章末綜合測評(三)　萬有引力與宇宙航行(時間：90分鐘　分值：100分)1．(4分)在物理學建立、發(fā)展的過程中，許多物理學家的科學發(fā)現(xiàn)推動了人類歷史的進步。關(guān)于科學家和他們的貢獻，下列說法中錯誤的是(　　)A．德國天文學家開普勒對他的導(dǎo)師——第谷觀測的行星數(shù)據(jù)進行了多年研究，得出了開普勒三大行星運動定律B．英國物理學家卡文迪什利用“卡文迪什扭秤”首先較準確地測定了萬有引力常量C．伽利略用“月—地檢驗”證實了萬有引力定律的正確性D．牛頓認為在足夠高的高山上以足夠大的水平速度拋出一物體，物體就不會再落在地球上C　[根據(jù)物理學史可知C錯誤，A、B、D正確，C符合題意。]2．(4分)已知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍。若在月球和地球表面同樣高度處，以相同的初速度水平拋出物體，拋出點與落地點間的水平距離分別為s月和s地，則s月∶s地約為(　　)A．9∶4　　　　　 B．6∶1C．3∶2 D．1∶1A　[設(shè)地球質(zhì)量為M′，半徑為R′，地球表面的重力加速度為g′，月球質(zhì)量為M，半徑為R，月球表面的重力加速度為g。已知＝81，＝4，忽略天體自轉(zhuǎn)，由萬有引力等于重力得＝mg，則有g(shù)＝，因此＝。由題意知從同樣高度處拋出物體，有h＝gt2＝g′t′2，聯(lián)立解得t′＝t，物體在地球上的水平位移s地＝v0t′，物體在月球上的水平位移s月＝v0t，因此s月∶s地＝t∶t′＝9∶4，故A正確。]3．(4分)如圖所示，在同一軌道平面上的幾個人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運動，某一時刻它們恰好在同一直線上，下列說法中正確的是(　　)A．根據(jù)v＝可知，運行速度滿足vA>vB>vCB．運轉(zhuǎn)角速度滿足ωA>ωB>ωCC．向心加速度滿足aA<aB<aCD．運動一周后，A最先回到圖示位置C　[由＝m得v＝，r大則v小，故vA<vB<vC，選項A錯誤；由＝mr得＝，r大則T大、ω小，故ωA<ωB<ωC，選項B、D錯誤；由＝ma得a＝，r大則a小，故aA<aB<aC，選項C正確。]4．(4分)在離地面高度等于地球半徑的2倍高處，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的(　　)A．2倍　　　　　 B．1倍C．   D．C　[設(shè)地球的半徑為R，質(zhì)量為M，物體的質(zhì)量為m，根據(jù)萬有引力等于重力得：在地面：mg＝G；離地心高度3R處：mg′＝G，聯(lián)立解得g′＝g，故選項C正確。]5．(4分)地球赤道上的物體重力加速度為g，物體在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a，要使赤道上的物體“飄”起來，則地球轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)為原來的(　　)A．  B．  C．  D．B　[設(shè)地球原來自轉(zhuǎn)的角速度為ω1，用F表示地球?qū)Τ嗟郎系奈矬w的萬有引力，N表示地面對物體的支持力，由牛頓第二定律得F－N＝mRω＝ma。而物體受到的支持力與物體的重力是一對平衡力，所以有N＝G＝mg。當赤道上的物體“飄”起來時，只有萬有引力提供向心力，設(shè)此時地球轉(zhuǎn)動的角速度為ω2，有F＝mRω。聯(lián)立以上三式可得＝，故B正確。]6．(4分)如圖所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為B、C兩衛(wèi)星軌道的交點。已知A、B、C繞地心運動的周期相同，相對于地心，下列說法中正確的是(　　)A．物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的線速度B．物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度C．衛(wèi)星B在P點的加速度與衛(wèi)星C在該點的加速度一定不相同D．可能出現(xiàn)在每天的某一時刻衛(wèi)星B在A的正上方D　[物體A和衛(wèi)星B、C周期相同，故物體A和衛(wèi)星C角速度相同，但半徑不同，由v＝ωR可知二者線速度不同，A錯誤；由a＝Rω2可知，物體A和衛(wèi)星C向心加速度不同，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律，衛(wèi)星B和衛(wèi)星C在P點的加速度a＝，故兩衛(wèi)星在P點的加速度相同，C錯誤；對于D選項，物體A是勻速圓周運動，線速度大小不變，角速度不變，而衛(wèi)星B的線速度是變化的，近地點最大，遠地點最小，即角速度發(fā)生變化，而周期相等，所以如圖所示開始轉(zhuǎn)動一周的過程中，會出現(xiàn)A先追上B，后又被B落下，一個周期后A和B都回到自己的起點。所以可能出現(xiàn)在每天的某一時刻衛(wèi)星B在A的正上方，D正確。]7．(4分)太陽系中某行星A運行的軌道半徑為R，周期為T，但科學家在觀測中發(fā)現(xiàn)，其實際運行的軌道與圓軌道存在一些偏離，且每隔時間t發(fā)生一次最大的偏離。天文學家認為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A外側(cè)還存在著一顆未知星B，它對A的萬有引力引起A行星軌道的偏離，假設(shè)其運行軌道與A在同一平面內(nèi)，且與A的繞行方向相同，由此可推測未知行星B繞太陽運行的圓軌道半徑為(　　)A．R   B．RC．R D．RA　[在太陽系中行星A每隔時間t實際運行的軌道發(fā)生一次最大偏離，說明A、B此時相距最近，此過程類似于鐘表的時、分兩針從重合到再次重合，已知A的軌道半徑小于B的軌道半徑，則有ωAt－ωBt＝2π，即－＝2π，得T′＝T，由開普勒第三定律有＝，解得R′＝R，選項A正確。]