為太陽半徑而不是行星的軌道半徑，由G =mr知：M=，故B項(xiàng)正確. 6.D 由公式G=mg得GM=gR2 又由G=mg′得GM=g′（R+R）2=4g′R2 即gR2=4g′R2 所以g′= g. 7.BC 隨著時(shí)間推移，G減

12、小，則引力減小，所以地球做離心運(yùn)動，公轉(zhuǎn)半徑變大，進(jìn)而速度減小，周期增大. 8.ABC 當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，將處于超重狀態(tài)，故選項(xiàng)A、B正確，當(dāng)進(jìn)入軌道做勻速圓周運(yùn)動時(shí)萬有引力全部提供向心力，物體將處于完全失重狀態(tài)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤. 9.C 宇宙飛船在預(yù)定軌道上做勻速圓周運(yùn)動，處于完全失重狀態(tài)，而A、B、D項(xiàng)所做實(shí)驗(yàn)都必須要重力“幫助”才能實(shí)現(xiàn)，C項(xiàng)與重力無關(guān)，故C項(xiàng)正確. 10.A 由平拋運(yùn)動公式知射程s=v0t=v0，即v0、h相同的條件下.s∝，又由GM=gR2 得：. 所以.A項(xiàng)正確. 11.解析：對于繞太陽運(yùn)行的行星 m3/s2=3.4×1018 m3/

13、s2， 對于繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星 m3/s2=1.0×1013 m3/s2. 答案：3.4×1018 1.0×1013 12.解析：由G=mg 得：g=G 所以： =27.8. 答案：27.8 13.解析：萬有引力提供向心力，即G=m ① 又物體在地球表面的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力：G ② 聯(lián)立①②式得：r=m = r=m =4×108 m. 答案：4×108 14.解析：由開普勒第二定律得：在近地點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率. 答案：大于 15.解析：由G，得M= 又V=πR3 所以ρ= 所以 由G=mg得GM=gR2 所以. 答案：

14、16∶1 8∶1 16.解析：該星球表面的重力加速度g′=，星球第一宇宙速度為v1′=， 所以第二宇宙速度v2′=. 答案： 17.解析：設(shè)在某時(shí)刻航天飛機(jī)所在處的重力加速度為g′，則F-mg′=ma 即g′= -a=（-5） m/s2=0.625 m/s2 由萬有引力定律得：G=mg′ G=mg 兩式相除得： 解得h=3R=1.92×107m. 答案：1.92×107m 18.解析：以g′表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的質(zhì)量，m表示衛(wèi)星的質(zhì)量，m′表示火星表面處某一物體的質(zhì)量. 由萬有引力定律和牛頓第二定律有 =m′g′ 設(shè)v表示著陸器第二次落到火

15、星表面時(shí)的速度，它的豎直分量為v1，水平分量仍為v0，有 v12=2g′h，v= 由以上各式解得v=. 答案： 19.解析：（1）飛船在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動周期T= 設(shè)飛船做圓周運(yùn)動距地面的高度為h，由萬有引力提供向心力得：G=m（R+h） 在地球表面上的物體受到的萬有引力近似等于物體的重力，G=mg 聯(lián)立以上各式得：h= -R （2）飛船運(yùn)動的圓軌道的周長為s=2π（R+h） 運(yùn)行的速率v= 解得：v=. 答案：（1） -R （2） 20.解析：（1）由萬有引力定律和向心力公式得： G=m（R+h） G=mg 聯(lián)立以上兩式解得：TB=2π （2）由題意得：（ωB-ω0）t=2π 又ωB= 代入上式得：t=. 答案：（1）2π （2）.