2019学年高中物理 第六章 万有引力与航天章末检测试卷 新人教版必修2(考试专用)

1、24第六章万有引力与航天章末检测试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共16小题，每小题4分，共64分)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量的数值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.若某人到达一个行星上，这个行星的半径只有地球的一半，质量也是地球的一半，则在这个行星上该行星对此人的引力是在地球上地球对其引力的()11A.2倍B.1倍C.D

2、.答案AR2F2M2R1解析由万有引力定律FGMmFMR可知，11222，选项A正确.23.如图1所示，图中a、b、c、d四条圆轨道的圆心均在地球的自转轴上，在绕地球做匀速圆周运动的卫星中，下列对卫星可能的轨道判断正确的是()图1A.只要轨道的圆心在地球的自转轴上都是可能的轨道，图中轨道a、b、c、d都是可能的轨道B.只有轨道的圆心在地球的球心上，这些轨道才是可能的轨道，图中轨道a、b、c均可能C.只有轨道平面与地球赤道平面重合的卫星轨道才是可能的轨道，图中只有a轨道是可能的1D.只有轨道圆心在地球的球心，且轨道不与赤道平面重合的轨道才是可能的轨道，即图中轨道b、c才是可能的答案B4.如图2所

3、示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，它们的运行轨道都是椭圆.根据开普勒行星运动定律可知()图2A.火星绕太阳运行过程中，速率不变B.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：对每一个行星而言，太阳、行星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A、B、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.由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间

4、比地球的长，选项D正确.5.2015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面上，且稳定做圆周运动，这是

5、不可能的，地球同步卫星相对地面静止不动，所以必须定点在赤道的正上方，选项A错误，B正确；因为Mmv2同步卫星要和地球自转同步，即它们的T和都相同，根据Gr2mrm2r，因为一定，所以r必须固定，且v的大小也固定，选项C、D错误.6.如图3所示，中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统.目前，启用的是2北斗第三代卫星北斗三号，计划部署35颗，由此可以达到覆盖整个亚太欧地区，到2020年全部部署完成，届时可以像GPS一样覆盖全球.其中有静止轨道同步卫星和中地球轨道卫星.已知中地球轨道卫星的轨道高度在200020000km，则下列说法正确的是()图3A.中地球轨道卫星的线速度小于静止轨道

6、同步卫星的线速度B.上述两种卫星的运行速度可能大于7.9km/sC.中地球轨道卫星绕地球一圈时间大于24小时D.静止轨道同步卫星的周期大于中地球轨道卫星的周期答案D7.(2017温州中学11月选考科目模拟考试)如图4所示，2016年10月19日，天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功.由此消息对比神舟十一号与地球同步卫星的认识，正确的是()图4A.神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用B.神舟十一号载人飞船的周期为24小时C.神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期D.神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用答案C8.我国在轨运行的气象卫星有两类，如图

7、5所示，一类是极地轨道卫星“风云1号”，绕地球做匀速圆周运动的周期为12h，另一类是地球同步轨道同步卫星“风云2号”，运行周期为24h.下列说法正确的是()图5A.“风云1号”的线速度大于“风云2号”的线速度B.“风云2号”的运行速度大于7.9km/s3GM，r越大，v越小，所以A正确.第一宇宙速度7.9km/s是最大的环绕速度，B错误.C.“风云1号”的发射速度大于“风云2号”的发射速度D.“风云1号”与“风云2号”均相对地面静止答案Ar3Mmv2解析由T2k知，“风云2号”的轨道半径大于“风云1号”的轨道半径，由Gr2mr得vrCD把卫星发射的越远，所需发射速度越大，错误.只有同步卫星相对

8、地面静止，所以错误.【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与应用9.(2018温州市六校协作体第二学期期中联考)2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从非洲(如图6甲)切换到华夏大地中国(如图乙).新照片由我国新一代静止轨道同步卫星“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力.下列说法正确的是()图6A.“风云四号”可能经过温州正上空B.“风云四号”的向心加速度大于月球的向心加速度C.与“风云四号”同轨道的卫星运动的向心力都相等D.“风云四号”的运行速度大于7.9km/s答案B10.(2018浙江省名校协作体测试)如图7所示，2016年10月1

9、9日3时31分，“神舟十一号”载人飞船与“天宫二号”空间实验室成功实现自动交会对接，形成一个组合体，假设组合体在距离地面393千米高的轨道上绕地球做匀速圆周运动.航天员景海鹏、陈冬随后进入“天宫二号”空间实验室，两人在“天宫二号”空间实验室中工作、生活了30天，期间进行了多项科学实验和科普活动.下列说法中正确的是()图7A.组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星小4B.在“天宫二号”空间实验室中航天员可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的实验C.组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9km/sD.航天员在“天空二号”空间实验室中工作的30天里共经历了30次日出答案CGM解

