高二一轮复习人教版物理必修二测试题第六章　万有引力与航天解析版

第六章万有引力与航天一、单选题（本大题共5小题）请阅读下列材料

“神舟十一号”载人飞船，于2019年10月19日3时31分，与“天宫二号”空间试验室胜利实现自动交会对接，为我国将来空间站建设进行科学的技术验证，为实现我国从航天大国走向航天强国的中国梦典定了坚实的基础．

“天宫二号”围绕地球做圆周运动，是由于受到万有引力作用，我国罗俊院士团队的引力试验室因其算出世界最精确的万有引力常数而被外国专家称为世界“引力中心”，关于万有引力定律的公式，下列正确的是()A.F=kx B.F=Gm1B解：依据万有引力定律，两个物体之间的万有引力大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，表达式：F=Gm1m2r2.故B正确，ACD错误故选：B万有引力定律是牛顿发觉的，它适用于自然界中的任何两个物体之间.万有引力的表达式：F=Gm关于万有引力和万有引力定律，下列说法中正确的是()A.万有引力定律中的常量G是牛顿最早测得的

B.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中处于完全失重状态，不受万有引力作用

C.地球表面的物体受到重力作用就是地球对物体的万有引力引力

D.万有引力发生在自然界中随意两个物体之间D解：

A、牛顿发觉了万有引力定律，但并没有测出引力常量G，G是卡文迪许最早测出的；故A错误．

B、宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中处于完全失重状态，仍受万有引力作用，万有引力供应向心力，故B错误．

C、地球表面的物体由于万有引力的作用，而使物体受到重力作用，并不是重力就是引力，故C错误．

D、万有引力发生在自然界中随意两个物体之间，故D正确．

故选：D．

万有引力定律最早由牛顿发觉的，G是卡文迪许最早测出的；宇宙万物随意两个物体之间存在引力.地球表面的物体受到重力作用是由于万有引力引起的．

本题考查对万有引力定律适用范围的理解，万有引力定律适用于随意两个物体之间的引力，但由于学问的局限，中学阶段只能用于计算两个质点之间的引力.万有引力定律是由牛顿发觉的，而万有引力恒量是由卡文迪许测定的．

在地球轨道(可看成圆形轨道)上运行的航天飞机，舱中物体处于失重状态是因为()A.没有受地球的万有引力

B.地球对物体的万有引力和向心力平衡

C.地球对物体的万有引力全部供应向心力

D.以上说法都不对C解：A、航天飞机中的物体处于失重状态，仍受地球的吸引力.故A错误；

B、物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，处于非平衡状态；而且不能说物体受到向心力.故B错误．

C、D、物体处于完全失重状态，地球对物体的万有引力全部供应向心力，故C正确，D错误；

故选：C

航天飞机中的物体处于失重状态，物体仍受到重力作用.物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，处于非平衡状态

本题考查对失重现象的理解.失重现象是压力小于物体重力的现象，但重力仍存在.航天飞机中的物体处于完全失重状态，由重力供应向心力．

我国将来将建立月球基地，并在绕月轨道上建立空间站.如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，巳知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中正确的是()A.航天飞机在B处由椭圆轨道可干脆进入空间站轨道

B.航天飞机经过B处时的加速度与空间站经过B处时的加速度相等

C.依据题中条件可以算出月球的密度

D.依据题中条件可以算出空间站受到月球的万有引力B解：A、航天飞机在B处速度较大，要进入圆轨道，需减速，使得万有引力等于向心力，从而进入圆轨道.故A错误．

B、依据牛顿其次定律知，a=GMmr2m=GMr2，航天飞机和空间站在B点时的轨道半径相等，则加速度大小相等.故B正确．

C、依据万有引力供应向心力GMmr2=mr4π2T2，解得月球的质量M=4π2r3GT2，由于月球的半径未知，无法求出月球的体积，则无法求出密度.故C错误．

D、由于空间站的质量未知，无法求出空间站受到月球的引力.下列说法正确的是()A.开普勒提出行星运动规律，并发觉了万有引力定律

B.牛顿发觉了万有引力定律并通过精确的计算得出万有引力常量

C.在地球的表面放射飞出太阳系的最小放射速度，叫做其次宇宙速度V2=11.2KmD解：A、B、牛顿发觉了万有引力定律，卡文迪许通过试验测出了万有引力常量，开普勒提出行星运动规律，故A、B错误；

