高一物理万有引力同步检测

高一物理同步检测九第六章单元测试（B卷）第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.2003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线上，上演“火星大冲日”的天象奇观，这是6万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有5576万千米，为人类研究火星提供了最佳时机.如图所示为美国宇航局最新公布的“火星大冲日”的虚拟图，则（）A.2003年8月29日，火星线速度大于地球的线速度B.2003年8月29日，火星的加速度大于地球的加速度C.2004年8月29日，必将产生下一个“火星大冲日”D.下一个“火星大冲日”必在2004年8月29日之后的某天发生答案：D解析：由v=知：v火＜v地，A错.由a=知：a火＜a地，B错.由ω=知：ω火＜ω地.当2004年8月29日地球回到图示出发点时，火星还未回到其出发点，故下一个“火星大冲日”必在2004年8月29日之后，C错，D对.2一个宇航员在半径为R的星球上以初速度v0竖直上抛一物体，经ts后物体落回到宇航员手中，为使沿星球表面抛出的物体不再落回到星球表面，抛出时的速度至少为（）A.B.C.D.答案：B解析：设星球使物体产生的“重力加速度”为g′，由竖直上抛运动的公式得：g′=为使物体以最小速度抛出后不再落回星球表面，应使它所受的星球引力正好等于物体沿星球表面做匀速圆周运动所需的向心力，即F引=mg′=m，得v′==，故B正确.3美国的全球卫星定位系统（简称GPS）由24颗卫星组成，卫星分布在等分地球的6个圆形轨道平面上，每个轨道上又分布有4颗卫星，这些卫星距地面的高度均为20000km.我国自行建立的“北斗一号”卫星定位系统由3颗卫星组成，3颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上.比较这些卫星，下列说法中正确的是（）A.“北斗一号”系统中的3颗卫星的质量必须相同，否则它们不能定位在同一轨道上的卫星比“北斗一号”的卫星周期长的卫星比“北斗一号”的卫星有较小的运行速度的卫星比“北斗一号”的卫星有更大的加速度答案：D解析：卫星的高度与卫星的质量无关，故A错.由T=2πr知，“北斗一号”距地面的高度大于GPS卫星的高度，所以“北斗一号”的卫星周期较长，B错.由v=和a=知，“北斗一号”的卫星线速度和加速度都较小，C错，D对.4据报道，美国航天局已计划建造一座通向太空的升降机，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条长长的管道，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）（）A.360km600km000km000km答案：C解析：据题意知，该卫星一定是地球的同步卫星，设管道长为h，则h应等于卫星高度.该卫星的运行周期为T=24h，质量为m，设月球质量为m′，运行周期为T′，地球半径为R=6400km.对月球：G·60R①对卫星：G(R+h)②联立①②两式解得：h=36000km，故C正确.5假如一颗做匀速圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍时,仍做匀速圆周运动.则()A.根据公式v=ωr,可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B.根据公式F=m,可知卫星所需的向心力将减小到原来的C.根据公式F=G,可知地球提供的向心力将减小到原来的D.根据上述B和C中给出的公式,可知卫星运动的线速度将减小到原来的/2答案：CD解析：随着人造地球卫星轨道半径的改变,卫星公转的ω和v都会改变,所以A,B错误.而卫星在轨道上做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,即向心力F=G,又F=m,可推知v=,所以C,D正确.6(2022高考全国卷Ⅰ，16)我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面.已知月球的质量约为地球质量的1/81，月球的半径约为地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为（）A.0.4km/sB.C.11km/sD.36km/s答案：B解析：根据万有引力定律和牛顿第二定律有：G=m,v=,=,v月=×7.9km/s=1.8km/s，B正确.71990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球密度相同.已知地球半径R=6400km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为（）A.400gC.20g答案：B解析：设吴健雄星和地球的密度均为ρ，吴健雄星的半径为r、质量为M，地球的质量为M地，吴健雄星表面的重力加速度为g′由G=m′g′,G=g′①G=m′g,G=g②由得g′=g.8“和平号”飞船历经15年的太空非凡表演，终于在2001年3月23日北京时间14时2分谢幕.为使“和平号”退出舞台，科学家在“合适的时间、合适的地点”进行了三次点火，终于使其准确地降落在南太平洋的预定区域.关于“点火”的作用（）A.由v=可知，卫星在近地轨道的速度大，为使“和平号”高度下降，应使其速度增加，故点火时喷“火”方向应与“和平号”运动方向相反B.“点火”时喷火方向应沿背离地心方向，这样才能由于反冲，迫使“和平号”降低高度C.“点火”时喷火方向应与“和平号”运动方向一致，使“和平号”减速，由G知，当速度减小时，由于万有引力大于“和平号”运动时所需的向心力，故“和平号”将降低高度D.“和平号”早已失去控制，“点火”只不过是按先前编制的程序运作，喷火的方向无关紧要，其作用是使“和平号”运动不稳定，从而增大与空气的阻力答案：C解析：要使飞船回收，应使其轨道半径逐渐减小，因此必须使其减速，以使飞船所需的向心力减小.但是提供向心力的万有引力并没有同步减小，万有引力大于飞船需要的向心力，故飞船做向心运动，降低高度返回地面，所以A错，C对.