10、析组合体运动的轨道半径比同步卫星的轨道半径小得多，根据anr2可知，组合体绕地球做匀速圆周运动的向心加速度比同步卫星大，选项A错误；实验室内处于完全失重状态，则在“天宫二号”空间实验室中航天员不可以借助重锤和羽毛演示轻重物体下落快慢相同的实验，选项B错误；第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大速度，则组合体绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于7.9km/s，选项C正确；因其轨道半径小于同步卫星的轨道半径，则其周期小于地球自转的周期，事实上实验室绕地球运转的周期大约是90分钟，则航天员在“天宫二号”空间实验室中每经过90分钟经历一次日出，则工作的30天里共经历的日出次数远大于30次，选项D错误.

11、11.如图8所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是()T2r，则各小行星绕太阳做匀速圆周运动的周期T2r3m4GM年，B项错误；向心加速度anG2，内侧小行星到太阳的距离小，向心加速度大，C项正F确；由G2m得小行星的线速度vrrGMr图8A.太阳对各小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星绕太阳做圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值答案CMm解析根据万有引力定律FGr2可知，由于各小行星的质量和到太阳的距离不同，

12、万有引力Mm不同，A项错误；设太阳的质量为M，小行星的质量为m，由万有引力提供向心力，则Gr22，因为各小行星绕太阳的轨道半径r大于地球绕太阳的轨道半径，所以各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期一MmrMmv2，小行星绕太阳做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径，线速度小于地球绕太阳公转的线速度，D项错误.5道半径为r，有G2mT2r，得MMm242r342r3，同理太阳的质量M，由于地球的并12.科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是

13、圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量有()A.恒星质量与太阳质量之比B.恒星密度与太阳密度之比C.行星质量与地球质量之比D.行星密度与地球密度之比答案A解析行星绕恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设恒星质量为M，行星质量m，轨rGT2GT2公转周期为1年，故可以求得恒星质量与太阳质量之比，故A正确；由于恒星与太阳的体积均不知，故无法求出它们的密度之比，故B错误；由前面公式可知，行星质量可以约去，故无法求得行星与地球的质量之比、密度之比，故C、D错误.13.国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”.如图9所示，1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前

14、仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为()A.a2a1a3C.a3a1a2图9B.a3a2a1D.a1a2a3解析卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于东方红一号，在远地点时有GRh12答案DMm1GMMm2GMm2a2，即a2，由于h2h1，Rh12Rh22Rh22m1a1，即a1，对于东方红二号，有G故a1a2，东方

15、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an2r，故a2a3，所以a1a2a3，选项D正确，选项A、B、C错误.【考点】赤道物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比6【题点】赤道物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比其14.(2018东阳中学期中考试)一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为(忽略该行星的自转)()A.mv2GNB.mv4GNC.Nv2GmD.Nv4Gm解析m由得：M

16、，B正确.答案Bv2GMmRR2GMmNR2mv4GN15.“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200km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图10所示.之后，卫星在P点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200km的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动.用T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道、和圆形轨道上的周期，用a1、a2、a3分别表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()A.T1T2T3C.a1a2a3图10B.T1T2T3D.a1a2T2T3，A项正确，B项错误；不管沿哪一轨道运动到P点，卫星所受月球的引力都相等，由牛顿

17、第二定律得a1a2a3，故C、D项均错误.16.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小12716r8误；根据T可知，变轨后周期变为原来的8倍，选项C错误.答案(1)(2)v02hRv0v0得g.A.向心加速度大小之比为41B.角速度大小之比为21C.周期之比为14D.轨道半径之比为14答案D1Mmv2GM解析该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减为原来的2；根据Gr2mr可得：rv2可知MmGM变轨后，轨道半径变为原来的4倍，选项D正确；根据Gr2man，则anr2，则变轨后的向1v1心加速度变为原来的，选项A错误；根据可知变轨后角速度变为原来的，选项B错

18、2二、非选择题(本题共4小题，共36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)17.(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，忽略该星球的自转，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.22h0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v22gh，22h2hv2(2)卫星贴近星球表面运行，则有mgmR，得vgRv0R.【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18.(8分)据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，“风云三号”卫星能及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况.已知“风云三号”在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G.求：(1)地球的质量；(2)“风云三号”卫星在轨道上的运行周期T.GRgR22Rh答案(1)(2)Rhg8解析(1)在地球表面有：mgGMm所以地球的质量为：MR2gR2G(2)对距地面高度为h的卫星有：Mm42RhRh2mGT2因M，2Rh联立解得：TggR2GRRh.19.(10分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图11所示的过程，卫星由地面发射后，