8．(4分)美國在2016年2月11日宣布“探測到引力波的存在”。天文學家通過觀測雙星軌道參數(shù)的變化來間接驗證引力波的存在，證實了GW150914是兩個黑洞合并的事件。GW150914是一個36倍太陽質(zhì)量的黑洞和一個29倍太陽質(zhì)量的黑洞合并事件。假設(shè)這兩個黑洞繞它們連線上的某點做圓周運動，且這兩個黑洞的間距緩慢減小，若該黑洞系統(tǒng)在運動過程中各自質(zhì)量不變且不受其他星系的影響，則關(guān)于這兩個黑洞的運動，下列說法正確的是(　　)A．這兩個黑洞運行的線速度大小始終相等B．這兩個黑洞做圓周運動的向心加速度大小始終相等C．36倍太陽質(zhì)量的黑洞和29倍太陽質(zhì)量的黑洞運行的線速度大小之比為36∶29D．隨著兩個黑洞的間距緩慢減小，這兩個黑洞運行的周期也在減小D　[設(shè)大小兩個黑洞做圓周運動的半徑分別為r1、r2，質(zhì)量分別為m1、m2，由題意知，m1ω2r1＝m2ω2r2，解得＝＝。這兩個黑洞做圓周運動的角速度相等，由v＝ωr知線速度大小不相等，故A錯誤；由a＝rω2知向心加速度大小不相等，故B錯誤；由v＝ωr知大小兩黑洞運動的線速度大小之比為29∶36，故C錯誤；隨著兩個黑洞的間距緩慢減小，黑洞做勻速圓周運動的半徑也在減小，根據(jù)萬有引力提供向心力，對質(zhì)量為m1的黑洞有G＝m1r1，對質(zhì)量為m2的黑洞有G＝m2r2，r1＋r2＝L，解得T＝2π，其中L為兩個黑洞的間距，因m1、m2不變，L減小，所以周期減小，故D正確。]9．(10分)據(jù)報道：某國發(fā)射了一顆質(zhì)量為100 kg，周期為1 h的人造環(huán)月衛(wèi)星，一位同學記不住引力常量G的數(shù)值，且手邊沒有可查找的資料，但他記得月球半徑為地球半徑的，月球表面重力加速度為地球表面重力加速度的，經(jīng)過推理，他認定該報道是則假新聞，試寫出他的論證方案。(地球半徑約為6.4×103 km，g地取9.8 m/s2)[解析]　對環(huán)月衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得＝mr，解得T＝2πr＝R月時，T有最小值，又＝g月故Tmin＝2π＝2π＝2π代入數(shù)據(jù)解得Tmin≈1.73 h環(huán)月衛(wèi)星最小周期為1.73 h，故該報道是則假新聞。[答案]　見解析10．(10分)“嫦娥一號”探月衛(wèi)星在空中的運動可簡化為如圖所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經(jīng)過發(fā)射軌道進入停泊軌道，在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進入地月轉(zhuǎn)移軌道，再次調(diào)速后進入工作軌道。已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運行的半徑分別為R和R1，地球半徑為r，月球半徑為r1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力加速度為。求：(1)衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度大小；(2)衛(wèi)星在工作軌道上運行的周期。[解析]　(1)設(shè)衛(wèi)星在停泊軌道上運行的線速度為v，衛(wèi)星做圓周運動的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，有G＝m，且有G＝m′g，由此得v＝r。(2)設(shè)衛(wèi)星在工作軌道上運動的周期為T則有G＝mR1又有G＝m′解得T＝。[答案]　(1)r　(2)11．(4分)(多選)中俄聯(lián)合實施探測火星計劃，由中國負責研制的“螢火一號”火星探測器將與俄羅斯研制的“福布斯—土壤”火星探測器一起由俄羅斯“天頂”運載火箭發(fā)射前往火星，已知火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，火星的半徑約為地球半徑的。下列關(guān)于火星探測器的說法正確的是(選項中的宇宙速度均是指地球的)(　　)A．發(fā)射速度只要大于第一宇宙速度即可B．發(fā)射速度只有達到第三宇宙速度才可以C．發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度D．火星探測器環(huán)繞火星運行的最大速度約為第一宇宙速度的CD　[根據(jù)三個宇宙速度的意義，可知選項A、B錯誤，C正確；已知M火＝，R火＝，則v火∶v地＝∶＝∶3≈1∶2，選項D正確。]12．(4分)(多選)如圖所示，地球球心為O，半徑為R，地球表面的重力加速度為g。一宇宙飛船繞地球無動力飛行且沿橢圓軌道運動，軌道上P點距地心最遠，距離為3R。為研究方便，假設(shè)地球不自轉(zhuǎn)且忽略空氣阻力，則 (　　)A．飛船經(jīng)過P點的加速度一定是B．飛船經(jīng)過P點的速度一定是C．飛船經(jīng)過P點的速度小于D．飛船經(jīng)過P點時，若變軌到半徑為3R的圓周上，需要制動減速AC　[在地球表面重力加速度與萬有引力加速度相等，根據(jù)牛頓第二定律有G＝mg，所以在地球表面有g(shù)＝，在P點根據(jù)牛頓第二定律有G＝maP，聯(lián)立解得aP＝，故A正確；在橢圓軌道上飛船從P點開始將做近心運動，此時滿足飛船受到的萬有引力大于飛船在P點所需向心力，即maP＞，則vP＜，故B錯誤，C正確；飛船經(jīng)過P點時，若變軌到半徑為3R的圓周上，需要點火加速，故D錯誤。]13．(4分)(多選)a是放置在地球赤道上的物體，b是近地衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，a、b、c在同一平面內(nèi)繞地心做逆時針方向的圓周運動，其時刻，它們運行到過地心的同一直線上，如圖所示。