(典型题)高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》测试题(有答案解析)

一、选择题1.2020年12月17日，嫦娥五号成功返回地球，创造了我国到月球取土的伟大历史。如图所示，嫦娥五号取土后，在户点处由圆形轨道工变轨到椭圆轨道口，以便返回地球。已知嫦娥五号在圆形轨道工的运行周期为乙，轨道半径为R；椭圆轨道口的半长轴为。，经过户点的速率为〃，运行周期为心。已知月球的质量为M,万有引力常量为G,则下列说法正确的是（)2.D.“，下列说法正确的是（)2.D.“，4n2R3M二 GT2iA.在赤道上随地球一起转动的物体的向心力等于物体受到地球的万有引力B.地球同步卫星与赤道上物体相对静止，且它跟地面的高度为某一确定的值C.人造地球卫星的向心加速度大小应等于9.8m/s2D.人造地球卫星运行的速度一定大于7.9km/s.根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识知：太阳对行星的引力Fam，行星对太阳的引力FaM,其中M、m、r分别为太阳质量、行星质量和太阳与行星间的距r2离。下列说法正确的是（）F和F'大小相等，是一对作用力与反作用力F和F'大小相等，是一对平衡力F和F'大小相等，是同一个力D.由Fam和FaM知F：F=m:M2 r2.我国在2020年发射了一颗火星探测卫星，预计2021年7月之前落到火星，对火星展开环绕勘探。若将地球和火星均视为球体，它们绕太阳的公转均视为匀速圆周运动，有关数据如表所示，则下列说法正确的是（ ）行星星体半径/m质量/kg公转周期/年火星3X1066X10232地球6X1066x102411A.火星表面的重力加速度大小约为地球表面重力加速度大小的-B.火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的-5C火星的密度约为地球密度的8倍1D.火星绕太阳公转的向心加速度大小约为地球绕太阳公转的向心加速度大小的45.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识。已知火星的质量约为地球质量的:，火星的半径约为地球半径的J。下列说法正确的是（ ）中国行星探测A.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间B.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度C.火星探测器环绕火星做圆周运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的0.5倍D.探测器环绕火星匀速圆周运动时，其内部的仪器处于受力平衡状态TOC\o"1-5"\h\z6.2020年7月23日，我国第一个火星探测器“天问一号”成功升空，计划飞行约7个月抵达火星，已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，则火星表面的重力加速度为（ ）A.0.2g B.0.4g C.2g D.4g.北斗卫星导航系统由多颗卫星组成，包括中圆地球轨道卫星、静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星。中圆地球轨道卫星离地高度2.1万千米。静止轨道卫星在地球赤道平面内，与地球自转周期相同，倾斜地球同步卫星与静止轨道卫星离地高度均为3.6万千米。以下说法正确的是（ ）A.倾斜地球同步轨道卫星周期等于静止轨道卫星的周期.倾斜地球同步轨道卫星周期大于静止轨道卫星的周期C.中圆地球轨道卫星的线速度小于静止轨道卫星的线速度D.中圆地球轨道卫星的运行周期大于静止轨道卫星的周期2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的（）A.密度 B.质量 C.离地高度 D.向心力的大小2020年9月20日23时，在我国首次火星探测任务飞行控制团队控制下，天问一号探测器4台120N发动机同时点火工作20秒，顺利完成第二次轨道中途修正，至此，天问一号已在轨飞行60天，距离地球约1900万千米如图所示为天问一号飞向火星先后经历发射段、地火转移段、火星捕获段、火星停泊段、离轨着陆段、科学探索段六个阶段，下列说法正确的是（）TOC\o"1-5"\h\z地火转移段.一一 -一,发射段\离轨惹陆段不｝'，一，L一一一 、、 '口/ 1JJ.I— —' \ I** '丁J J L ' *息Mi3年探测段1 / 1/J丁火星捕获段「火’血椁圻段三二二A.“天问一号〃在科学探测段的周期大于火星捕获段的周期B."天问一号〃从火星捕获段到火星停泊段，需要在户点朝运动的反方向喷气C."天问一号〃在科学探测段经过P点时的加速度大小等于在火星捕获期经过P点时的加速度大小D.“天问一号〃在离轨着陆段，动能逐渐增大，引力势能逐渐减小，机械能增大2020年7月23日12时41分，我国在海南文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将“天问一号〃火星探测器发射升空，并成功送入预定轨道，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。假设火星和地球绕太阳公转的运动均可视为匀速圆周运动。某一时刻，火星会运动到日地连线的延长线上，如图所示。下列选项正确的是（ ）/LF火星/工地哮彳\I\ ♦—f[\\太阳J;A.“天问一号”在发射过程中处于完全失重状态

