第05小组使用高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元测试（原卷版）

20172018学年度高一物理人教版必修2单元测试第六章万有引力与航天一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）1.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地球表面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的加速度大小为()A.0B.C.D.2.如图所示，椭圆为某行星绕太阳运动的轨道，A、B分别为行星的近日点和远日点，行星经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示．根据开普勒第二定律可知（）A.vA＞vBB.vA＜vBC.SA＞SBD.SA＜SB3.人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是（）A.卫星的速率将减小B.卫星的周期将增大C.卫星的向心加速度将增大D.卫星的向心力将减小4.某行星探测器绕行星飞行，设探测器运行的轨道半径为r，运动速率为v，当探测器在飞越该行星表面的质量密集区上空时（）A.r、v都将略为减小B.r、v都将保持不变C.r将略为减小，v将略为增大D.r将略为增大，v将略为减小5.关于万有引力定律，下列说法正确的是（）A.牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值B.万有引力定律只适用于天体之间C.万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律D.地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的6.科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”，由以上信息我们可以推知（）A.这颗行星的公转周期与地球相等B.这颗行星的第一宇宙速度与地球相等C.这颗行星受到的引力与地球的相等D.这颗行星的密度等于地球的密度7.如图所示，a为绕地球做椭圆轨道运动的卫星，b为地球同步卫星，P为两卫星轨道的切点，也是a卫星的远地点，Q为a卫星的近地点．卫星在各自的轨道上正常运行，下列说法中正确的是（）A.卫星a经过P点时的向心力与卫星b经过P点时的向心力大小相等B.卫星a经过P点时的速率一定小于卫星b经过P点时的速率C.卫星a的周期一定大于卫星b的周期D.卫星a的周期可能等于卫星b的周期8.关于地球同步通讯卫星，下列说法不正确的是（）A.所有地球同步卫星的质量都相同B.所有地球同步通讯卫星到地心的距离都相同C.同步卫星的运行轨道平面一定与赤道平面重合D.同步卫星运行的线速度大小一定小于第一宇宙速度9.2016年，“长征七号”运载火箭在文昌航天发射中心首次发射．人造地球卫星的发射速度至少应为（）A.km/sB.km/sC.km/sD.340km/s10.同重力场作用下的物体具有重力势能一样，万有引力场作用下的物体同样具有引力势能．若取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能为Ep=G（G为引力常量、m0为星球质量），设宇宙中有一个半径为R的星球，宇航员在该星球上以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的物体，不计空气阻力，经t秒后物体落回手中，则以下说法错误的是（）A.在该星球表面上以的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面B.在该星球表面上以2的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面C.在该星球表面上以2的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面D.在该星球表面上以

的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面二、多选题（本大题共5小题，共30.0分）11.如图是在牛顿著作里画出的一副原理图．图中表示出从高山上用不同的水平速度抛出的物体的轨迹．物体的速度越大，落地点离山脚越远．当速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为一颗人造地球卫星．若卫星的运动可视为匀速圆周运动，则要确定卫星的最小发射速度，需要知道（）学&科&网...学&科&网...A.引力常数、地球质量和地球半径B.引力常数、卫星质量和地球半径C.地球表面处重力加速度、地球半径D.地球表面处重力加速度、地球自转周期12.我国的“嫦娥二号”卫星已于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，取得了圆满成功．这次发射与“嫦娥一号”大为不同，它是由火箭直接发射到地月转移轨道后被月球“俘获”而进入较大的绕月椭圆轨道，又经三次点火制动“刹车”后进入近月圆轨道，在贴近月球表面的近月圆轨道上运行的周期为118分钟，又知道月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g=10m/s2，仅利用以上数据可以计算出（）A.月球对“嫦娥二号”的引力B.月球上的第一宇宙速度C.月球的质量和密度D.“嫦娥二号”的质量13.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB．两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方（r3）与运行周期的平方（T2）的关系如图所示；T0为星环绕行星表面运行的周期．则（）A.行星A的质量大于行星B的质量B.行星A的密度小于行星B的密度C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度D.