2018_2019学年高中物理第三章万有引力定律及其应用章末质量评估(三)粤教版必修220190218399

1、第三章第三章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用章末质量评估(三)(时间：90 分钟满分：100 分)一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得 3 分，选错或不答的得 0 分)1第一次通过实验较准确测出万有引力常量G的科学家是()A卡文迪许B开普勒C亚当斯D牛顿解析：第一次通过实验较准确测出万有引力常量G的科学家是卡文迪许，故 A 正确，B、C、D 错误答案：A2下列说法正确的是()A开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律B伽利略设计实验证实了力是物体运动的原因C牛顿通过实

2、验测出了万有引力常量D经典力学不适用于宏观低速运动解析：开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，选项 A 正确；伽利略设计实验证实了物体运动不需要力来维持，选项 B 错误；卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，选项 C 错误；经典力学不适用于微观和高速运动，选项 D 错误答案：A3要使两物体间万有引力减小到原来的18，可采取的方法是()A使两物体的质量各减少一半，距离保持不变B使两物体间距离变为原来的 2 倍，其中一个物体质量减为原来的12C使其中一个物体质量减为原来的14，距离不变D使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的14解析：由FGMmr2，可知两物体的质量

3、各减少一半，距离保持不变，两物体间万有引力减小到原来的14，A 错误；两物体间距离变为原来的 2 倍，其中一个物体质量减为原来的12，两物体间万有引力减小到原来的18，B 正确；使其中一个物体质量减为原来的14，距离不变，两物体间万有引力减小到原来的14，C 错误；两物体质量及它们之间的距离都减为原来的14，两物体间万有引力保持不变，D 错误答案：B4两辆质量各为 1105kg 的装甲车相距 1 m 时，它们之间的万有引力相当于()A一个人的重力量级B一个鸡蛋的重力量级C一个西瓜的重力量级D一头牛的重力量级解析：由F引Gm1m2r2得F引0.667 N，相当于一个鸡蛋的重力量级答案：B5航天员

4、王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为()A0B.GM（Rh）2C.GMm（Rh）2D.GMh2解析： “天宫一号”飞船绕地球飞行时与地球之间的万有引力F引GM（Rh）2，由于“天宫一号”飞船绕地球飞行时重力与万有引力相等，即mgGMm（Rh）2，故飞船所在处的重力加速度gGM（Rh）2，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误答案：B6地球的质量是月球质量的 81 倍，若地球吸引月球的力的大小为F，则月球吸引地球的力的大小为()A.F81BFC9F

5、D81F解析：根据牛顿第三定律，力的作用是相互的且作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，二者的方向在一条直线上答案：B7.2015 年 12 月，我国暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空进入高为 5.0102km 的预定轨道 “悟空”卫星和地球同步卫星的运动均可视为匀速圆周运动，已知地球半径R6.4103km.下列说法正确的是()A “悟空”卫星的线速度比同步卫星的线速度小B “悟空”卫星的角速度比同步卫星的角速度小C “悟空”卫星的运行周期比同步卫星的运行周期小D “悟空”卫星的向心加速度比同步卫星的向心加速度小解析：地球同步卫星距地表 36 000 km，由vGMr可知， “悟空”卫星的线

6、速度要大，所以 A 错由GMr3可知， “悟空”卫星的角速度要大，即周期要小，由aGMr2可知， “悟空”卫星的向心加速度要大，因此 B、D 错，C 对答案：C8一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上以初速度v0沿竖直方向抛出一个小球，测得小球经过时间t落回抛出点，已知该星球半径为R，则该星球的第一宇宙速度为()A.2v0RtB.v0RtC.v0R2tD无法确定解析：竖直上抛落回原点的速度大小等于初速度，方向与初速度相反设星球表面的重力加速度为g，由竖直上抛规律可得：v0v0gt，解得g2v0t，由地面万有引力等于重力提供向心力，得mgmv2R，解得vgR2v0Rt，故 A 正确答案：A9我国

7、发射的“风云一号”气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为 12 h；我国发射的“风云二号”气象卫星是地球同步卫星，周期是24 h，由此可知，两颗卫星相比较()A “风云一号”气象卫星距地面较近B “风云一号”气象卫星距地面较远C “风云二号”气象卫星的线速度较大D “风云二号”气象卫星的角速度较大解析： “风云一号”气象卫星的周期小于“风云二号”气象卫星的周期，根据公式r3T2k分析得知， “风云一号”气象卫星半径r较小，距地面较近，故 A 正确，B 错误由公式vGMr可知， “风云一号”气象卫星的运动速度较大，C 错误由2T分析得到， “风云二号”气象卫星的角

8、速度较小，D 错误答案：A10 星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度 星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2 2v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A.gr3B.gr6C.gr3D.gr解析：该星球的第一宇宙速度：GMmr2mv21r，在该星球表面处万有引力等于重力：GMmr2mg6，由以上两式得v1gr6，则第二宇宙速度v2 2v1 2gr6gr3，故 A 正确答案：A二、 多项选择题(本大题共 4 小题， 每小题 6 分， 共 24 分 在每小题给出的四个选项中，有多

