人教版高中物理必修二万有引力与航天单元测试题

1、.下列TI星星环绕地球做匀速圆周运动而言A.卫星的轨道可能为 aC.卫星的轨道可能为 c4.由于轨道调整的需要，A.线速度变小C.周期变大B.卫星的轨道可能为嫦娥二号B.D.D.同步卫星的轨道只可能为 b ”绕月做圆周运动的半径减小，则它的（ 加速度变大 向心力变大高中物理学习材料金戈铁骑整理制作万有引力与航天单元测试题一、选择题（本题共9小题，每小题4分，共36分。）1 .关于万有引力定律和引力常量的发现，下列说法正确的是（A.万有引力定律是由开普勒发现的，而万有引力常量是由伽利略测定的B.万有引力定律是由开普勒发现的，而万有引力常量是由卡文迪许测定的C.万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引

2、力常量是由胡克测定的D.万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引力常量是由卡文迪许测定 的2 .如图1所示是“嫦娥二号”奔月示意图，卫星发射后直接进入地月转 移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测 说法正确的是（）A.发射“嫦娥二号”的速度必须达到第三宇宙速度B.在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离成反比D.在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力b、C的圆心与地心重合，对卫3 .如图2中的圆a、b、c,其圆心均在地球的自转轴线上，5.2012年4月30日，我国用一枚“长征 3号乙”火箭成功发射两颗北斗导航卫星。若该卫星绕地球做

3、匀速圆周运动的半径为r,地球质量为 M,半径为R,引力常量为 G,下列表述正确的是（）GMA.卫星的向心加速度大小为-2R8 .卫星的线速度大小为C.若某一卫星加速，则其做圆周运动的半径将会变大D.卫星上的物体处于完全失重的状态，不受地球的引力作用6.如图3所示，两颗靠得很近的天体组合为双星，它们以两者连线上的某点为圆心，做匀 速圆周运动，以下说法中正确的是（）A.它们所受的向心力大小相等飞工B .它们做圆周运动的线速度大小相等/母二-4C.它们的轨道半径与它们的质量成反比%一D.它们的轨道半径与它们的质量的平方成反比7.有一宇宙飞船到了某行星上 （该行星没有自转运动），以速度v接近行星赤道表

4、面匀速飞 行，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 vTB.可以计算出行星的平均密度2 二2二 vC.无法测出该行星的质量D.该行星表面的重力加速度为 T8. 如图4所示，a为地球赤道上的物体；b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星； c为地球同步卫星。关于 a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是（）A.角速度的大小关系为 0a f >%B.向心加速度的大小关系为aaAab为C.线速度的大小关系为 va =vb >vcD .周期关系为Ta =Tc >Tb9. 人类首个绕水星运动的探测器蓿使号”进入水星轨道，并发回首批照片。水星是最靠近3太阳

5、的行星，密度与地球近似相等，半径约为地球的3 .水星绕太阳一周需要88天，若将水8星和地球公转轨道看做圆形，地球表面的重力加速度g=9.8m/S2,则（）2A.水星表面的重力加速度约为g =3.7m/sB.从水星表面发射卫星的第一宇宙速度约为2.96 k m/sC.水星与地球连续两次相距最远的时间约为365天D.水星与地球公转的加速度的比值约为0.15二、填空题（本题共3小题，共20分，请把正确答案填在相应的横线上）10. （6分）已知某星球的平均密度是地球的n倍，半径是地球的k倍，地球的第一宇宙速度为v,则该星球的第一宇宙速度为 11. （6分）据报道，美国航天局已计划建造一座通向太空的升降

6、机，传说中的通天塔即将成为现实。据航天局专家称：这座升降机的主体是一根长长的管道，一端系在位于太空的一个 巨大的人造卫星上，另一端一直垂到地面并固定在地面上。已知地球到月球的距离约为地球半 径的60倍，由此可以估算，该管道的长度至少为（已知地球半径为6400km） km。12. （8分）我国航天事业蓬勃发展，如果对 2010年发射的“嫦娥二号”卫星与 2011年发 射的“天宫一号”运行参数进行比较得知，“天宫一号”轨道半径为“嫦娥二号 ”轨道半径的a倍，又知地球质量为月球质量的 b倍，则“天宫一号”与“嫦娥二号”角速度之比 ;向 心加速度之比。三、计算题（本题共4小题，共44分。）13. （8

7、分）已知地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为R、周期为T,引力常量为Go求：（1）太阳的质量M;（2）已知火星绕太阳做圆周运动的周期为1.9T,求地球与火星相邻两次距离最近时的时间间隔t。14. （10分）天宫一号于2011年9月29日成功发射，它将和随后发射的神州飞船在空间完 成交会对接，实现中国载人航天工程的一个新的跨越。天宫一号进入运行轨道后，其运行周期 为T,距地面的高度为 h,已知地球半径为 R,万有引力常量为 Go若将天宫一号的运行轨道看 做圆轨道，求：（1）地球质量M;（2）地球的平均密度。15. （12分）“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞器在 2011年11月3日凌晨1时36

8、分实现刚性连接，形成组合体，我国载人航天首次空间交会对接试验获得成功。it仔才的 _（1）如图5所示，为“神舟八号”的示意图，Pl、P2. P3、P4是四个喷气发动机，每台发动机开动时，都能向“神舟八号”提供推力，但不会使其转动。当“神舟八号”与“天宫一 号”在同一轨道上运行，相距 30 m停泊（相对静止）时，若仅开动发动机Pl使“神舟八号”瞬间获得大于“天宫一号”的运行速度，则它们能否实现交会对接？ （选填“能”或“不能”）。（2）若地球表面的重力加速度为 g,地球半径为R,组合体运行的圆轨道距地面的高度为 h,那么，组合体绕地球运行的周期是多少？16. （14分）2011年11月，我国第一

