浙江2018届高中物理第六章万有引力与航天章末检测卷新人教版.docx

第六章 万有引力与航天章末检测卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共13小题，每小题4分，共52分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。)1.下列说法符合史实的是()A.牛顿发现了行星的运动规律B.开普勒发现了万有引力定律C.卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量D.牛顿发现了海王星和冥王星解析开普勒发现了行星的运动规律，卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，C正确。答案C2.“奋进”号的宇航员在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是()A.宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去B.宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化C.工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去D.由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道解析工具包在太空中 ，万有引力提供向心力处于完全失重状态，当有其他外力作用于工具包时才会离开宇航员，B选项正确。答案B3.“嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运动过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时()A.r、v都将略为减小B.r、v都将保持不变C.r将略为减小，v将略为增大D.r将略为增大，v将略为减小解析由万有引力提供向心力G知，当探测器到达质量密集区时，万有引力增大，探测器运行半径将减小，速度增大，故C项正确。答案C4.下列关于同步卫星的说法，正确的是()A.同步卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率是确定的B.同步卫星的角速度是确定的，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大，且仍保持同步C.一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步卫星的周期短，所以这颗人造地球卫星离地面的高度比同步卫星高D.同步卫星的速率比地球大气层附近的人造卫星的速率大解析同步卫星和地球自转同步，即它们的周期T相同，同步卫星绕地心近似做匀速圆周运动，所需向心力由卫星m和地球M之间的万有引力提供。设地球半径为R，同步卫星高度为h，因为F引F向，所以Gm(Rh)，得hR，可见h是一定的；由Gm得：v，可见v也是一定的，A项正确；由于同步卫星的周期确定，即角速度确定，则h和v均随之确定，不能改变，否则不能同步，B项错误；由hR 可知，当T变小时，h变小，可见，人造卫星离地面的高度比同步卫星低，速率比同步卫星大，C、D项错误。答案A5.2016年10月19日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”飞行器成功自动对接，航天员景海鹏、陈冬在“天宫二号”中处于完全失重状态(如图1)，对于太空舱中的航天员，下列说法正确的是()图1A.航天员处于平衡状态B.航天员不受任何力的作用C.航天员的加速度恒定不变D.航天员受到地球的引力作用答案D6.不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾。如图2所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此有如下说法，正确的是()图2A.离地越低的太空垃圾运行周期越大B.离地越高的太空垃圾运行角速度越小C.由公式v得，离地越高的太空垃圾运行速率越大D.太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞解析设地球质量为M，垃圾质量为m，垃圾的轨道半径为r。由牛顿第二定律可得：Gmr，垃圾的运行周期：T2，由于、G、M是常数，所以离地越低的太空垃圾运行周期越小，故A错误；由牛顿第二定律可得：Gm2r，垃圾运行的角速度，由于G、M是常数，所以离地越高的垃圾的角速度越小，故B正确；由牛顿第二定律可得：Gm，垃圾运行的线速度v，由于G、M是常数，所以离地越高的垃圾线速度越小，故C错误；由线速度公式v可知，在同一轨道上的航天器与太空垃圾线速度相同，如果它们绕地球飞行的运转方向相同，它们不会碰撞，故D错误。答案B7.如图3所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是()图3A.物体A和卫星C具有相同大小的线速度B.物体A和卫星C具有相同大小的加速度C.卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定相同D.卫星B在P点的线速度与卫星C在该点的线速度一定相同解析物体A和卫星B、C周期相同，故A和卫星C角速度相同，但半径不同，根据vR可知二者线速度不同，A项错误；根据anR2可知，物体A和卫星C向心加速度不同，B项错误；根据牛顿第二定律，卫星B和卫星C在P点的加速度a，故两卫星在P点的加速度相同，C项正确；卫星C做匀速圆周运动，万有引力完全提供向心力，卫星B轨道为椭圆，二者线速度的方向不同，D项错误。答案C8.假设火星和地球都是球体，火星的质量M火和地球的质量M地之比为p，火星的半径R火和地球的半径R地之比为q，那么火星表面处的重力加速度g火和地球表面处的重力的加速度g地之比等于()A. B.pq2C. D.pq解析根据Gmg得g所以故A正确。答案A9.在圆轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里，一宇航员手拿一只小球相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上，如图4所示。下列说法正确的是()图4A.宇航员相对于地球的速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间B.