B.图示时刻发射“天问一号〃，可以垂直地面发射直接飞向火星C.火星的公转周期大于地球的公转周期D.从图示时刻再经过半年的时间，太阳、地球、火星再次共线11.嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回〃三步走。我国发射的“嫦娥三号〃卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，该卫星先在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，再经变轨后成功落月。已知月球的半径为R,引力常量为G,忽略月球自转及地球对卫星的影响。则以下说法正确的是（ ）2rRA.”嫦娥三号〃绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为丁「八一一一,一兀（+ ）B.物体在月球表面自由下落的加速度大小为 3兀C.月球的平均密度为加D.在月球上发射月球卫星的最小发射速度为D.在月球上发射月球卫星的最小发射速度为.2020年7月23日，我国首个独立火星探测器“天问一号”搭乘长征五号遥四运载火箭，从文昌航天发射场成功升空。已知火星的直径约为地球的1,质量约为地球的）,乙 JLV/下列说法正确的是（ ）A.火星表面的重力加速度小于9.8m/s2B.探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力C.探测器在火星表面附近的环绕速度等于7.9km/sD.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度.如图所示，。点是近地点，工是地球同步卫星轨道，口是从地球上发射火星探测器的转移轨道，印是火星探测器在近火星点P制动后的圆形轨道，M点是工、口轨道的交点，则（）A.火星探测器和地球同步卫星在M点的速度相等B.火星探测器在P点制动后进入轨道印运行时的速度约等于火星的第一宇宙速度C.火星探测器在。点的速度等于地球的第一宇宙速度

D.火星探测器刚运动到P点时的速度一定等于火星的第一宇宙速度.如图所示，人造卫星M、N分别绕地球做匀速圆周运动，关于它们的线速度、角速度、向心加速度和周期的大小的比较，下列说法正确的是（ ）*一

■J1，A.卫星M的线速度小于卫星N的线速度B.卫星M的向心加速度小于卫星N的向心加速度C.卫星M的角速度大于卫星N的角速度D.卫星M的周期大于卫星N的周期.已知太阳系的两个行星A和B的公转轨道半径分别为入、&且关于这两个行星的运动，以下说法正确的是（ ）A行星的线速度比B行星的线速度小，即力<4A行星的角速度比B行星的角速度小，即3A<4A行星公转周期比B行星的公转周期小，即A行星的向心加速度比B行星的向心加速度小，即二、填空题.2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号〃上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为「，月球的质量为M,万有引力常量为G,则在向上起飞阶段样品的惯性（选填"增大〃、”不变〃和"减小〃），上升器在此环月轨道上运行周期为o.两颗行星八和B各有一颗卫星。和b,卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的TOC\o"1-5"\h\zR R T质量之比为江=P，两行星半径之比为方A=q，则两个卫星的周期之比中为M R TB B b.如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星运动到轨道上远地点P时，速度大小为v,P点距离地球球心的距离为r,当卫星从近地点运动到P点的过程中，卫星的引力势能.（选填“力势能.（选填“变大、“不变”或“变小”）;卫星在P点的加速度aV2—（选r填“大于”“等于”或“小于”）。.据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球（引力视为恒力），经时间t落到地面。已知该行星半径为R,自转周期为丁，万有引力常量为G,求：（1）该行星的平均密度P；

