第七章万有引力基础章节测试题-2021-2022学年高一下学期物理人教版必修第二册Word版含解析

第七章万有引力章节基础练习一、单选题1．2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（）A．在“天宫”中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体C．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间D．“天宫”能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同2．若地球质量为月球质量的81倍，地球表面重力加速度为月球表面重力加速度的6倍。则地球和月球的密度之比为（）A． B． C． D．3．我国发射的“嫦娥五号”月球探测器，先在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要24小时），然后，经过变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”，最后奔向月球。若将探测器在上述三个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，且忽略探测器质量的变化，则探测器每次变轨完成后与变轨前相比（）A．动能增大，势能减小B．动能增大，势能增大C．动能减小，势能减小D．动能减小，势能增大4．据报道，中国空间站分别在2021年7月1日和10月21日进行两次机动变轨，原因是空间站受到美国星链卫星靠近的威胁，触发了空间站的“紧急避碰”的指令，改变轨道以回避正在接近的卫星。正常运行时，星链卫星的轨道高度是在到之间，而中国空间站的在轨高度是。已知地球半径为，引力常量为。下列判断正确的是（）A．中国空间站的向心力大于星链卫星的向心力B．中国空间站的运行周期小于星链卫星的运行周期C．中国空间站如果机动变轨到更高轨道需使空间站减速D．由题目所给数据可以计算出地球的密度5．某天体的质量约为地球的4倍，半径约为地球的一半，若从地球上高h处平抛一物体，射程为L，则在该天体上，从同样高处以同样速度平抛同一物体，其射程为（）A． B． C． D．6L6．“天宫课堂”在2021年12月9日正式开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课，王亚平说他们在距离地球400km的空间站中一天内可以看到16次日出。已知地球半径为6400km，万有引力常数，忽略地球的自转。若只知上述条件，则不能确定的是（）A．空间站的加速度B．地球的第一宇宙速度C．空间站与地球的万有引力D．地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值7．2021年5月22日10点40分，中国火星探测器“天问一号”的火星车祝融号着陆火星表面。设想未来某天人类乘坐载人飞船到火星上开展科学实验：在距火星表面附近h处无初速释放一个小球，经时间t落至火星。已知火星的半径为R、引力常量为G，忽略火星自转，下列说法正确的是（）A．火星表面加速度为B．火星的平均密度为C．火星的第一宇宙速度为D．宇宙飞船绕火星做圆周运动的周期不小于8．2021年，我国载人航天工程实施了5次发射任务，空间站组合体稳定运行在轨道半径约6761km的近圆轨道。已知引力常量和地球质量，则可以估算的物理量是（）A．地球的密度 B．空间站的加速度C．空间站的质量 D．空间站的动能9．2021年10月16日神舟十三号飞船顺利将3名航天员送入太空，并与天和核心舱对接。已知核心舱绕地球运行近似为匀速圆周运动，离地面距离约为390km，地球半径约为6400km，地球表面的重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（）A．核心舱的向心加速度小于gB．核心舱运行速度大于7.9km/sC．由题干条件可以求出地球的质量D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱的速度会越来越小10．如图所示，a、b、c均为地球卫星，且是地球同步卫星，c是与赤道共面的某近地卫星，是静止在地球赤道地面上的一个物体，以下关于a、b、c、d四者的线速度、角速度、周期以及向心加速度的大小关系正确的是（）A．B．C．D．11．2021年的10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空，并于6时56分完成载人飞船与空间站组合体的自主快速交会对接，这次我们的三名宇航员将在太空中驻扎半年之久。已知空间站在距离地球约的高度，每90分钟绕地球一圈，1天之内将经历16次日出日落。下列说法正确的是（）A．知道空间站的周期、轨道高度和引力常量G，可求出空间站质量B．仅知道空间站的周期、轨道半径和引力常量G，可求出地球的质量C．空间站的运行角速度小于地球同步卫星运行的角速度D．空间站内宇航员处于完全失重状态，地球对空间站内的宇航员没有引力作用12．2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（）A．卫星的运行速度为2πRTB．地球表面的重力加速度为C．地球的质量为D．地球的第一宇宙速度为二、多选题13．“格利泽581d”是一颗太阳系外行星，距离地球约20.5光年，位于适居带当中，这意味着它可能有液态水或生物存在，被认为是一颗“超级地球”。它的质量约为地球质量的8倍，直径约为地球直径的1.5倍。已知地球表面的重力加速度为g，地球的第一宇宙速度为v，将“格利泽581d”视为球体，下列说法正确的是（）A．“格利泽581d”的第一宇宙速度为B．“格利泽581d”表面的重力加速度为C．环绕“格利泽581d”表面运行的卫星周期小于环绕地球表面运行的卫星周期D．从地球发射一个“格利泽581d”探测器，需要的最小发射速度等于地球的第二宇宙速度14．如图所示，、两颗卫星分别绕地球做圆轨道运动和椭圆轨道运动，、两点分别为卫星椭圆轨道的近地点、远地点。则（）A．卫星的运行周期可能为1小时B．卫星从点到的过程中，速度变化越来越快C．两颗卫星受到地球的引力大小有时可能相等D．卫星、与地心的连线在相同的时间内所扫过的面积相同15．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道III；神舟十二号飞船处于半径为r1的圆轨道I，运行周期为T1，通过变轨操作后，沿椭圆轨道II运动到B处与天和核心舱对接。则神舟十二号飞船（）A．在轨道I和轨道II运动经过A点时速度大小相同B．沿轨道II从A运动到对接点B过程中，速度不断减小C．沿轨道Ⅱ运行的周期为D．沿轨道I运行的周期大于天和核心舱沿轨道III运行的周期16．火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆，已知火卫一的周期为7小时39分，火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比（）A．火卫一受到的引力较大 B．火卫二的角速度较大C．火卫一的运动速度较大 D．火卫二的加速度较小三、填空题17．（1）按照狭义相对论的观点，在太空中“迎着”光飞行的宇宙飞船上，观察者测得的光速___________（选填“大于”、“等于”、“小于”，其中为真空中的光速）。（2）由于狭义相对论效应，北斗卫星导航系统卫星上的原子钟会因为高速运动而导致时间___________（选填“变慢”或“变快”），这些时钟如果不加以校正的话，系统每天将累积很大的定位误差，因此，这些卫星的软件需要计算和抵消相对论效应，确保定位准确。18．秒针、分针、时针的角速度之比为___________；第三宇宙速度为___________。四、解答题19．尽管牛顿是伟大的物理学家，但他当时提出的万有引力定律却不能被所有人理解，甚至18世纪时有人画了一幅讽刺万有引力定律的漫画。从这一事件出发，谈谈对科学探索过程的认识。20．若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处，以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R。求该行星的半径。参考答案：1．B【解析】A．在“天宫”中宇航员仍然要受到地球引力，但是由于处于完全失重状态，使得处于漂浮状态，选项A错误；B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体，选项B正确；C．根据可知，“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，选项C错误；D．根据可知“天宫”绕地球运行的角速度大于地球同步卫星的角速度，而同步卫星的角速度等于自转的角速度，可知“天宫”绕地球运行角速度大于地球自转角速度，选项D错误。故选B。2．D【解析】根据解得解得

