春人教（新教材）物理必修万有引力与宇宙航行期末训练含答案

2020春人教（新教材）物理必修第二册第7章万有引力与宇宙航行期末训练含答案（新教材）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行一、选择题1、(双选)在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是()A.在1月初，地球绕太阳的运行速率较大B.在7月初，地球绕太阳的运行速率较大C.在北半球，春夏两季与秋冬两季时间相等D.在北半球，春夏两季比秋冬两季时间长2、某实心均匀球半径为R，质量为M，在球壳外离球面h远处有一质量为m的质点，则它们之间万有引力的大小为()\f(Mm,R2) \f(Mm,（R＋h）2)\f(Mm,h2) \f(Mm,R2＋h2)3、随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其他星球成为可能。假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的()\f(1,2)倍倍倍4、我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是()A.周期B.角速度C.线速度D.向心加速度5、通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的是()A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速直线运动的磁悬浮列车6、(2019·河南开封高中期中考试)已知地球半径为R，将物体从地面发射至离地面高度为h处时，物体所受万有引力减小到原来的一半，则h为() \r(2)R D.(eq\r(2)－1)R7、(双选)甲、乙两恒星相距为L，质量之比eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(2,3)，它们离其他天体都很遥远，我们观察到它们的距离始终保持不变，由此可知()A.两恒星一定绕它们连线的某一位置做匀速圆周运动B.甲、乙两恒星的角速度之比为2∶3C.甲、乙两恒星的线速度之比为eq\r(3)∶2D.甲、乙两恒星的向心加速度之比为3∶28、(双选)如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的()A.线速度大B.向心加速度大C.运行周期长D.角速度小9、对于经典力学理论，下列说法中正确的是()A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经过时了B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的C．经典力学在历史上起了巨大的作用，随着物理学的发展而逐渐过时，成为一种古老的理论D．经典力学在宏观低速运动中，引力不太大时适用10、万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是()A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D.宇宙飞船内的航天员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用11、星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度v1叫作第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小速度v2叫作第二宇宙速度，v2与v1的关系是v2＝eq\r(2)v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)。若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分别是()＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(2gr) ＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(\f(gr,3))＝eq\f(gr,6)，v2＝eq\f(gr,3) ＝eq\r(gr)，v2＝eq\r(\f(gr,3))二、非选择题1、如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？2、如图所示，两个星球A、B组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。已知A、B星球质量分别为mA、mB，引力常量为G。求eq\f(L3,T2)(其中L为两星中心距离，T为两星的运动周期)。3、长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，一艘宇宙飞船的船身长度为l0＝90m，相对地面以v＝0.8c的速度在一观测站的上空飞过。(光速c＝×108(1)观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？(2)宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？2020春人教（新教材）物理必修第二册第7章万有引力与宇宙航行期末训练含答案（新教材）必修第二册第七章万有引力与宇宙航行一、选择题1、(双选)在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是()A.在1月初，地球绕太阳的运行速率较大B.在7月初，地球绕太阳的运行速率较大C.在北半球，春夏两季与秋冬两季时间相等D.在北半球，春夏两季比秋冬两季时间长【解析】在1月初，地球位于近日点附近，在7月初地球位于远日点附近，由开普勒第二定律可知近日点速率最大，选项A正确，B错误；在北半球，春夏两季平均速率比秋冬两季平均速率小，又因所走路程长，故春夏两季时间长。春夏两季一般在186天左右，而秋冬两季只有179天左右，选项C错误，D正确。【答案】AD2、某实心均匀球半径为R，质量为M，在球壳外离球面h远处有一质量为m的质点，则它们之间万有引力的大小为()\f(Mm,R2) \f(Mm,（R＋h）2)\f(Mm,h2) \f(Mm,R2＋h2)【解析】由万有引力公式得F＝Geq\f(Mm,r2)＝Geq\f(Mm,（R＋h）2)，选项B正确。【答案】B3、随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其他星球成为可能。假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的()\f(1,2)倍倍倍【解析】由Geq\f(Mm,R2)＝mg得M＝eq\f(gR2,G)，而M＝ρ·eq\f(4,3)πR3，由两式可得R＝eq\f(3g,4πρG)，所以M＝eq\f(9g3,16π2ρ2G3)，易知该星球质量大约是地球质量的8倍，选项D正确。【答案】D4、我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是()A.周期B.角速度C.