当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度14.假设地球和金星都绕太阳做匀速圆周运动，已知金星到太阳的距离小于地球到太阳的距离，那么（）A.地球公转的线速度大于金星公转的线速度B.地球公转的角速度大于金星公转的角速度C.地球公转的周期大于金星公转的周期D.地球公转的加速度小于金星公转的加速度15.2018年我国即将发射“嫦娥四号”登月探测器，将首次造访月球背面，首次实现对地对月球中继通信，若“嫦娥四号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近似月点为15km的椭圆轨道II，由近月点Q登月，如图所示，关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（）A.沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道IIB.沿轨道II运行的周期大于沿轨道I运行的周期C.在轨道I，II上的P点的加速度相等D.沿轨道II运行时，在P点的速度大于在O点的速度三、计算题（本大题共3小题，共30.0分）16.宇航员驾驶一艘宇宙飞船飞临X星球，然后在该星球上做火箭发射实验．微型火箭点火后加速上升4s后熄火，测得火箭上升的最大高度为80m，若火箭始终在垂直于星球表面的方向上运动，火箭燃料质量的损失及阻力忽略不计，且已知该星球的半径为地球半径的，质量为地球质量的1/8，地球表面的重力加速度g0取10m/s2．(1)求该星球表面的重力加速度；(2)求火箭点火加速上升时所受的平均推力与其所受重力的比值；(3)若地球的半径为6400km，求该星球的第一宇宙速度．17.已知地球的质量m=6.0×1024kg，太阳的质量M=2.0×1030kg，地球绕太阳公转的轨道半径r=1.5×1011m，将地球绕太阳的运动看做匀速圆周运动，引力常量G=6.67×1011N•m2/kg2，求：（结果保留两位有效数字）(1)太阳对地球的引力大小F；(2)地球绕太阳运转的线速度大小v．18.如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡上另一点Q，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R，万有引力常量为G，求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的第一宇宙速度v．20172018学年度高一物理人教版必修2单元测试第六章万有引力与航天一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）1.宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地球表面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的加速度大小为()A.0B.C.D.【答案】B【解析】对飞船受力分析知，所受到的万有引力提供匀速圆周运动的向心力，等于飞船所在位置的重力，即，可得飞船的重力加速度为，故选B。【考点定位】万有引力定律的应用。视频2.如图所示，椭圆为某行星绕太阳运动的轨道，A、B分别为行星的近日点和远日点，行星经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示．根据开普勒第二定律可知（）A.vA＞vBB.vA＜vBC.SA＞SBD.SA＜SB【答案】A【解析】【分析】熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等．第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．【详解】C、D、对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故有，C，D均错误。A、B、A点和B点附近的面积近似为三角形的面积，有，因行星到太阳的连线，则可知vA＞vB，故A正确，B错误。故选A。【点睛】开普勒关于行星运动的三定律是万有引力定律得发现的基础，是行星运动的一般规律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键．3.人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此进程中，以下说法中正确的是（）A.卫星的速率将减小B.卫星的周期将增大C.卫星的向心加速度将增大D.卫星的向心力将减小【答案】C【解析】【详解】根据得，v=，a=，T=，知轨道半径减小，速率增大，周期变小，向心加速度增大，根据F=知，向心力增大．故C正确，A、B、D错误．故选C。【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，知道线速度、向心加速度、周期与轨道半径的关系．4.某行星探测器绕行星飞行，设探测器运行的轨道半径为r，运动速率为v，当探测器在飞越该行星表面的质量密集区上空时（）A.r、v都将略为减小B.r、v都将保持不变C.r将略为减小，v将略为增大D.r将略为增大，v将略为减小【答案】C【解析】试题分析：当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时，受到的万有引力即向心力会变大，故探测器的轨道半径会减小，由v＝得出运行速率v将增大，故选考点：考查天体运动点评：难度较小，能够区分开稳定运动和变轨运行线速度的大小变化和比较视频5.关于万有引力定律，下列说法正确的是（）A.牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值B.万有引力定律只适用于天体之间C.万有引力的发现，揭示了自然界一种基本相互作用的规律D.地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的【答案】C【解析】试题分析：牛顿提出了万有引力定律，而万有引力恒量是由卡文迪许测定的，故A错误；万有引力定律适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力，是自然界一种基本相互作用的规律，故B错误，C正确；根据万有引力公式可知，在近日点的距离比远日点的距离小，所以在近日点万有引力大，故D错误。