C、在地球的表面放射飞出太阳系的最小放射速度，叫做第三宇宙速度V3=16.7km/s，故C错误；

D、由万有引力定律计算出的天王星轨道与观测的轨道有明显的偏差，预言了天王星轨道外还有一未知天体.故D正确

故选：D

本题考查万有引力定律的发觉历程的常识，记住闻名物理学家的主要贡献即可答题．

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发觉、独创、二、多选题（本大题共4小题）航天器关闭动力系统后沿如图所示的椭圆轨道绕地球运动，A、B分别是轨道上的近地点和远地点，A位于地球表面旁边。若航天器所受阻力不计，以下说法正确的是(

)A.航天器运动到A点时的速度等于第一宇宙速度

B.航天器由A运动到B的过程中万有引力做负功

C.航天器由A运动到B的过程中机械能不变

D.航天器在A点的加速度小于在B点的加速度BC由于A点位于地球表面旁边，若航天器以RA为半径做圆周运动时，速度应为第一宇宙速度，现航天器过A点做离心运动，则其过A点时的速度大于第一宇宙速度，A项错误。由A到B高度增加，万有引力做负功。B项正确。航天器由A到B的过程中只有万有引力做功，机械能守恒，C项正确。由GMmR2=ma，可知aA=GMRA2我国将来将建立月球基地，并在绕月轨道上建立空间站.如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下向月球靠近，并将与空间站在B处对接，已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常虽为G，下列说法中正确的是(

)A.图中航天飞机正加速飞向B处

B.航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必需点火减速

C.依据题中条件可以算出月球质量

D.依据条件可以算出空间站受到月球引力大小ABC【分析】由航天飞机的受力状况可知飞机的运动状况；由万有引力与向心力的关系可知飞机要想做圆周运动应实行的措施；由题中已知条件利用万有引力公式可确定能否求出月球质量及引力。本题考查万有引力定律的应用，留意由万有引力充当向心力只能求出中心天体的质量，不能求外围做圆周运动的物体的质量；同时万有引力充当向心力时应依据题意敏捷选择公式．【解答】A.因飞机受月球的引力，而引力对飞机做正功，故航天飞机做加速运动，故A正确；

B.因航天飞机下落中速度增大，到达B时的速度过大，则其转动的向心力大于月球的引力，则将向里靠近月球，故航天飞机要想做圆周运动，必需点火减速，故B正确；

C.由GMmr2=m4D.由C可知，由于航天飞机的质量未知，故无法求出空间站受到的引力，故D错误；

故选ABC．2019年2月12日13时03分，我国在西昌卫星放射中心胜利放射第五、六颗北斗三号全球组网卫星，完成了农历鸡年中国航天的“收官之战”。北斗导航系统中，某颗卫星绕地球做圆周运动，其向心加速度大小为a，线速度大小为v，万有引力常数为G，由以上数据可知()A.该卫星轨道半径为av2 B.该卫星角速度大小为av