线速度D.向心加速度【解析】由万有引力定律和牛顿第二定律有Geq\f(Mm,r2)＝mrω2＝meq\f(4π2,T2)r＝meq\f(v2,r)＝ma，可得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝eq\f(GM,r2)，又由题意可知，“高分四号”的轨道半径r1大于“高分五号”的轨道半径r2，故可知“高分五号”的周期较小，选项A正确。【答案】A5、通常我们把地球和相对地面静止或匀速直线运动的参考系看成惯性系，若以下列系统为参考系，则其中属于非惯性系的是()A．停在地面上的汽车B．绕地球做匀速圆周运动的飞船C．在大海上匀速直线航行的轮船D．以较大速度匀速直线运动的磁悬浮列车【答案】B【解析】其中A、C、D三项中都是相对地面静止或匀速直线运动的物体，都是惯性参考系，绕地球做匀速圆周运动的飞船相对地球做变速运动，是非惯性系。6、(2019·河南开封高中期中考试)已知地球半径为R，将物体从地面发射至离地面高度为h处时，物体所受万有引力减小到原来的一半，则h为() \r(2)R D.(eq\r(2)－1)R【解析】地面上F＝Geq\f(Mm,R2)，高度为h处F′＝Geq\f(Mm,（R＋h）2)，因为F′＝eq\f(1,2)F，所以eq\f(（R＋h）2,R2)＝eq\f(2,1)，所以h＝(eq\r(2)－1)R，故D正确，A、B、C错误。【答案】D7、(双选)甲、乙两恒星相距为L，质量之比eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(2,3)，它们离其他天体都很遥远，我们观察到它们的距离始终保持不变，由此可知()A.两恒星一定绕它们连线的某一位置做匀速圆周运动B.甲、乙两恒星的角速度之比为2∶3C.甲、乙两恒星的线速度之比为eq\r(3)∶2D.甲、乙两恒星的向心加速度之比为3∶2【解析】根据题目描述的这两颗恒星的特点可知，它们符合双星模型的运动规律，即绕它们连线上某一位置做匀速圆周运动，选项A正确；它们的角速度相等，选项B错误；由于m甲a甲＝m乙a乙，所以eq\f(a甲,a乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，选项D正确；由m甲ω甲v甲＝m乙ω乙v乙，所以eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，选项C错误。【答案】AD8、(双选)如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的()A.线速度大B.向心加速度大C.运行周期长D.角速度小【解析】Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝ma＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)，解得v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝Geq\f(M,r2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，因为r增大，所以线速度减小，向心加速度减小，运行周期变长，角速度减小，即选项C、D正确。【答案】CD9、对于经典力学理论，下列说法中正确的是()A．由于相对论、量子论的提出，经典力学已经过时了B．经典力学在今天广泛应用，它的正确性无可怀疑，仍是普遍适用的C．经典力学在历史上起了巨大的作用，随着物理学的发展而逐渐过时，成为一种古老的理论D．经典力学在宏观低速运动中，引力不太大时适用【答案】D【解析】经典力学和其他任何理论一样，有其自身的局限性和适用范围，但对于低速宏观物体的运动，经典力学仍然适用，并仍将在它适用范围内大放异彩，所以D正确。10、万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律。以下说法正确的是()A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D.宇宙飞船内的航天员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用【解析】物体的重力是由地球的万有引力产生的，万有引力的大小与物体和地球质量的乘积成正比，与两者距离的二次方成反比，选项A、B错误；人造地球卫星绕地球运动的向心力是由万有引力提供的，选项C正确；宇宙飞船内的航天员处于失重状态，是因为航天员受到的万有引力全部提供了航天员做圆周运动所需的向心力，选项D错误。【答案】C11、星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度v1叫作第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小速度v2叫作第二宇宙速度，v2与v1的关系是v2＝eq\r(2)v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)。若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分别是()＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(2gr) ＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(\f(gr,3))＝eq\f(gr,6)，v2＝eq\f(gr,3) ＝eq\r(gr)，v2＝eq\r(\f(gr,3))【解析】设地球的质量为M，绕其飞行的卫星质量为m，轨道半径为r，由万有引力提供向心力，Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)；在地球表面万有引力等于重力，Geq\f(Mm,R2)＝mg，以第一宇宙速度运行的卫星贴着地表转动，有r＝R，联立解得v＝eq\r(gR)；利用类比关系知某星体第一宇宙速度为v1＝eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,6))；而第二宇宙速度v2与第一宇宙速度的关系是v2＝eq\r(2)v1，则v2＝eq\r(2)·eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,3))，故选B。【答案】B二、非选择题1、如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？【答案】(1)由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些。(2)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴。(3)对于圆轨道，开普勒第三定律仍然适用，只是eq\f(a3,T2)＝k中的半长轴a换成圆的轨道半径r。2、如图所示，两个星球A、B组成双星系统，它们在相互之间的万有引力作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。已知A、B星球质量分别为mA、mB，引力常量为G。求eq