可得故选D。3．D【解析】根据万有引力提供向心力可得则根据题意可知，探测器每次变轨完成后与变轨前相比，轨道半径变大，根据万有引力提供向心力可得可知探测器每次变轨完成后与变轨前相比速度减小，则动能减小，每次变轨过程中，引力做负功，则势能增加，故ABC错误D正确。故选D。4．B【解析】A．根据万有引力提供向心力有因中国空间站与星链卫星质量未知，故向心力不可比较，故A错误；B．根据万有引力提供向心力有可得中国空间站轨迹半径小于星链卫星的轨道半径，则中国空间站的运行周期小于星链卫星的运行周期，故B正确；C．中国空间站如果机动变轨到更高轨道，需要做离心运动，则应该加速，故C错误；D．根据万有引力提供向心力有可得则地球的密度为可知根据题目所给数据，不可以计算出地球的密度，故D错误。故选B。5．B【解析】地球表面质量为m的物体所受万有引力等于重力，即所以地球表面的重力加速度为由题意可知该天体表面的重力加速度为在地球表面平抛物体时，有在该天体表面从同样高处以同样速度平抛同一物体时，其射程为故选B。6．C【解析】A．根据一天内可以看到16次日出可以求得空间站的周期T1，并且地球半径R和空间站轨道高度h均已知，进而可求得空间站的加速度为