一段時間后，它們的位置可能是下列選項中的(　　)A　　　 　B　　 　C　　　　DAC　[地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星做圓周運動的角速度相同，故c始終在a的正上方，近地衛(wèi)星轉(zhuǎn)動的角速度比同步衛(wèi)星大，故一段時間后b可能在a、c的連線上，也可能不在其連線上，故選項A、C正確。]14．(4分)(多選)北京時間2005年7月4日下午1時52分(美國東部時間7月4日凌晨1時52分)探測器成功撞擊“坦普爾一號”彗星，投入彗星的懷抱，實現(xiàn)了人類歷史上第一次對彗星的“大對撞”，如圖所示。假設(shè)“坦普爾一號”彗星繞太陽運行的軌道是一個橢圓，其運動周期為5.74年，則關(guān)于“坦普爾一號”彗星的下列說法中正確的是(　　)A．繞太陽運動的角速度不變B．近日點處的線速度大于遠日點處的線速度C．近日點處的加速度大于遠日點處的加速度D．其橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個與太陽質(zhì)量有關(guān)的常數(shù)BCD　[由開普勒第二定律知近日點處線速度大于遠日點處線速度，B正確；由開普勒第三定律可知D正確；由萬有引力提供向心力可知C正確。]15．(4分)(多選)迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住，繞恒星“Gliese581”運行的行星“G1－581c”卻很值得我們期待。該行星的溫度在0 ℃到40 ℃之間，質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的1.5倍，公轉(zhuǎn)周期為13個地球日?！癎liese581”的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的0.31倍。設(shè)該行星與地球均可視為質(zhì)量分布均勻的球體，繞其中心天體做勻速圓周運動，則(　　)A．在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同B．如果人到了該行星，其體重是地球上的2倍C．該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的倍D．由于該行星公轉(zhuǎn)速度比地球大，地球上的物體如果被帶上該行星，其質(zhì)量會稍有變化BD　[解題的關(guān)鍵是明確中心天體對行星的萬有引力提供了行星的向心力，對行星的衛(wèi)星有G＝m，得v＝，將質(zhì)量關(guān)系和半徑關(guān)系代入得第一宇宙速度關(guān)系為＝2，選項A錯誤；由G＝mg得，人在該行星上的體重是地球上的2倍，選項B正確；對行星應(yīng)用萬有引力定律G＝mr，得r＝，＝＝，選項C錯誤；根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論可判斷選項D正確。]16．(4分)(多選)兩顆人造衛(wèi)星繞地球逆時針運動，衛(wèi)星1、衛(wèi)星2分別沿圓軌道、橢圓軌道運動，圓的半徑與橢圓的半長軸相等，兩軌道相交于A、B兩點，某時刻兩衛(wèi)星與地球在同一直線上，如圖所示，下列說法中正確的是(　　)A．兩衛(wèi)星在圖示位置的速度v2＝v1B．兩衛(wèi)星在A處的加速度大小相等C．兩顆衛(wèi)星在A或B點處可能相遇D．兩衛(wèi)星永遠不可能相遇BD　[v2為橢圓軌道的遠地點，速度最小，v1表示做勻速圓周運動的速度，v1>v2，故A錯誤；兩個軌道上的衛(wèi)星運動到A點時，所受的萬有引力產(chǎn)生加速度a＝，加速度相同，故B正確；橢圓的半長軸與圓軌道的半徑相同，根據(jù)開普勒第三定律知，兩顆衛(wèi)星的運動周期相等，則不會相遇，故D正確，C錯誤。]17．(12分)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射到距地面高度為h1的近地圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌進入橢圓軌道，最后在橢圓軌道的遠地點B點再次點火將衛(wèi)星送入同步軌道，如圖所示。已知同步衛(wèi)星的運動周期為T，地球的半徑為R，地球表面重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。求：(1)衛(wèi)星在近地點A的加速度大?。?/span>(2)遠地點B距地面的高度。[解析]　(1)設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，萬有引力常量為G，衛(wèi)星在A點的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律得G＝ma，物體在地球赤道表面上受到的萬有引力等于重力，有G＝mg由以上兩式得a＝。(2)設(shè)遠地點B距地面高度為h2，衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有G＝m(R＋h2)，解得h2＝－R。[答案]　(1)　(2)－R18．(12分)如圖所示是“月亮女神”“嫦娥一號”繞月做圓周運行時某時刻的圖片，用R1、R2、T1、T2分別表示“月亮女神”和“嫦娥一號”的軌道半徑及周期，用R表示月亮的半徑。(1)請用萬有引力知識證明：它們遵循＝＝k，其中k是只與月球質(zhì)量有關(guān)而與衛(wèi)星無關(guān)的常量；  (2)經(jīng)多少時間兩衛(wèi)星第一次相距最遠；(3)請用所給“嫦娥一號”的已知量，估測月球的平均密度。[解析]　(1)設(shè)月球的質(zhì)量為M，對任一衛(wèi)星均有G＝mR得＝＝＝k(常量)。(2)兩衛(wèi)星第一次相距最遠時有－＝π得t＝。(3)對“嫦娥1號”有G＝mR2M＝πR3ρρ＝。[答案]　(1)見解析　(2)　(3)  

