2018-2019学年高中物理第三章万有引力定律及其应用章末检测试卷粤教版必修2

1、第三章 万有引力定律及其应用章末检测试卷（三）（时间：90 分钟满分：100 分）一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分，其中 18 题为单项选择题，912 题 为多项选择题）1 在物理学理论建立的过程中， 有许多伟大的科学家做出了贡献.关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）A. 卡文迪许通过实验比较准确地测出了引力常数的数值B. 第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律C. 开普勒发现了万有引力定律D. 牛顿提出了“日心说”答案 A【考点】物理学史的理解【题点】物理学史的理解2 如图 1 所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆. 根据开普勒

2、行星运动定律可知（）图 1A.火星绕太阳运行过程中，速率不变2B. 地球靠近太阳的过程中，运行速率减小C. 火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大D. 火星绕太阳运行一周的时间比地球的长答案 D解析 根据开普勒第二定律：对任意一个行星而言，它与太阳的连线在相同时间内扫过的面 积相等，可知行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，地球靠近太阳过程中运行速率 将增大，选项AB、C错误根据开普勒第三定律， 可知所有行星的轨道的半长轴的三次方 跟公转周期的二次方的比值都相等，由于火星轨道的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一 周的时间比地球的长，选项 D 正确.【考点】开普勒定

3、律的理解【题点】开普勒定律的理解3.2015年 12月 29日， “高分四号”对地观测卫星升空这是中国“高分”专项首颗高轨 道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，也是当时世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星下列关于“高分四号”地球同步卫星的说法中正确的是（）A. 该卫星定点在北京上空B. 该卫星定点在赤道上空C. 它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍D. 它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小 答案 B解析 地球同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨 道所在平面与受到的地球的引力就不在一个平

4、面上，且稳定做圆周运动，这是不可能的，因 此地球同步卫星相对地面静止不动，必须定点在赤道的正上方，选项A 错误，B 正确；因为Mm V2同步卫星要和地球自转同步，即它们的T和3都相同，根据G2=mr=mo r,因为w一定，所以r必须固定，且v的大小也固定，选项 C、D 错误.【考点】同步卫星规律的理解和应用【题点】同步卫星规律的理解和应用4.2017 年 11 月 15 日， 我国又一颗第二代极轨气象卫星“风云三号D成功发射，顺利进入预定轨道.极轨气象卫星围绕地球南北两极运行，其轨道在地球上空6501 500 km 之间，低于地球静止轨道卫星（高度约为 36 000 km）,可以实现全球观测.

5、有关“风云三号D,下列说法中正确的是（）A. “风云三号 D”轨道平面为赤道平面B.“风云三号 D”的发射速度可能小于 7.9 km/s3C.“风云三号 D的周期小于地球静止轨道卫星的周期D.“风云三号 D的加速度小于地球静止轨道卫星的加速度答案 C【考点】卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】卫星运动参量与轨道半径的关系5.如图 2 所示为北斗导航系统的部分卫星，每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动.错误的是（）A.在轨道运行的两颗卫星a、b的周期相等B.在轨道运行的两颗卫星a、c的线速度大小VaVcC. 在轨道运行的两颗卫星b、c的角速度大小3b3cD.在轨道运行的两颗卫星a、b的向心加速度大小

6、aaab答案 D胃c的轨道半径小于a的轨道半径，故线速度大小vahi，故aia2, “东方红二号”卫星与地球自转的角速度相等，由于“东方红二号”做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据a=32r,故a2a3，所以aia2a3,选项 D 正确，选项AB、C 错误.【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比7.地球上站着两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动，则这两位观察者的位置及两颗卫星到地球中心的距离是（）A. 一人在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离一定相等B. 人

7、在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离可以不等C. 两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离可以不等D. 两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离一定相等答案 D解析 两位相距非常远的观察者， 都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动， 说明此卫星为地球同步卫星，运行轨道为位于地球赤道平面内的圆形轨道，距离地面的高度 约为 36 000 km，所以两个人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等，故D 正确.8“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200 km 的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行，如图4 所示.之后，卫星在P点经

8、过几次“刹车制动”， 最终在距月球表面 200 km 的圆形轨道川上绕月球做匀速圆周运动. 用Ti、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道I、n和圆形轨道川上的运行周期，用ai、a2、a3分别表A.a2aiC. a3aia2B. a3a2aiD. aia2a3MmGM图 32=ma2,即卩a2=6示卫星沿三个轨道运动到P点的加速度，则下面说法正确的是（）7=a2=a3,故 C D 项均错误.【考点】卫星的变轨问题【题点】卫星的变轨问题9. 一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比（）A.同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的4 倍B.同

9、一物体在星球表面受到的重力增大到原来的16 倍C.星球的第一宇宙速度增大到原来的4 倍D.星球的第一宇宙速度增大到原来的2 倍 答案 BD为原来的 16 倍，选项 A 错误，B 正确.由第一宇宙速度计算式v= :R可知，星球的第宇宙速度增大为原来的 2 倍，选项 C 错误，D 正确.【考点】三个宇宙速度的理解【题点】第一宇宙速度的理解A.TiT2T3C. aia2a3答案 A解析卫星沿椭圆轨道运动时,B 项错误.不管沿哪一轨道运动到B. TivT2VT3D. aiva2va3半长轴的立方与周期的平方成正比，故TiT2T3,A 项正确,P点，卫星所受月球的引力都相等，由牛顿第二定律得ai解析 在