C.该卫星周期大小为2BC解：A、依据a=v2r得，卫星的轨道半径r=v2a，故A错误。

B、依据a=vω得，卫星的角速度ω=av，故B正确。

C、卫星的周期T=2πω=2πva，故C正确。

D、卫星绕地球做圆周运动，卫星是环绕天体，无法通过万有引力供应下列说法正确的是()A.日心说的代表人物是托勒密

B.万有引力定律公式中的引力常量G是没有单位的

C.开普勒第三定律中的K是一个与中心天体有关的常量

D.万有引力定律既适用于天体间的相互作用，也适用于地面上物体间的相互作用CD解：A、日心说的代表人物是哥白尼，而不是托勒密，故A错误．

B、依据万有引力定律公式F=Gm1m2r2推导得知，G的单位是：N⋅m2/kg2，故B错误．

C、以环绕天体绕中心天体圆周运动为例，依据万有引力供应向心力得：GMmr2=m4π2T2r，得r3T2=GM4π2，M三、填空题（本大题共1小题）宇宙飞船(内有宇航员)绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为M，宇宙飞船的质量为m，宇宙飞船到地球球心的距离为r，引力常量为G，宇宙飞船受到地球对它的万有引力F=______；飞船内的宇航员处于______状态(填“超重”或“失重”)，宇航员随身携带的天平______正常运用(填“能”或者“不能”)．GMmr解：由万有引力定律知宇宙飞船受到地球对它的万有引力F=GMmr2，

由万有引力充当向心力知，绕地球做圆周运动的物体均处于失重状态，

天平是等臂杠杆原理设计的，故在完全失重的环境下不能正常运用；

故答案为：GMmr2，失重，不能．

由万有引力定律知F四、试验题探究题（本大题共2小题）通常状况下，地球上的两个物体之间的万有引力是极其微小以至于很难被干脆测量，人们在长时间内无法得到引力常量的精确值.在牛顿发觉万有引力定律一百多年以后的1789年，英国物理学家卡文迪许奇妙地利用如图1所示的扭秤装置，才第一次在试验室里比较精确地测出了万有引力常量．

(1)在图2所示的几个试验中，与“卡文迪许扭秤试验”中测量微小量的思想方法最相近的是______.(选填“甲”“乙”或“丙”)

(2)引力常量的得出具有重大意义，比如：______.(说出一条即可)乙；引力常量的普适性证明白万有引力定律的正确性；解：(1)“卡文迪许扭秤试验”中测量微小量的思想方法为放大法，而甲中采纳的等效替代法，乙采纳的放大法，丙采纳的限制变量法，故答案为乙；

(2)引力常量的普适性证明白万有引力定律的正确性；同时引力常量的得出访得可以正确计算万有引力的大小；同时可以使得人们可以便利地计算出地球的质量．

故答案为：(1)乙；(2)引力常量的普适性证明白万有引力定律的正确性；(任答一条均正确)

(1)明确扭秤试验中采纳了放大法，并明确其他试验的方法即可解答；

(2)知道引力常量的测量对万有引力定律以及探讨天体运动中的作用，从而明确意义．

本题考查对引力常量测量的探讨状况，要留意明确引力常量的测出证明白万有引力定律的正确，从而更好的探讨天体的运动．

2019年6月20日上午十点，“神舟十号”航天员王亚平，首次面对全国六千多万中小学生开展太空授课和天地互动沟通等科普教化活动，其中“测质量”最令人新奇和着迷.女航天员王亚平在太空授课时，说明太空测质量的原理是应用了牛顿其次定律；物体受到作用力与产生加速度的比值，即得质量．

某同学受到启发，想利用“探究加速度与物体受力和质量的关系”试验装置，测量小车质量.如图甲所示为试验装置图，图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz沟通电

(1)下列说法正确的是______．

A.平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

C.平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

D.小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车

(2)图乙为试验中打出的一纸带的一部分，从比较清晰的点迹其，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示.已知打点计时器接在频率为50Hz的沟通电源两端，则此次试验中小车运动的加速度的测量值a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)

(3)试验时，该同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象如图丙所示，可能是图中的图线______(选填“甲”“乙”或“丙”)，设图中直线的斜率均为k，依据牛顿定律可知，小车的质量为______．

(4)该同学遗漏了平衡摩擦力，这对求解小车的质量有无影响？______(填“有”或BCD；1.0；丙；1k解：(1)A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带推断小车是否匀速运动，故A错误；

B、若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子的拉力分力等于小车的外力，这样导致误差增大，故B正确；

C、每次变更小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不须要重新平衡摩擦力，故长木板的位置不能移动，以防摩擦力不再平衡，故C正确；