考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】对于物理学上重要实验、发现和理论，要加强记忆，这也是高考考查内容之一．从公式的适用条件、物理意义、各量的单位等等全面理解万有引力定律公式．6.科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”，由以上信息我们可以推知（）A.这颗行星的公转周期与地球相等B.这颗行星的第一宇宙速度与地球相等C.这颗行星受到的引力与地球的相等D.这颗行星的密度等于地球的密度【答案】A【解析】【详解】A、由题意可知，这颗行星与地球的公转半径相等，周期相等，线速度大小相等，故A正确。B、由于这颗行星质量与地球质量关系未知，半径关系未知，根据v=，无法比较第一宇宙速度，故B错误。C、由于这颗行星质量与地球质量关系未知，无法比较受到的万有引力，故C错误。D、由于这颗行星质量与地球质量关系未知，半径关系未知，无法比较密度，故D错误。故选A。【点睛】本题属于信息题，能够从题干中挖掘有用信息是解决本题的关键，注意本题中地球和该行星质量和半径关系未知。7.如图所示，a为绕地球做椭圆轨道运动的卫星，b为地球同步卫星，P为两卫星轨道的切点，也是a卫星的远地点，Q为a卫星的近地点．卫星在各自的轨道上正常运行，下列说法中正确的是（）A.卫星a经过P点时的向心力与卫星b经过P点时的向心力大小相等B.卫星a经过P点时的速率一定小于卫星b经过P点时的速率C.卫星a的周期一定大于卫星b的周期D.卫星a的周期可能等于卫星b的周期【答案】B【解析】卫星a在P点将做近心运动，故万有引力大于向心力，而卫星b在P点万有引力充当向心力，故两者的向心力一定不同，A错误；卫星a在P点需要加速才能逃逸到卫星b的轨道上，所以卫星a经过P点时的速率一定小于卫星b经过P点时的速率，B正确；从P点到Q点a的速率增大，所以大于b的速度，又知道a的一半周长小于b的一半周长，故a的周期一定小于b的周期，CD错误；【点睛】本题的A选项容易出错，需要知道卫星做椭圆运动，在近地点万有引力小于向心力，做离心运动，在远地点，万有引力大于向心力，做近心运动．在判断周期时，由于不是做圆周运动，故不能根据判断比较，8.关于地球同步通讯卫星，下列说法不正确的是（）A.所有地球同步卫星的质量都相同B.所有地球同步通讯卫星到地心的距离都相同C.同步卫星的运行轨道平面一定与赤道平面重合D.同步卫星运行的线速度大小一定小于第一宇宙速度【答案】A【解析】【详解】A、根据G=m可知，卫星的质量m在等式两边约去了，同步卫星的质量可以不等，故A错误。B、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，其周期为24h，根据v=，可知，所有地球同步通讯卫星到地心的距离都相同，故B正确。C、它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的．同步卫星运行轨道只能位于地球赤道平面上的圆形轨道，故C正确。D、根据万有引力提供向心力，列出等式：G=m，得v=．可求出7900m/s是第一宇宙速度，也是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度．而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度7900m/s．故D正确。本题选择错误的故选A。【点睛】本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心；同步卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期．9.2016年，“长征七号”运载火箭在文昌航天发射中心首次发射．人造地球卫星的发射速度至少应为（）A.km/sB.km/sC.km/sD.340km/s【答案】B【解析】物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，大小为；在地面附近发射飞行器，如果速度等于，飞行器恰好做匀速圆周运动，如果速度小于，就出现万有引力大于飞行器做圆周运动所需的向心力，做近心运动而落地，所以发射速度不能小于，故选项B正确。点睛：第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初发射速度。10.同重力场作用下的物体具有重力势能一样，万有引力场作用下的物体同样具有引力势能．若取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为r时的引力势能为Ep=G（G为引力常量、m0为星球质量），设宇宙中有一个半径为R的星球，宇航员在该星球上以初速度v0竖直向上抛出一个质量为m的物体，不计空气阻力，经t秒后物体落回手中，则以下说法错误的是（）A.在该星球表面上以的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面B.在该星球表面上以2的初速度水平抛出一个物体，物体将不再落回星球表面C.在该星球表面上以2的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面D.在该星球表面上以

