2022年高一物理下学期万有引力与航天单元测试人教新课标版必修2

2022—2022学年度下学期高一物理单元测试（1）[新课标版]命题范围万有引力与航天本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分，考试时间90分钟，满分100分。第Ⅰ卷（选择题，48分）一、此题共12小题：每题4分，共48分．在每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，有选错的或不答的得0分．1．万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——“地上物理学”和“天上物理学”的统一．它表明天体运动和地面上物体的运动按照相同的规律．牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动；此外，还应用到了其余的规律和结论，其中有（）A．牛顿第二定律B．牛顿第三定律C．开普勒的研究成就D．卡文迪许经过扭秤实验得出的引力常数2．两个质量平均的球体相距较远的距离r，它们之间的万有引力为10-8N．若它们的质量、距离都增加为原来的2倍，则它们间的万有引力为（）A．4×10-8NB．10-8NC．2×10-8ND．10-4N3．两个质量为M的星体，其连线的垂直平分线为的物体从O沿O9km200Km100Km1700Km19191818年5月11日181819200919gR2RgR2gR2gR2v1Ra1ra1R2v1Rkm7.9km11.2km7.9v2v2RRRra2Ra2r2v27.9vvv2rkmr3a2b2c，b的单位是，c的单位是m/2，则：（）42A．a是地球半径，b是地球自转的周期，C是地球表面处的重力加快度；B．a是地球半径。b是同步卫星绕地心运动的周期，C是同步卫星的加快度；C．a是赤道周长，b是地球自转周期，C是同步卫星的加快度D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，C是地球表面处的重力加快度。第Ⅱ卷（选择题，52分）二、此题共2小题：每空3分，共9分，把答案填在相应的横线上或括号内．13．地核的体积约为整个地球体积的16%，地核的质量约为地球质量的34%，试估算地核的平均密度为_________g/m3（结果取两位有效数字，R地=×106m,G=×10-11N·rn2/g2，g=10m/2）14．（2022·海南高考）设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速率为v，则太阳的质量可用v、R和引力常量G表示为__________．太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速率约为地球公转速率的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2×109倍．为了大略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有的恒星质量都集中在银河系中心．且银河系中恒星的平均质量约等于太阳的质量，则银河系中恒星数目约为________三、此题共4小题，15题9分，16题10分，17、18题各12分，共43分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．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．15．在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假定着陆器第一次落到火星表面弹起后，抵达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的平均球体。16．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的1/2．若在地球上高h处平抛一物体，水平射程为60m，则在该星球上从同样的高度和同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少17．我们的银河系中的恒星大概四分之一是双星．有一种双星，质量分别为m1和m2的两个星球，绕同一圆心做匀速圆周运动．它们之间的距离恒为L，不考虑其他星体的影响．两颗星的轨道半径和周期各是多少18．如下图，是飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图，它记录了“神舟”七号飞船在地球表面垂直投影的地点变化。图中表示在一段时间内飞船绕地球沿圆周匀速飞翔了四圈，①、②、③、④为依次飞经中国和太平洋地域的四条轨迹，图中分别标出了各地的经纬度（如：轨迹①经过赤道时的经度为西经°，绕行一圈后轨迹②再次经过赤道时的经度为180°）。（1）为什么①、②、③、④四条轨迹在赤道上的投影点都偏西（2）根据图示的信息，能够计算出飞船的周期约为多少分钟“神舟”七号搭载的宇航员在24h内能够看到的日夕阳出次数为多少3）若某时刻飞船飞经赤道上空时，在其正上方恰巧有一颗地球同步卫星，试剖析飞船可否再次处于该同步卫星的正下方如果能，起码需要多长时间4）飞船运行轨道与地球同步卫星轨道的半径之比是多少（能够保存根号）参照答案一、选择题：序号123456正确ABCBDCADBC答案1．ABC解析：对行星，绕恒星做匀速圆周运动。设恒星质量为

789101112DCABCDADM，行星的质量为m，轨道半径为r，周42期为T。则由开普勒第三定律有T2/r3=①由牛顿第二定律有，恒星对行星的引力F=ma=mr②联T2立以上二式得F=42m③即F∝m；F∝1/r2显然，行星对恒星的引力F＇∝M，F＇∝1/r2。由牛顿kr2第三定律有，行星对恒星的引力F＇=F，故F∝m，F∝M，F∝1/r2，即F=GmMr28．C解析：“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月作圆周运动，由万有引力提供向心力有GMm＝mV2可得V＝R2RGMR

（M为月球质量），它们的轨道半径分R1＝1900Km、R2＝1800Km，则v1：v2＝R2。R1MmMmv29．A解析：在地面上时有mgGR2①，在轨道上时有G(Rh)2m②，由①②联立求得RhgR2R选项A正确。hv210．B解析：地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随处球自转的角速度相同，由a12r;a22R可得，a1=r，B项正确；关于地球同步卫星和以第一宇宙速度运动的近地卫星，由万有引力提供加a2Rv12GMv22GMv1=R，D项正确。速度，即mm;mm，得rrr2RR2v211．CD（此题考察学生对第一宇宙速度的理解，以及对卫星能沿椭圆轨道运动条件的理解。此题极易错选）12．AD由万有引力定律导出人造地球卫星运转半径的表达式，再将其与题给表达式中各项对照，以明确式中各项的物理意义。二、填空题：13．×10414．v2R×1011个G三、计算题：15．（9分）以g＇表示火星表面邻近的重力加快度，M表示火星的质量，m表示火星的卫星的质量，m＇表示火星表面出某一物体的质量，由万有引力定律和牛顿第二定律，有GMmmg，r02GMmm(2)2r（4分）r2T设v表示着陆器第二次落到火星表面时的速度，它的竖直分量为v1，水平分量仍为v0，有v122gh，vv12v02（4分）由以上各式解得v82hr3v02（1分）T2r0216．（10分）解：设星球的质量为M1，半径为R1，表面的重力加快度为g′，地球的质量为M2，半径为R2，表面的重力加快度为g，则在星球表而的物体GM1mmg（1分）R12GM2mmg（1分）在地球表面的物体R22则重力加快度之比为gM1R229436（2分）gM2R121平抛物体时=vt，h1gt2，所以sv2h（2分）2gs1g1（2分）则水平射程之比g6s2星球表面的水平射程，s1s10m（2分）16217．（12分）解：设m1的轨道半径为R1，m2的轨道半径为R2。由于它们之间的距离恒定，因此双星在空间的绕向一定相同，同时角速度和周期也都相同．由向心力公式可得：对m1，Gm1m22①（2分）L2m1R1对m2，Gm1m22②（2分）L2m2R2由①②式可得：m1R1=m2R2又因为R1十R2=L,所以R1m2L（2分）m1m2R2m1L（2分）m1m2将2，R1m2L①式可得：Tm1代入m2m1m2m2L42（2分）GL2m1m1m2T2所以T42L32LL（2分）Gm1m2Gm1m218．（12分）解析：（1）从上图看，飞船是由发射场升空向东南方向运动，其轨道平面与赤道平面有一定的夹角。在飞船运动的每个周期内，由于地球自转（自西向东转），所以飞船轨迹在赤道上的投影点会向西移动。（2分）（2）飞船飞翔一周，地球自转°，故飞翔周期为T22.524h=（2分）360飞船绕行到地球向阳的地区，阳光能照射到它时为日间，当飞到地球背阳的地区，阳光被地球挡住时就是黑夜。宇航员在24h内看到日出日落次数应为n=24/=16。（2分）（3）同步卫星24h转一周且相对地面是静止的，而飞船的运行周