①故A不符合题意；B．设地球的第一宇宙速度为v，质量为m的物体绕地球表面以第一宇宙速度v运行，根据牛顿第二定律有

②设空间站质量为m1，对空间站同理有

③联立①②③可得

④故B不符合题意；C．由于空间站的质量未知，所以无法求得空间站与地球的万有引力，故C符合题意；D．空间站的线速度大小为

⑤联立①③⑤解得

⑥设地球同步卫星的周期为T2，同理可得其线速度大小为

⑦地球同步卫星与空间站的线速度大小的比值为

⑧故D不符合题意。故选C。7．D【解析】AB．根据自由落体运动，可得火星表面的重力加速度为根据万有引力提供重力有解得火星的平均密度为故A、B错误；C．根据万有引力提供向心力有解得故C错误；D．宇宙飞船绕火星做圆周运动的周期为，则有解得则轨道半径越大其周期越长，则最短周期为故D正确。故选D。8．B【解析】A．由于地球的半径未知，故地球的密度不可估算，故A错误；B．由万有引力提供向心力解得故空间站的加速度可以估算，故B正确；CD．空间站的质量不可求出，空间站的动能也不可估算，故CD错误。故选B。9．A【解析】A．核心舱所处的重力加速度为，根据万有引力定律和牛顿第二定律而在地面处由于核心舱做匀速圆周运动，核心舱在该处的万有引力提供向心力，重力加速度等于向心加速度，因此向心加速度小于g，A正确；B．根据可知轨道半径越大，运行速度越小，在地面处的运行速度为7.9km/s，因此在该高度处的运行速度小于7.9km/s，B错误；C．根据从题干信息无法知道G的值，因此无法求出地球的质量，C错误；D．考虑到稀薄大气的阻力，无动力补充，核心舱逐渐做近心运动，轨道半径逐渐减小，运行速度会越来越大，D错误。故选A。10．A【解析】BD．同步卫星的周期和地球赤道上物体的周期相同，所以对于围绕地球运动的卫星，由可得可得所以有由可得故BD错误；A．由可得对于围绕地球转动的卫星，由可得得则故A正确；C．由可得对于围绕地球转动的卫星，由可得可得则故C错误。故选A。11．B【解析】设地球质量为，地球半径为，空间站的质量为，绕地球的周期为、轨道高度为，则轨道半径为AB．若知道空间站的周期、轨道高度、轨道半径和引力常量G，根据可知空间站的质量被约掉，无法求出；但若知道空间站的周期、轨道半径和引力常量G，则可求得地球质量为故A错误，B正确；C．空间站每90分钟绕地球一圈，空间站的运行周期小于地球同步卫星运行的周期24h，根据可知，空间站的运行角速度大于地球同步卫星运行的角速度，故C错误；D．地球对空间站内的宇航员的万有引力不为零且提供向心力，从而使得空间站内宇航员处于完全失重状态，故D错误。故选B。12．B【解析】A．根据得卫星的运行速度为故A错误；C．卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设地球的质量为M，卫星的运行速度为v，根据牛顿第二定律有整理可得故C错误；B．在地球表面，根据万有引力和重力的关系可得解得故B正确；D．在地球表面附近物体的重力等于物体受到的万有引力，设地球表面的重力加速度为g，地球的第一宇宙速度为v1，有解得故D错误。故选B。13．AC【解析】依题意，可知“格利泽581d”的质量与地球质量关系为“格利泽581d”的直径约为地球直径的1.5倍，即“格利泽581d”的半径为地球半径的1.5倍，即A．根据第一宇宙速度的定义，可得“格利泽581d”的第一宇宙速度大小为可得故A正确；B．根据可得“格利泽581d”表面的重力加速度为故B错误；C．根据所以可得环绕“格利泽581d”表面运行的卫星周期小于环绕地球表面运行的卫星周期，故C正确；D．由于“格利泽581d”是一颗太阳系外行星，根据宇宙速度的定义，可知从地球上发射一个“格利泽581d”探测器，需要的最小发射速度显然一定大于地球的第二宇宙速度，故D错误。故选AC。14．BC【解析】A．近地卫星的周期是所有卫星中运行周期最小的，约等于85min，所以A错误；B．卫星从点到的过程中，地球对其引力越来越大，加速度越来越大，所以速度变化越来越快，故B正确；C．两颗卫星离地心的距离不等（离地心的距离还在变化），但两卫星质量未知，所以受到地球的引力大小有时可能相等，故C正确；D．根据开普勒第二定律可知，同一颗卫星在运动过程中与地心连线在相同时间内扫过的面积相等，故D错误；故选BC。15．BC【解析】A．飞船在A点从轨道I变轨到轨道II时，需要加速运动，所以在轨道I和轨道II运动经A点时速度大小不相同，A错误；B．沿轨道II从A运动到对接点B过程中，由开普勒第二定律可知，速度不断减小，B正确；C．由开普勒第三定律可得沿轨道Ⅱ运行的周期为C正确；D．由地球引力提供向心力可得由此可知，运动的轨道半径越大，周期越大，因此沿轨道I运行的周期小于天和核心舱沿轨道III运行的周期，D错误。故选BC。16．CD【解析】根据万有引力提供圆周运动向心力有：=m得卫星周期为：T=v=a=知半径大的周期大，半径小的周期小，所以可知火卫一的半径小于火卫二的半径．A．两卫星的质量未知，无法比较万有引力大小，故A错误；BCD．因为火卫一的半径小于火卫二的半径，故火卫二的角速度小，运动速度小，加速度小，即火卫一的运动速度大，故CD正确，B错误。故选CD。17．

等于

变慢【解析】（1）[1]根据狭义相对论的观点：光速不变原理，即光速的大小与光源以及观察者的运动无关，所以观察者测出的光速都是c