10、星球表面由重力等于万有引力mcr卽知 ，同一物体在星球表面受到的重力增大10.设地面附近重力加速度为go,地球半径为R）,人造地球卫星的圆形轨道半径为R那么8以下说法中正确的是（）A.卫星运行的向心加速度大小为goR2B.卫星运行的速度大小为9处在轨道半径为r的宇宙飞船所在处的物体，有mg=翠gF2,即g=習,B 正确，A 错误；当宇宙飞船绕地心做半径为引力提供向心力，飞船及飞船内物体处于完全失重状态，所以对台秤的压力为零，C 正确，D错误.【考点】卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】卫星运动参量与轨道半径的关系12.为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心、半径为ri的圆轨道

11、上运动，周期为Ti,总质量为m.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨C.卫星运行的角速度大小为F3F02goD.卫星运行的周期为2nR3R)go答案ABD解析ma,得a向=2 2GMgoF0,vJ，又go=R,故a向=, A对.又a向=-R,v=,a向R=FFgoF02，D对.【考点】 天体运动规律分析【题点】 应用万有引力提供向心力分析天体运动规律11. 一宇宙飞重的台秤上.用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度,g表示宇宙飞船所在处的重力加速度，FN表示人对台秤的压力，则下列关系正确的是B.g=gRA.g= 0C.FN=0RD. FN=mrg答案 BC解析处在地

12、球表面处的物体所受重力近似等于万有引力，所以有mg=即GM= gF2，对GM= gr2,所以有gr2r的匀速圆周运动时，万有道上运动，此时登陆舱的质量为m,则(A.X星球的质量为M=4n2r13GT2B.X星球表面的重力加速度为4n2r1T12由goR)B 对.- 2goR)2np-, C 错.T= 2n102卫星贴近星球表面运行，则有mg=mR，得v = /gR= V0【考点】万有引力定律和其他力学问题的综合应用【题点】万有引力与其他力学的综合问题14. (12 分)人们在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的一个在地球表面质量为50 kg 的人在这个行星表面所受的重力约为80

13、0 N ,力加速度为 10 m/s2.(1)求该行星的半径与地球的半径之比;(2)若在该行星上距行星表面2 m 高处，以 10 m/s 的水平初速度抛出一只小球(不计任何阻力),则小球的水平射程是多大?答案(1)2：1(2)5 mC.登陆舱在 ri与2轨道上运动时的速度大小之比为D.登陆舱在半径为2轨道上做圆周运动的周期为答案 AD解析 探测飞船做圆周运动时有GM?m=m(字2)1，解得M=，选项A正确；因为星球半径未知，所以选项 B 错误；根据牛33r12据开普勒第三定律 亓=右，得T2=T1【考点】 卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】 卫星运动参量与轨道半径的关系二、计算题(本题共 4

14、小题，共 52 分,解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13. (12 分)宇航员在某星球表面以初速度vo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求:(1)该星球表面的重力加速度;(2)从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度.答案(1)2V0V0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,由题意知vo2= 2gh,得g2Vo6.4 倍.已知地球表面处的重m，得v=GM所以-=rV2-选项 C 错误；根V1r2r12厂，选项 D 正确.2R2R.11解析 在该行星表面处，有6行=口行，可得g行=16 m/s

15、2.在忽略行星自转的情况下，物12GMm2GMR亍Mrg地R亍体所受的万有引力等于物体所受的重力，得它=mg有氏=，故害=,=4,所以害=RgR& Mag行Rs2 : 1.一 12(2)由平抛运动规律，有h= 2g行t,x=vt,故x=v、/,代入数据解得x= 5 m.g行15. (14 分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图5 所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后 进入工作轨道.已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R和R,地球半径为r,g月球半径为r1，地球表面重力加速度为g,月球表面重力加速度为

16、6*求:地球*?汽厂地而发射轨逍停旳就、b地月转瘙轨道工作轨道月球图 5(1) 卫星在停泊轨道上运行的线速度大小;(2) 卫星在工作轨道上运行的周期.【考点】天体运动规律分析【题点】应用万有引力提供向心力分析天体运动规律16. (14 分)某航天员在一个半径为R的星球表面做了如下实验： 取一根细线穿过光滑的细直 管，细线一端拴一质量为m的砝码，另一端连在一固定的测力计上，手握直管抡动砝码，使 它在水平面内做圆解析(1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为 有引力提供，有GR mR,且有m g,解得v=rR(2)设卫星在工作轨道上运行的周期为T,则有GRTL口罕2R,又有mz6,v,卫星做圆周13周运动，停止抡动细直管并保持细直管竖直.砝码继续在一水平面绕圆心14O做匀速圆周运动，如图 6 所示，此时测力计的示数为F,细直管下端和砝码之间的细线长度为L且与竖直方向的夹角为0.(1)求该星球表面重力加速度g的大小;“宀Feos0/ F/