相關(guān)試卷

高中物理人教版 (2019)必修 第二冊第八章 機械能守恒定律綜合與測試一課一練：

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊第八章 機械能守恒定律綜合與測試一課一練，共13頁。

物理必修 第二冊第六章 圓周運動綜合與測試課后測評：

這是一份物理必修 第二冊第六章 圓周運動綜合與測試課后測評，共12頁。

高中物理第五章 拋體運動綜合與測試同步訓(xùn)練題：

這是一份高中物理第五章 拋體運動綜合與測試同步訓(xùn)練題，共11頁。試卷主要包含了大型貨運站中有旋臂式起重機等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

人教版 (新課標)選修33 楞次定律綜合訓(xùn)練題

人教版 (新課標)選修33 楞次定律綜合訓(xùn)練題
高中2 波的圖象同步訓(xùn)練題

高中2 波的圖象同步訓(xùn)練題
人教版 (新課標)選修33 幾種常見的磁場課后測評

人教版 (新課標)選修33 幾種常見的磁場課后測評
高中物理人教版 (新課標)選修3選修3-2第六章 傳感器1 傳感器及其工作原理隨堂練習題

高中物理人教版 (新課標)選修3選修3-2第六章 傳感器1 傳感器及其工作原理隨堂練習題
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)必修 第二冊電子課本

章節(jié)綜合與測試

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部