虽然沿背离地心方向喷火，也能迫使“和平号”降低高度，但是那样会使飞船速度增加得太快，不容易被控制，所以不能采取这种办法，B错.D项说法也是错误的.9(2022高考全国卷Ⅲ，21)最近，科学家在望远镜中看到太阳系外某一恒星有一行星，并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.行星运行速度与地球公转速度之比答案：AD解析：设太阳的质量为M，地球质量为m1，地球绕太阳公转的轨道半径和速率分别为R1、v1，恒星质量为M′,行星质量为m2,行星绕恒星运行的轨道半径和速率分别为R2、v2对地球：G=m1R1,M=同理，恒星的质量M′=故：根据v=，所以：.10发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示.则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度答案：BD解析：“相切”隐含着两轨道在相切点有相同的弯曲程度，实质是曲率半径相同.由G=m=mω2r=mav=ω=a=因为r3＞r1,所以v3＜v1,ω3＜ω1又r2=r3(P点)，所以a3=a2，B、D正确.第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、本题共5小题,每小题4分，共20分.把答案填在题中横线上或按题目要求作答.11据观测,某一颗有自转的行星外围有一模糊不清的环,为了判断该环是行星的连续物还是行星的卫星群,测出了环中各层的线速度v的大小与该层至行星中心的距离R.那么,若测量结果是v与R成正比,则环是_________;若v2与R成反比,则环是_________.答案：连续物卫星群解析：若v与R成正比,说明环上各层具有相同的角速度,则环是连续物;若v2与R成反比,表明环是由大量的,不连续的物体组成的,每一个物体都可看作行星的卫星,且万有引力提供向心力.12已知地球赤道半径为R，地球自转的周期为T，地球表面处的重力加速度为g，要在赤道上发射一颗质量为m的人造地球卫星，所需的最小速度为_________.答案：-2πR/T解析：由于地球由西向东自转，若由发射点向东发射人造地球卫星，可最大限度地利用地球自转速度v自=该卫星的最小发射速度为vmin=v-v自，式中环绕速度v由mg=m来求，则vmin=v-v自=-.13“伽利略”号木星探测器从1989年10月进入太空起，历经6年，行程37亿千米，终于到达木星周围.此后要在两年内绕木星运行11圈，对木星及其卫星进行考察，最后进入木星大气层烧毁.设这11圈都是绕木星在同一个圆周上运行，已知木星质量为×1027kg.由以上数据可推算出探测器绕木星运行的轨道半径为__________，运行的速率为答案：×109m×解析：由G=m()2r得：r=代入数据计算得r=×109m运行速率v==×103m14假设地球自转的速度能达到使赤道上的物体“飘”起来（完全失重），估算地球上的一天等于________h.若要使地球的半面始终朝着太阳，另一半始终背着太阳，地球自转的周期等于________天.（地球赤道半径R=×106m,赤道处的重力加速度g取9.7m/s答案：365解析：（1）设地球质量为M，赤道上的一个物体的质量为m，它“飘”起来时地球的自转周期为T则：G=mR①地球表面的物体所受的重力近似等于万有引力G=mg②解①②组成的方程组得：T=2π=2××s=×103s=h所以地球上的一天等于h时，地球赤道上的物体“飘”起来.（2）若要使地球的半面始终朝着太阳，另一半始终背着太阳，那么地球自转的周期应等于地球的公转周期——365天.15某小报登载：×年×月×日，×国发射了一颗质量为100kg……周期为1h的人造环月卫星.一位同学记不住引力常量G的数值，并且手边没有可查的资料，但他记得月球半径约为地球半径的1/4，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6.通过推理，他认定该报道是一则__________新闻（填“真”或“假”，地球半径约为×103答案：假解析：由万有引力定律知，在月球表面运转的卫星，向心加速度最大，但也不能大于.由报纸提供的数据，算得：a=R月ω2=R地×()2=4.8m/s2＞这是不可能的，故该报道是假的.三、本题共4小题，每小题10分，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16宇航员乘太空穿梭机去修理位于离地球表面×105形轨道上的哈勃太空望远镜H.机组人员使穿梭机S进入与H相同的轨道并关闭推动火箭，而望远镜则在穿梭机前方数千米处，如图所示.设G为引力常量，ME为地球质量.（已知地球半径为×106（1）在穿梭机内，一质量为70kg的太空人的视重是多少？（2）①计算轨道上的重力加速度的值；②计算穿梭机在轨道上的速率和周期.（3）穿梭机须首先沿螺旋路径进入半径较小的轨道，才有较大的角速度以赶上望远镜.用上面的结果判断穿梭机要进入较低轨道时应增大还是减小其原有速率，解释你的答案.答案：(1)0(2)①8.2m/s2②7.6km/s×103s(3)减小理由略解析：（1）穿梭机内的人处于完全失重状态，视重为零.（2）①据mg′=G,求得g′=8.2m/s2.②据G=m=m(R+h)()2求得v=7.6km/s,T=×103s.(3)穿梭机要进入较低轨道，应减小其原有的速度，这样万有引力做正功，从而使穿梭机获得较大的角速度，以赶上哈勃太空望远镜H.17.2003年10月15日，宇航员杨利伟乘坐我国自行研制的“神舟”五号飞船在酒泉卫星发射中心成功升空，这标志着我国已成为世界上第三个载人飞船上天的国家.“神舟”五号飞船是由长征2F运载火箭将其送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上的，实施变轨后，进入预定圆轨道，如图所示.已知近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，求：（1）飞船在近地点A的加速度为多大？（2）飞船在预定圆轨道上飞行的速度为多大？答案：（1）(2)解析：（1）设地球质量为M，飞船质量为m，则飞船在A点受到地球的引力F=G①对地面上质量为m0的物体G=m0g②据牛顿第二定律有F=ma③联立①②③解得飞船在近地点A的加速度a=.（2）飞船在预定圆轨道上飞行的周期