⑵如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面的高度h为多少。.已知地球和月球的质量之比为81:1,半径之比为4:1,求月球表面的重力加速度和地球表面的重力加速度之比—O.如图，某地球卫星在轨道上运动，每经过时间t通过的轨道弧长为/、扫过的圆心角为什（弧度）。该卫星的周期为，地球的质量为o（已知引力常量为G）地球地球.2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”第二次交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2,对应的角速度和向心加速度分别为%、32和4、a2，则巴：32=,a:a= 。1 2 .在太阳系中有八大行星绕太阳运动，按照距太阳的距离排列，由近及远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星…。如果把距离太阳较近的六颗行星的运动近似为匀速圆周运动，那么这六颗行星绕太阳运行一周所用的时间最长的是，运动的线速度最大的是，运动的向心加速度最小的是..月球质量是地球质量的士，月球半径是地球半径的上，人造地球卫星的第一宇宙速81 3.8度为7.9km/s。“嫦娥”月球探测器进入月球的近月轨道绕月飞行，在月球表面附近运行时的速度大小为km/s；若在月球上，距月球表面56m高处，有一个质量为20kg的物体自由下落，它落到月球表面的时间为s.某行星绕太阳运动可近似看作匀速圆周运动，已知行星运动的轨道半径为R，周期为T,万有引力恒量为G，则该行星的线速度大小为；太阳的质量可表示为.某星球密度与地球相同，又知其表面重力加速度为地球表面重力加速度的2倍，则该星球的质量是地球质量的倍，三、解答题.某物体在地面上受到的重力为160N,将它放置在卫星中，在卫星以a=^g的加速度随火箭向上加速升空的过程中，当物体与卫星中的支持物的相互挤压力为90N时，卫星距地球表面有多高？（已知地球为R,g=10m/s2）.设想宇航员完成了对火星表面的科学考察任务后，乘坐返回舱返回围绕火星做匀速圆周运动的轨道舱。如图所示，已知火星表面重力加速度为g,火星半径为R，轨道舱到火星中心的距离为「，不计火星自转的影响。求：（1）轨道舱所处高度的重力加速度g'大小；⑵轨道舱绕火星做匀速圆周运动的速度v大小和周期T；⑶若该宇航员在火星表面做实验发现，某物体在火星表面做自由落体运动的时间，是在地球表面同一高度处做自由落体运动的时间的1.5倍，已知地球半径是火星半径的2倍，求火星的第一宇宙速度、与地球的第一宇宙速度与的比值。.2019年1月3日，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥〃中继卫星传回了世界上第一张近距离拍摄月球背面的图片。此次任务实现了人类探测器首次在月球背面软着陆、首次在月球背面通过中继卫星与地球通讯，因而开启了人类探索月球的新篇章，同时也激励着同学去探索月球的奥秘：⑴若近似认为月球绕地公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，且均为正圆，又知这两种转动同向，如图所示，月相变化的周期为29.5天（图示是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）。求：月球绕地球转一周所用的时间T（因月球总是一面朝向地球，故T恰是月球自转周期）。（提示：可借鉴恒星日、太阳日的解释方法，一年以365天计算）。⑵探测器在月球背面着陆的难度要比在月球正面着陆大很多，其主要的原因在于：由于月球的遮挡，着陆前探测器将无法和地球之间实现通讯。2018年5月，我国发射了一颗名为“鹊桥〃的中继卫星，在地球和月球背面的探测器之间搭了一个“桥〃，从而有效地解决了通讯的问题。为了实现通讯和节约能量，"鹊桥〃的理想位置就是围绕“地月〃系统的一个拉格朗日点运动，如图2