的初速度竖直抛出一个物体，物体将不再落回星球表面【答案】D【解析】物体做竖直上抛运动，则有：v0=g×，解得星球表面重力加速度为：，设星球半径为R，卫星绕星球表面做圆周运动，万有引力等于重力提供向心力：m=mg，解得：，此为最大的环绕速度，也是最小的发射速度，故以此速度或超过此速度水平抛出，都不会落回地面，故AB正确；若竖直上抛，设速度为v′时，卫星绕星球表面运动时，由机械能守恒定律得：，又=mg，解得：v′=2故D正确，C错误；本题选错误的，故选C.点睛：此题是运动问题与万有引力的结合，首先要根据竖直上抛运动，求出星球表面的重力加速度；卫星绕星球表面做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可以求出水平抛出的速度；将物体竖直上抛时，卫星机械能守恒，由机械能守恒定律求出竖直上抛的速度．二、多选题（本大题共5小题，共30.0分）11.如图是在牛顿著作里画出的一副原理图．图中表示出从高山上用不同的水平速度抛出的物体的轨迹．物体的速度越大，落地点离山脚越远．当速度足够大时，物体将环绕地球运动，成为一颗人造地球卫星．若卫星的运动可视为匀速圆周运动，则要确定卫星的最小发射速度，需要知道（）学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...A.引力常数、地球质量和地球半径B.引力常数、卫星质量和地球半径C.地球表面处重力加速度、地球半径D.地球表面处重力加速度、地球自转周期【答案】AC【解析】卫星的最小发射速度等于环绕地球表面运动的线速度，，A对；12.我国的“嫦娥二号”卫星已于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，取得了圆满成功．这次发射与“嫦娥一号”大为不同，它是由火箭直接发射到地月转移轨道后被月球“俘获”而进入较大的绕月椭圆轨道，又经三次点火制动“刹车”后进入近月圆轨道，在贴近月球表面的近月圆轨道上运行的周期为118分钟，又知道月球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的1/6，万有引力常量为G，地球表面重力加速度为g=10m/s2，仅利用以上数据可以计算出（）A.月球对“嫦娥二号”的引力B.月球上的第一宇宙速度C.月球的质量和密度D.“嫦娥二号”的质量【答案】BC【解析】试题分析：卫星在近月圆轨道上绕月运行时，由重力提供向心力，则向心加速度近似等于月球表面的重力加速度，由，已知T，，可求得月球的半径；因为不知道嫦娥二号的质量，故无法求得月球对嫦娥二号的引力，故A错误；月球上的第一宇宙速度即为近月卫星的速度，设为，则，T已知，R由上可求出，所以可以求出月球上的第一宇宙速度，故B正确；根据万有引力等于向心力，得：，得月球的质量：，可求得月球的质量M，并能求出月球的密度，故C正确；根据万有引力提供圆周运动向心力可求得中心天体的质量，不可以求出环绕天体的质量，故D错误。考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用【名师点睛】卫星在近月圆轨道上绕月运行时，向心加速度近似等于月球表面的重力加速度，由，可求得月球的半径，月球上的第一宇宙速度即为近月卫星的速度，由圆周运动的规律求解；根据万有引力等于向心力列式，分析能否求出月球的质量和密度。13.假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，半径分别为RA和RB．两颗行星周围卫星的轨道半径的三次方（r3）与运行周期的平方（T2）的关系如图所示；T0为星环绕行星表面运行的周期．则（）A.行星A的质量大于行星B的质量B.行星A的密度小于行星B的密度C.行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度D.当两行星的卫星轨道半径相同时，行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速度【答案】AD【解析】A、根据万有引力提供向心力得出：，得：，根据图象可知，A的比B的大，所以行星A的质量大于行星B的质量，故A正确；B、根图象可知，在两颗行星表面做匀速圆周运动的周期相同，密度，所以行星A的密度等于行星B的密度，故B错误；C、第一宇宙速度，A的半径大于B的半径，卫星环绕行星表面运行的周期相同，则A的第一宇宙速度大于行星B的第一宇宙速度，故C错误；D、根据，得，当两行星的卫星轨道半径相同时，A的质量大于B的质量，则行星A的卫星向心加速度大于行星B的卫星向心加速，故D错误。故选AD.【点睛】要比较一个物理量大小，我们应该把这个物理量先表示出来，在进行比较．向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．14.假设地球和金星都绕太阳做匀速圆周运动，已知金星到太阳的距离小于地球到太阳的距离，那么（）A.地球公转的线速度大于金星公转的线速度B.地球公转的角速度大于金星公转的角速度C.地球公转的周期大于金星公转的周期D.地球公转的加速度小于金星公转的加速度【答案】CD【解析】【详解】A、由牛顿第二定律得：，解得，由于，则，故A错误。B、由牛顿第二定律得：，解得，由于，则，故B错误。C、由牛顿第二定律得：，解得：，由于，则，故C正确。D、由牛顿第二定律得：，解得：，由于，则，故D正确。故选CD。【点睛】本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力是解题的前提，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题，15.2018年我国即将发射“嫦娥四号”登月探测器，将首次造访月球背面，首次实现对地对月球中继通信，若“嫦娥四号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近似月点为15km的椭圆轨道II，由近月点Q登月，如图所示，关于“嫦娥四号”，下列说法正确的是（）A.沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道IIB.沿轨道II运行的周期大于沿轨道I运行的周期C.在轨道I，II上的P点的加速度相等D.沿轨道II运行时，在P点的速度大于在O点的速度【答案】AC【解析】A.在轨道I上的P点，嫦娥四号做圆周运动，万有引力等于向心力，在轨道Ⅱ上的P点，卫星做近心运动，万有引力大于向心力，可知沿轨道I运动至P时，需减速才能进入轨道Ⅱ，故A正确；B.根据开普勒第三定律得,=C，由于轨道Ⅱ的半长轴小于轨道I的半径，则嫦娥四号沿轨道Ⅱ运行的周期小于沿轨道I运行的周期，故B错误；C.根据牛顿第二定律得,a=F/m=，在轨道I、II上的P点的加速度相等，故C错误；D.在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做正功，根据动能定理知，动能增加，重力势能减小，在P点的速度小于在Q点的速度，故