9、个选项符合题目要求，全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0分)11关于太阳与行星间引力FGMmr2的下列说法中，正确的是()A公式中的G是比例系数，是人为规定的B这一规律是根据开普勒定律和牛顿第三定律推出的C太阳与行星间的引力是一对平衡力D检验这一规律是否适用于其他天体的方法是比较观测结果与推理结果的吻合性解析：公式FGMmr2中G是比例系数，与太阳、行星均无关，由实验测得，不是人为规定的，A 错误该公式由开普勒定律和牛顿第三定律推出，公式适用于任何两个物体间，检验方法是比较观测结果与推理结果的吻合性，B、D 正确太阳与行星间的引力是一对作用力与反作用力，C 错误答

10、案：BD12两颗人造地球卫星质量之比是 12，轨道半径之比是 31，则下述说法中，正确的是()A它们的周期之比是 31B它们的线速度之比是 1 3C它们的向心加速度之比是 19D它们的向心力之比是 19解析：人造卫星绕地球转动时万有引力提供向心力，即GMmr2manmv2rmr42T2，解得anGMr21r2，vGMr1r，T2r3GMr3，故两颗人造卫星的周期之比T1T2 271，线速度之比v1v21 3，向心加速度之比an1an219，向心力之比F1F2m1an1m2an2118，故 B、C 对，A、D 错答案：BC13设地球的质量为M，平均半径为R，自转角速度为，引力常量为G，则有关同步

11、卫星的说法正确的是()A同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内B同步卫星的离地高度为h3GM2C同步卫星的离地高度为h3GM2RD同步卫星的角速度为，线速度大小为3GM解析： 同步卫星是指卫星的轨道在赤道上空一定高度、 周期和地球自转周期相同的卫星，所以GMm（Rh）2mv2（Rh）m2(Rh)，可求得：h3GM2R，v3GM，故选 ACD.答案：ACD14.三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知mAmBmC，则对于三颗卫星，正确的是()A运行线速度关系为vAvBvCB运行周期关系为TATBTCC向心力大小关系为FAFBFCD半径与周期关系为R3AT2AR3BT2BR3

12、CT2C解析：由GMmr2mv2r得vGMr，所以vAvBvC，选项 A 正确；由GMmr2mr42T2得T2r3GM，所以TATBTC，选项 B 正确；由GMmr2man，得anGMr2，所以aAaBaC，又mAmBmC，所以FAFB，FBFC，选项 C 错误；三颗卫星都绕地球运行，故由开普勒第三定律得R3AT2AR3BT2BR3CT2C，选项 D 正确答案：ABD三、非选择题(本题共 4 小题，共 46 分按题目要求作答解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位)15(10 分)火箭发射“神舟”号宇宙飞船开始阶段是竖直升空，设向上的加速度a5m/s2，宇宙

13、飞船中用弹簧测力计悬挂一个质量为m9 kg 的物体，当飞船升到某高度时，弹簧测力计示数为 85 N，那么此时飞船距地面的高度是多少？(地球半径R6 400 km，地球表面重力加速度g取 10 m/s2)解析：在地面附近，GMmR2mg.在高空中，GMm（Rh）2mg，在宇宙飞船中，对质量为m的物体，由牛顿第二定律可得：Fmgma，由以上三式解得：h3.2103km.答案：3.2103km16(10 分)为了与“天宫一号”成功对接，在发射时， “神舟十号”宇宙飞船首先要发射到离地面很近的圆轨道， 然后经过多次变轨， 最终与在距地面高度为H的圆形轨道上绕地球飞行的“天宫一号”完成对接，假设之后整体

14、保持在距地面高度仍为H的圆形轨道上绕地球继续运动已知地球半径为R0，地面附近的重力加速度为g.求：(1)地球的第一宇宙速度(2)“神舟十号”宇宙飞船在近地圆轨道运行的速度与对接后整体的运行速度之比(用题中字母表示)解析： (1)设地球的第一宇宙速度为v， 根据万有引力定律和牛顿第二定律得：GMmR20mv2R0，在地面附近有GMm0R20m0g，联立以上两式解得vgR0.(2)设“神舟十号”在近地圆轨道运行的速度为v1，根据题意可知v1vgR0，对接后，整体的运行速度为v2，根据万有引力定律和牛顿第二定律，得GMm（R0H）2mv22R0H，则v2gR20R0H，所以v1v2R0HR0.答案：

15、(1)gR0(2)R0HR017(12 分)某星球的质量约为地球质量的 9 倍，半径为地球半径的一半，若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为 60 m，则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？解析：平抛运动水平位移xv0t，竖直位移h12gt2，解以上两式得xv02hg，由重力等于万有引力mgGMmR2，得gGMR2，所以g星g地M星M地R地R星294136，x星x地g地g星16，x星16x地10 m.答案：10 m18(14 分)某行星运行一昼夜时间T6 h，若弹簧测力计在其“赤道”上比“两极”处测同一物体重力时读数小 10%.(1)则该行星的密度为多大？(2)设想该行星自转角速度加快到某一值时，在“赤道”上的物体会“飘”起来，这时该行星的自转周期是多少？解析：(1)在两极，因物体随行星自转半径为零