新人教版选修2《第6章 万有引力与航天》2015年单元测试卷(江西省宜春三中)(版)

1、新人教版选修2第6章 万有引力与航天2015年单元测试卷（江西省宜春三中）一、选择题1在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是（）A平抛运动B自由落体运动C仍按原轨道做匀速圆周运动D做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机2以下说法错误的是（）A法拉第研究电磁感应现象，总结出了电磁感应定律B开普勒认为对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积C伽利略通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”D卡文迪许利用卡文迪许扭秤实验装置首次测出了静电力常量3我国发射的“神州六号”载人飞船，与“神州五号”飞船相比，它在更高的轨道

2、上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（）A“神州六号”的速度较小B“神州六号”的速度与“神州五号”的相同C“神州六号”的周期更短D“神州六号”的周期与“神州五号”的相同4假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G则地球的密度为（）AB CD 5如图所示，有人设想要“打穿地球”从中国建立一条通过地心的光滑隧道直达巴西如只考虑物体间的万有引力，则从隧道口抛下一物体，物体的加速度（）A一直增大B一直减小C先增大后减小D先减小后增大6三颗人造地球卫星A、B、C处于不同的轨道上做匀速圆周运动，如图所示下列说

3、法正确的是（）A三颗卫星的线速度大小vavbvcBB三颗卫星所受地球引力的大小一定是FAFBFCC三颗卫星的向心加速度大小aAaBaCD三颗卫星的运动周期TATBTC7关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是（）A分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期B沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合8已知地球和冥王星半径分别为r1、r2，公转半径分别为r1、r2，公转线速度分别为v1、v2，表面重力加速度分别为g1、g2，平均密度分别为1、2，地

4、球第一宇宙速度为v1，飞船贴近冥王星表面环绕线速度为v2，则下列关系正确的是（）A =B =Cg1r12=g2r22D1r12v22=2r22v129近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，则火星的平均密度的表达式为（k为某个常量）（）AB=kTC=kT2D10为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（）A运转周期和轨道半径B质量和运转周期C线速度和运转周期D环绕速度和质量二、填空题11第一宇宙速

5、度v=，第二宇宙速度v=，第三宇宙速度v=12已知地球的质量为 M，万有引力恒量为G，地球半径为R用以上各量表示，在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度v=13火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是72kg，则他在火星上所受的重力为N（地球表面的重力加速度取10m/s2）三、计算题15（2010秋南关区校级期末）假设在火星上，实验小球做自由落体运动，在2s内下落的位移为16m；求：（1）火星表面上的重力加速度为大；（2）在开始自由下落第3s内的位移为大16地球围绕太阳的运动可以视为匀速圆周运动，若地球距太阳的距离为 r，地球绕太阳公转周期为 T，若已知万有引力

6、常量为 G，那么太阳的质量是多少？17（2011秋湄潭县校级期末）地球中心和月球中心距离为地球半径的60倍，一登月密封舱在离月球表面112km的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期为T1=120.5min，月球半径1740km，则地球受月球的吸引力是多少？（地面上的重力加速度为g=10m/s2，R地=6400km）（其中T2为月球公转周期，约为30天）18已知火星表面附近的重力加速度为g，火星半径为R，火星自转周期为T万有引力常量为G求：（1）火星上卫星的第一宇宙速度；（2）火星的同步卫星距行星表面的高度h新人教版选修2第6章 万有引力与航天2015年单元测试卷（江西省宜春三中）参考答案与试题解析一

7、、选择题1在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是（）A平抛运动B自由落体运动C仍按原轨道做匀速圆周运动D做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】航天器绕地球做匀速圆周运动，陶瓷片与航天器具有相同的速度，相同的半径，由此可判定其是否能做圆周运动【解答】解：航天飞机绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，即=，隔热陶瓷片自动脱落后，由于惯性，速度与航天飞机保持一致，所以隔热陶瓷片也满足=m，故陶瓷片按原圆轨道做匀速圆周运动，故C正确，ABD错误故选：C【点评】解决本题的关键掌握万有引力

8、提供向心力，知道天线折断后航天器具有相同的速度，仍然绕地球做圆周运动2以下说法错误的是（）A法拉第研究电磁感应现象，总结出了电磁感应定律B开普勒认为对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积C伽利略通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”D卡文迪许利用卡文迪许扭秤实验装置首次测出了静电力常量【考点】物理学史【分析】本题根据法拉第、开普勒、伽利略、卡文迪许等物理学家的成就解题【解答】解：A、法拉第研究电磁感应现象，经过10年的研究，总结出了电磁感应定律，故A正确B、根据开普勒第二定律，知对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积故B正

9、确C、伽利略通过“理想斜面实验”，科学地推理出“力不是维持物体运动的原因”，故C正确D、卡文迪许利用卡文迪许扭秤实验装置首次测出了引力常量G，而不是静电力常量k，故D错误本题选错误的，故选：D【点评】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一3我国发射的“神州六号”载人飞船，与“神州五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（）A“神州六号”的速度较小B“神州六号”的速度与“神州五号”的相同C“神州六号”的周期更短D“神州六号”的周期与“神州五号”的相同【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万