D、试验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，同时要求起先小车要靠近打点计时器，故D正确．

故选：BCD；

(2)由△x=aT2得：a=xCE-xAC4T2

解得：a=0.216-0.0879-0.08790.04=1.0m/s2

(3)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的状况.故图线为丙．

设图中直线的斜率均为k，依据牛顿定律F=ma可知，

则有：a=1mF，小车的质量为m=1k；

(4)该同学遗漏了平衡摩擦力，则会出现甲图象，但图象的斜率不变，那么这对求解小车的质量无影响，

故答案为：(1)BCD；(2)1.0；(3)丙，1k；(4)无

解决试验问题首先要驾驭该试验原理，了解试验的操作步骤和数据处理以及留意事项.其中平衡摩擦力的缘由以及做法在试验中应当清晰；假如没有平衡摩擦力的话，就会出现当有拉力时，物体不动的状况．

小车做的是匀加速直线运动，可由△x=at2求解加速度．

对于试验我们要明确五、计算题（本大题共4小题）随着航天技术的不断发展，人类宇航员可以乘航天器登陆一些未知星球.一名宇航员在登陆某星球后为了测量此星球的质量进行了如下试验：他把一小钢球托举到距星球表面高度为h处由静止释放，计时仪器测得小钢球从释放到落回星球表面的时间为t.此前通过天文观测测得此星球的半径为R，已知万有引力常量为G，不计小钢球下落过程中的气体阻力，可认为此星球表面的物体受到的重力等于物体与星球之间的万有引力.求：

(1)此星球表面的重力加速度g；

(2)此星球的质量M；及第一宇宙速度

(3)若距此星球表面高H的圆形轨道有一颗卫星绕它做匀速圆周运动，求卫星的运行周期．解：(1)由h=12gt2得，g=2ht2．

(2)依据GMmR2=mg

解得M=gR2G=2R2hGt2．

依据重力供应向心力mg=mv12R

得第一宇宙速度v1=gR=2(1)依据h=12gt2得出星球表面的重力加速度．

(2)依据万有引力等于重力求出星球的质量，依据重力供应向心力计算第一宇宙速度．

(3)依据万有引力供应向心力，结合万有引力等于重力求出卫星在圆形轨道上运行的周期．

解决本题的关键驾驭万有引力“神舟”六号飞船一飞冲天，一举胜利，再次把中国人“巡天遥看一天河”的陆地幻想变成“手可摘星辰，揽明月”的太空现实.“神舟”六号飞船点火放射时，飞船处于一个加速过程，在加速过程中宇航员处于超重状态.人们把这种状态下宇航员所受支持力FN与在地表面时重力mg的比值K=FNmg称为载荷值．

(1)假设宇航员在超重状态下载荷值的最大值为K=7，飞船带着宇航员竖直向上放射时的加速度a的最大值为多少？(已知地球表面的重力加速度g=10m/s2.)

(2)“神舟”六号飞船放射胜利后，进入圆形轨道稳定运行，运转一圈的时间为T，地球的半径为R，表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，试求这一圆形轨道距离地面的高度H解：(1)由牛顿其次定律可知：FN-mg=ma，

由题意可知：k=FNmg，整理得：mg(k-1)=ma，

将k=7代入解得：a=60m/s2；

(2)设地球的质量为

M，飞船的质量为m，飞船距地面高为h，万有引力充当向心力，由牛顿其次定律得：

GMm(R+h)2=m(2πT)2(R+h)，

在地球表面旁边，重力等于万有引力，即：G(1)运用牛顿其次定律对宇航员探讨F-mg=ma，因为F=kmg，所以kmg-mg=ma，a越大，k越大，为了爱护宇航员的平安，k最大只能取7，把7代入，即得a的最大值．

(2)飞船绕地球做圆周运动所需向心力由地球对飞船的万有引力供应2019年6月13日，搭载聂海胜、张晓光、王亚平3名航天员的“神舟十号”飞船与“天宫