若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，小球将落到地面上C.宇航员将不受地球的引力作用D.宇航员对“地面”的压力等于零解析7.9 km/s是发射卫星的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度，可见，所有环绕地球运转的卫星、飞船等，其运行速度均小于7.9 km/s，故A错误；若宇航员相对于太空舱无初速度释放小球，由于惯性，小球仍具有原来的速度，所以地球对小球的万有引力正好提供它做匀速圆周运动需要的向心力，即Gm，其中m为小球的质量，故小球不会落到“地面”上，而是沿原来的轨道继续做匀速圆周运动，故B错误；宇航员受地球的引力作用，此引力提供宇航员随空间站绕地球做圆周运动，故C错误；宇航员处于完全失重状态，所以对地面压力为零，故D项正确。答案D10.地球同步卫星运行在离地面高度约3.57104 km的赤道正上方的圆轨道，下列哪一组数据最接近该卫星在轨道处所受引力与它在地表发射前所受的引力比值(已知地球平均半径值0.64104 km)()图5A.0.02 B.0.18 C.0.72 D.0.85解析根据万有引力公式，卫星距地心r(3.571040.64104)km处的引力最接近地表重力的0.02倍，选项A正确。答案A11.如图6所示，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是()图6A.a2a3a1 B.a2a1a3C.a3a1a2 D.a3a2a1解析匀速圆周运动a2r，月球与空间站绕地球角速度相等，月球半径大于空间站运动半径，因此a2a1；月球和同步轨道卫星均由万有引力提供向心力，根据a，可知，离地球越远，向心加速度越小，a3a2，故D正确。答案D12.我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”，进入距月面高度h的圆形轨道正常运行。已知月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，则()A.嫦娥一号绕月球运行的周期为2B.嫦娥一号绕行的速度为C.嫦娥一号绕月球运行的角速度为D.嫦娥一号轨道处的重力加速度g解析设月球质量为M，卫星质量为m，在月球表面上，万有引力约等于其重力有：mg，卫星在高为h的轨道上运行时，万有引力提供向心力有：mgmm2(Rh)m(Rh)，由上二式算出g、v、T可知A、B、C错误，D正确。答案D13.有一宇宙飞船到了某行星附近(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星表面匀速环绕，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得()A.该行星的半径为B.该行星的平均密度为C.无法求出该行星的质量D.该行星表面的重力加速度为解析由T可得：R，A错误；由m可得：M ，C错误；由MR3得：，B正确；由Gmg得：g，D错误。答案B二、非选择题(共6小题，共48分)14.(5分)甲、乙两颗人造地球卫星， 离地面的高度分别为R和2R(R为地球半径)，质量分别为m和3m，它们都绕地球做匀速圆周运动，则：(1)它们的周期之比T甲T乙_。(2)它们的线速度之比v甲v乙_。(3)它们的角速度之比甲乙_。(4)它们的向心加速度之比a甲a乙_。(5)它们所受地球的引力之比为F甲F乙_。答案(1)23(2)(3)32(4)94(5)3415.(5分)2003年10月15日9时整，中国第一艘载人飞船“神舟五号”由“长征2号F”运载火箭从甘肃酒泉卫星发射中心发射升空(如图7)，10分钟后，成功进入预定轨道，中国首位航天员杨利伟带着中国人的千年企盼梦圆浩瀚太空，中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家。图7(1)火箭在加速上升过程中宇航员处于_(选填“超重”或“失重”)状态。由于地球在自西向东不停地自转，为节省燃料，火箭在升空后，应向_(选填“偏东”、“偏西”)方向飞行。(2)2013年12月“嫦娥三号”成功登月，已知月球表面没有空气，没有磁场，引力为地球的，假如登上月球，你能够_(填代号)A.用指南针判断方向B.轻易跃过3 m高度C.乘坐热气球探险D.做托里拆利实验时发现内外水银面高度差为76 cm答案(1)超重偏东(2)B16.(8分)宇航员在某星球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h。已知该星球的半径为R，且物体只受该星球的引力作用。(1)求该星球表面的重力加速度；(2)如果要在这个星球上发射一颗贴近它表面运行的卫星，求该卫星做匀速圆周运动的线速度和周期。解析(1)设该星球表面的重力加速度为g，物体做竖直上抛运动，由题意得v2gh，得g。(2)卫星贴近星球表面运行，则有mgm，得vv0；由T，得T。答案(1)(2)v017.(10分)“嫦娥三号”探测器于2013年12月2日凌晨在西昌发射中心发射成功。“嫦娥三号”经过几次成功变轨以后，探测器状态极其良好，成功进入绕月轨道。12月14日21时11分，“嫦娥三号”探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志着我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球表面的重力加速度为g、月球半径为R，引力常量为G，则(1)探测器绕月球运动的向心加速度为多大；(2)探测器绕月球运动的周期为多大。解析(1)对于月球表面附近的物体有mg根据牛顿第二定律有man解得an(2)万有引力提供探测器做匀速圆周运动的向心力有m(Rh)解得T2答案(1)(2)218.(10分)如图8是发射地球同步卫星的简化轨道示意图，先将卫星发射至距地面高度为h1的近地轨道上。在卫星经过A点时点火实施变轨，进入远地点为B的椭圆轨道。已知地球表面重力加速度为g，地球自转周期为T，地球的半径为R，求：图8(1)近地轨道上的速度大小；(2)远地点B距地面的高度。解析(1)设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星在近地轨道上的速度为v1，在近地轨道上：m在地球表面：Gmg由得：v1(2)设B点距地面高度是h2。在同步轨道上：Gm(Rh2)由得h2R答案(1)(2)R19.(10分)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