10、有引力定律及其应用【专题】人造卫星问题【分析】研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出线速度、周期物理量根据轨道半径的关系判断各物理量的大小关系【解答】解：A、B：根据万有引力提供向心力得出：，得由于神州六号的轨道半径比神州五号的大，所以“神州六号”的速度较小，故A正确，B错误C、D：根据万有引力提供向心力得出：，得由于神州六号的轨道半径比神州五号的大，所以“神州六号”的周期较大，故C、D均错误故选A【点评】要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行比较向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量选取应用4假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表

11、面重力加速度在两极的大小为g0，赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G则地球的密度为（）AB CD 【考点】万有引力定律及其应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】根据万有引力等于重力，则可列出物体在两极的表达式，再由引力与支持力的合力提供向心力，列式综合可求得地球的质量，最后由密度公式，即可求解【解答】解：在两极，引力等于重力，则有：mg0=G，由此可得地球质量M=，在赤道处，引力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律，则有：Gmg=m，而密度公式，=，故B正确，ACD错误；故选：B【点评】考查万有引力定律，掌握牛顿第二定律的应用，注意地球两极与赤道的重力的区别，知道密度表达式

12、5如图所示，有人设想要“打穿地球”从中国建立一条通过地心的光滑隧道直达巴西如只考虑物体间的万有引力，则从隧道口抛下一物体，物体的加速度（）A一直增大B一直减小C先增大后减小D先减小后增大【考点】向心力；向心加速度【分析】抓住物体在中心位置的加速度以及初末状态的加速度，判断物体加速度的变化【解答】解：物体在地球的表面，加速度a=，在地心处，物体所受万有引力的合力为零，则加速度为零，可知物体的加速度先减小后增大，故D正确，A、B、C错误故选：D【点评】本题通过特殊位置法分析判断，抓住初末状态和地心处的加速度大小，从而分析判断，难度不大6三颗人造地球卫星A、B、C处于不同的轨道上做匀速圆周运动，如图

13、所示下列说法正确的是（）A三颗卫星的线速度大小vavbvcBB三颗卫星所受地球引力的大小一定是FAFBFCC三颗卫星的向心加速度大小aAaBaCD三颗卫星的运动周期TATBTC【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【专题】人造卫星问题【分析】据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、周期和向心加速度的表达式进行讨论即可【解答】解：A、根据万有引力提供向心力，得，由此可知轨道半径越小，线速度越大，由于三颗卫星的轨道半径rarbrc，所以三颗卫星的线速度大小vavbvc，故A错误；B、由于不知道三颗卫星的质量，故不能确定三颗卫星受到的地球引力大小，故B错误；C、根据万有引力提供向心力，得

14、，由此可知轨道半径越小，加速度越大，由于三颗卫星的轨道半径rarbrc，所以三颗卫星的加速度大小aaabac，故C正确；D、根据万有引力提供向心力，得，由此可知轨道半径越小，周期越小，由于三颗卫星的轨道半径rarbrc，所以三颗卫星的线速度大小TaTbTc，故D错误故选：C【点评】本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、周期、向心力的表达式，再进行讨论7关于环绕地球运行的卫星，下列说法正确的是（）A分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期B沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D沿不同轨

15、道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合【考点】人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用【专题】人造卫星问题【分析】根据开普勒定律求解了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量【解答】解：A、分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，可能具有相同的周期，故A正确；B、沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道对称的不同位置具有相同的速率，故B正确；C、根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中R为地球半径，h为同步卫星离地面的高度由于同步卫星的

16、周期必须与地球自转周期相同，所以T为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度h也为一定值故C错误；D、沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面不一定重合，但圆心都在地心，故D错误故选：AB【点评】地球质量一定、自转速度一定，同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度大小8已知地球和冥王星半径分别为r1、r2，公转半径分别为r1、r2，公转线速度分别为v1、v2，表面重力加速度分别为g1、g2，平均密度分别为1、2，地球第一宇宙速度为v1，飞船贴近冥王星表面环绕线速度为v2，则下列关系正确的是（）A =B =Cg1r12=g2

17、r22D1r12v22=2r22v12【考点】万有引力定律及其应用；第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度【专题】压轴题；人造卫星问题【分析】根据万有引力提供向心力=m去求公转的线速度之比，以及第一宇宙速度之比根据万有引力等于重力求星球表面重力加速度之比【解答】解：A、根据万有引力提供向心力： =mv=地球和天王星的公转半径之比为r1：r2，所以公转速度之比=故A正确；B、根据万有引力提供向心力： =m，v=由于不知道地球和天王星的质量比，所以无法求出，故B错误C、重力加速度g=（其中r为公转半径），可得gr2=GM日为定值，故g1r12=g2r22，故C错误D、根据星体密度公式=（其中T为

18、星球表面卫星运行的周期，r为星球半径），故为定值，故1r12v22=2r22v12，故D正确故选AD【点评】解决本题的关键搞清楚公转、第一宇宙速度等问题中，谁是中心天体，谁是环绕天体，然后根据万有引力提供向心力，万有引力等于重力进行求解9近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆，正在进行着激动人心的科学探究，为我们将来登上火星、开发和利用火星资源奠定了坚实的基础如果火星探测器环绕火星做“近地”匀速圆周运动，并测得该运动的周期为T，则火星的平均密度的表达式为（k为某个常量）（）AB=kTC=kT2D【考点】万有引力定律及其应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】研究火星探测器绕火星