9、个火星探测器一一“萤火一号”火星探测器搭载俄罗 斯“天顶号”运载火箭发射升空后变轨失败。专家透露，我国将在2012年建成深空探测网部分， 并于2013年独立发射火星探测卫星，这一消息让人充满期待。以下是某同学就有关火星的知识 设计的问题，请你解答：若某位宇航员随飞船登陆火星后，在火星的表面某处以速度Vo竖直向上抛出一个小球，经过时间t,小球落回了抛出点。已知火星的半径R,引力常量G, “萤火号”绕火星运动的周期T,且把“萤火号”绕火星的运动近似看作是匀速圆周运动。试求:(1)火星的质量M。(2) “萤火号”绕火星运动的轨道半径r。参考答案一、选择题1 .D 解析 根据物理学史的知识，万有引力定

10、律是由牛顿发现的，而万有引力常量是由卡 文迪许测定的。2 .D解析 发射速度超过第三宇宙速度时，卫星会脱离太阳的引力，A错误；根据万有引力B错误;定律公式GM2m=mr（ 2L）2可得周期T = 4LJL ,则卫星周期与卫星质量无关, r2 T, GM卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比，C错误；在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力小于受月球的引力，否则卫星要绕地球做圆周运动，D正确。GMm4.BD斛析根据F =2，r3 .BCD解析卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地球必定在卫星轨道的中心， 因此轨道a是不可能的，而轨道b、c均是可能的轨道； 而同步卫星由于其周期和地球的自转周

11、期相同，故轨道只可能为b.GM GMa = -2-和v = J可知，轨道半径rr减小时，F、v、a均变大，而T变小，所以只有选项 BD正确。GMm5.C解析根据rmv=ma可得aGM2若某一卫星加速，其将做离心运动，轨道半径变大，选项 C正确；处于完全失重状态的卫星或卫星上的 物体仍然会受到地球的引力作用，选项D错误。本题答案为 Co6 .AC解析 提供它们做圆周运动的向心力是一对作用力和反作用力，所以它们所受的向心 力大小相等，选项 A正确；它们的角速度大小相等，但轨道半径不同，所以线速度大小不等， 选项B错误；设它们的角速度大小均为根据mo2r=Mo2R,解得mr=MR,显然，它们的轨道半

12、径与它们的质量成反比，选项C正确，D错误。本题答案为 AC。7.ABD解析根据题意有G雪=m R2 J mv2日-vT 一I R = mg 可得 R = , M =T R2 二GT2g' = 2",选项AD正确，C错误；已知行星的质量和半径可以计算出其平均密度，所以选项B正确。8 .D解析 地球同步卫星的运动周期与地球自转周期相同，即a和c的运动周期相同（Ta=Tc）,角速度相同（Wa=Oc）,根据关系式v= 3 1'和a= 32可知，vaWc, aa< a/所以选 项BC错误；b和c都围绕地球转动，它们受到的地球的引力提供向心力，即G Mm =m2r =m（空

13、）2r ,可得G = JGM" , T = 2 J,可见，轨道半径大的角速r2Tr3GM度较小，周期较大，即C0c< 3b, Tc> Tb,所以coa=coc<Ta=Tc>几，选项A错误，D正确。 GMm-4、3 . 一4G二：R9 . AB解析 由万有引力te律有 2 = mg,M=1PV=4R ,整理后得g =,R333故水星表面的重力加速度 g水=-g地3 3 7m/s ,选项A正确；从星球表面发射卫星的第一于 8宙速度为Vi = JGR ,所以从水星表面发射卫星的第一宇宙速度约为2.96 km/s,选项B正确;设水星与地球连续两次相距最远的时间为t,有

14、2 二2：T2 Jt =兀，解得t约为58天，选项C错误；公转加速度为由于不知道水星与地球公转轨道的半径，所以无法求出水星与地球公转的加速度的比值，选项 二、填空题D错误.Mm10. Znv 解析由 G2-r2v=m ，得 v =rGM,将M =4m3P,代入可得vh'S, 3所以该星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的11. C 36000 解析该管道的长度至少等于地球同步卫星距离地面的高度，设该高度为h,根据开普勒第三定律有3R地+h60R地）（T月）但将R地=64001天，328天，代入上式，解得h«36000kmo12. -3 一 a a, GM -解析 根据关系式

15、=,-p-可知，8天它嫦J-b ,根据关 a3系式a =mv可知,a嫦与嫦v嫦 a a3三、计算题13.解析(1)对于地球绕太阳运动，根据万有引力定律和圆周运动规律得MmG = mR怦尸故M=4G(2)根据圆周运动规律，地球再次与火星相距最近的条件是3地t- 3火t=2兀,2冗 12 2n广（而J=2n，解得t = 2.T。14.解析(1)因为将天宫一号的运行轨道看做圆轨道，万有引力充当向心力，即2 兀 7,GT2.（R + h ）,斛得 M =,T3地球的平均密度：:3二R hMr gt2r3315.解析(1)不能；若“神舟八号”瞬间被加速，根据F=mv2/r可知，其做圆周运动的的向心力增大，而其受到的地球的万有引力不变，所以万有引力小于向心力，其将做离心运动， 它们不可能实现交会对接。(2)设结合体绕地球运行的周期为T,根据万有引力定律和牛顿第二定律得：2 c Mm4 二G2 =m-2-( R+h)R h)2T2物体在地球表面上受到的万有引力近似等于