19、做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出中心体的质量根据密度公式表示出密度【解答】解：研究火星探测器绕火星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式： （ r为轨道半径即火星的半径） 得：M= 则火星的密度： 由得火星的平均密度： =（k为某个常量） 则A B C错误，D正确 故选：D【点评】运用万有引力定律求出中心体的质量能够运用物理规律去表示所要求解的物理量向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用10为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（）A运转周期和轨道半径B质量和运转周期C线速度和运转周期D环绕速度和质量【

20、考点】万有引力定律及其应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】研究另一星球绕该天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列出等式表示出天体的质量根据天体的质量的表达式求解【解答】解：A、研究另一星球绕该天体做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：=mr，m为星球的质量，M为天体的质量解得：M=，故A正确B、根据A选项分析，已知星球质量和运转周期，不能求解天体的质量故B错误C、已知线速度和运转周期，根据圆周运动知识v=，得轨道半径r=，根据A选项分析能求得天体的质量，故C正确D、已知环绕速度和质量，不能求解天体质量故D错误故选AC【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力去求解中心体的质量

21、知道环绕天体的质量在计算时会消去二、填空题11第一宇宙速度v=7.9，第二宇宙速度v=11.2，第三宇宙速度v=16.7【考点】第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度【专题】万有引力定律的应用专题【分析】第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度【解答】解：第一宇宙速度，这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度7.9km/s，若7.9 km/sv11.2 km/s，物体绕地球运行（环绕速度）； 第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射

22、速度11.2km/s，若11.2km/sv16.7 km/s，物体绕太阳运行（脱离速度）；第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度16.7km/s，若v16.7 km/s，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行（逃逸速度）故答案为：7.9；11.2；16.7【点评】理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度12已知地球的质量为 M，万有引力恒量为G，地球半径为R用以上各量表示，在地球表面附近运行的人造地球卫星的第一宇宙速度v=【考点】万有引力定律及其应用【专题】

23、万有引力定律的应用专题【分析】卫星绕地球表面运行，即卫星轨道半径等于地球半径时的速度是地球的第一宇宙速度；卫星绕地球做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，由万有引力公式及向心力公式列方程，可以求出地球的第一宇宙【解答】解：设卫星的质量是m，地球的第一宇宙速度是v，由牛顿第二定律可得：G=m，解得：v=；故答案为：【点评】本题考查了求地球的第一宇宙速度，知道第一宇宙速度的概念、熟练应用万有引力公式及向心力公式即可正确解题13火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是72kg，则他在火星上所受的重力为320N（地球表面的重力加速度取10m/s2）【考点】万有引力定律及其

24、应用【专题】万有引力定律的应用专题【分析】物体所含物质的多少叫做质量，质量是物体的属性，不随形状、状态、位置的改变而改变；根据万有引力等于重力结合万有引力定律表示出重力根据行星和地球的质量、半径关系求出行星上的重力和地球上重力关系【解答】解：根据万有引力等于重力得： =mg火星半径为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的一个物体在此火星上的重力和地球上重力之比所以火星表面的重力加速度为：g=×10=m/s2质量是物体的属性，不随形状、状态、位置的改变而改变，在火星上其质量仍为72kg，在火星上重力是：G=mg=72×=320N故答案为：320【点评】求一个物理量之比，我们应

25、该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再进行之比三、计算题15（2010秋南关区校级期末）假设在火星上，实验小球做自由落体运动，在2s内下落的位移为16m；求：（1）火星表面上的重力加速度为大；（2）在开始自由下落第3s内的位移为大【考点】自由落体运动【专题】自由落体运动专题【分析】（1）物体在星球表面做自由落体运动，加速度即为火星上的重力加速度，根据自由落体运动的位移公式求解；（2）开始自由下落第3s内的位移等于前3s内的位移减去前2秒的位移【解答】解：（1）假设火星上的重力加速度大小为g，根据自由落体运动公式有：故g=8m/s2（2）小球前3s内的位移为h=36m故得第3s内的位移：H=

26、3616=20m答：（1）火星表面上的重力加速度为8m/s2；（2）在开始自由下落第3s内的位移为20m【点评】本题是自由落体运动规律的应用问题，比较简单，关键掌握位移公式16地球围绕太阳的运动可以视为匀速圆周运动，若地球距太阳的距离为 r，地球绕太阳公转周期为 T，若已知万有引力常量为 G，那么太阳的质量是多少？【考点】万有引力定律及其应用【专题】计算题；定量思想；模型法；万有引力定律的应用专题【分析】地球围绕太阳做匀速圆周运动，由太阳的万有引力充当向心力，根据牛顿第二定律和向心力公式结合列式，可求得太阳的质量【解答】解：设地球质量为m，太阳质量为M，根据万有引力定律得地球所受万有引力为：F=G地球围绕太阳做匀速圆周运动，由万