第07小组使用高一物理（人教版）必修二第六章万有引力与航天单元巩固（原卷版）

20172018学年度高一物理（人教版）必修二第六章万有引力与航天单元巩固一、单选题（本大题共10小题，共分）1.2016年10月19日凌晨3点31分，在离地球393公里的轨道上飞行了一个多月、绕地球500多圈的“天宫二号”终于等来了他的小伙伴——“神舟十一号”，他们在太空牵手，完成了交会对接，航天员景海鹏和陈冬进入天宫二号。交会对接前“天宫二号”和“神舟十一号”均绕地球做匀速圆周运动，其轨道如图所示。关于交会对接前“天宫二号”和“神州十一号”各自的运行情况，下列说法中正确的是学+科+网...学+科+网...A.神舟十一号的运行速度小于天宫二号的运行速度B.神舟十一号的运行周期小于天宫二号C.神舟十一号和天宫二号的速度都大于地球的第一宇宙速度D.神舟十一号必须减速才能与天宫二号交会对接2.关于行星绕太阳运动，下列叙述不正确的是（）A.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小B.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小C.绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等D.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处3.以下说法中错误的是（）A.第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小发射速度B.第二宇宙速度是物体能够摆脱地球引力束缚的最小速度C.第三宇宙速度是物体能够摆脱太阳引力束缚的最小速度D.第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度4.如图所示，2017年4月22日12时23分，我国成功发射的天舟一号货运飞船与运行在距地面393km、可视为圆轨道上的天宫二号空间实验室首次完成自动交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道运动，与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（）A.速率变大B.周期变大C.向心加速变大D.向心力变大5.某赤道平面内的卫星自西向东飞行绕地球做圆周运动，该卫星离地高度为h（h的高度小于地球同步卫星的高度），赤道上某人通过观测，前后两次出现在人的正上方最小时间间隔为t，已知地球的自转周期为T0，地球的质量为M，引力常量为G，由此可知地球的半径为（）A.B.hC.D.h6.两个质点相距r时，它们之间的万有引力为F，若它们间的距离缩短为，其中一个质点的质量变为原来的2倍，另一质点质量保持不变，则它们之问的万有引力为()A.2FB.4FC.8FD.16F7.冥王星与其附近的另一星体“卡戎”可视为双星系统，质量比约为7∶1，两星体绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知，冥王星绕O点运动的()A.轨道半径约为卡戎的B.角速度大小约为卡戎的C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍8.观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ（弧度），如图所示。已知引力常量为G，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，由此可推导月球的质量为（

）A.B.C.D.9.地球的质量和半径分别是火星的10倍和2倍，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度为（）A.gB.gC.gD.5g10.我国的“天宫一号”航天器绕地球运动可看作匀速圆周运动．若其运动周期为T，线速度为v，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.飞船运动的轨道半径为B.飞船运动的加速度为C.地球的质量为D.飞船的质量为二、多选题（本大题共5小题，共分）11.某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是()A.飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B.飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于轨道2上经过P点的速度C.轨道2的半径小于地球同步卫星的轨道半径D.飞船在轨道1上运行经过P点的加速度小于在轨道2上运行经过P点的加速度12.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．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须点火减速C.根据题中条件可以算出月球质量D.根据条件可以算出空间站受到月球引力大小13.两颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半径之比和运动速度之比分别为（）A.RA：RB=4：1B.RA：RB=1：4C.VA：VB=1：2D.VA：VB=2：114.如图所示，A是地球的同步卫星，B是位于赤道平面内的近地卫星，C为地面赤道上的物体，已知地球半径为R，同步卫星离地面的高度为h，则（）A.A、B加速度的大小之比为（）2B.A、C加速度的大小之比为1+C.A、B、C速度的大小关系为vA＞vB＞vCD.要将B卫星转移到A卫星的轨道上运行至少需要对B卫星进行两次加速15.设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是（

）A.B.C.D.三、计算题（本大题共3小题，共分）16.在某密度均匀的球形星球上，一物体在赤道处的重量是其在极地处重量的90%．巳知该星球的半径为R，求该星球在赤道上方太空运行的同步卫星的高度．17.宇航员站在某一星球表面上H高处的位置，沿水平方向以初速度v0水平抛出一个小球，小球落在星球表面，测得水平位移为x，已知该星球的半径为R，万有引力常量为G，求该星球：（1）表面的重力加速度g；（2）该星球的密度ρ；（3）该星球的第一宇宙速度v．18.一宇航员站在某星球表面上将一质量为m的物体挂在一弹簧上称量，静止时得到弹簧秤的读数为F，已知该星球的半径为R，引力常量为G．（1）求该星球的质量；（2）如果在该星球表面上将一物体水平抛出，要使抛出的物体不再落回星球，则抛出的水平速度至少多大（该星球没有空气）20172018学年度高一物理（人教版）必修二第六章万有引力与航天单元巩固一、单选题（本大题共10小题，共分）1.2016年10月19日凌晨3点31分，在离地球393公里的轨道上飞行了一个多月、绕地球500多圈的“天宫二号”终于等来了他的小伙伴——“神舟十一号”，他们在太空牵手，完成了交会对接，航天员景海鹏和陈冬进入天宫二号。交会对接前“天宫二号”和“神舟十一号”均绕地球做匀速圆周运动，其轨道如图所示。关于交会对接前“天宫二号”和“神州十一号”各自的运行情况，下列说法中正确的是学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...学+科+网...A.神舟十一号的运行速度小于天宫二号的运行速度B.神舟十一号的运行周期小于天宫二号C.神舟十一号和天宫二号的速度都大于地球的第一宇宙速度D.神舟十一号必须减速才能与天宫二号交会对接【答案】B【解析】【详解】A：据得，因为神舟十一号的轨道半径小于天宫二号，所以神舟十一号的运行速度大于天宫二号的运行速度。故A项错误。B：据得，因为神舟十一号的轨道半径小于天宫二号，所以神舟十一号的运行周期小于天宫二号的运行周期。故B项正确。C：第一宇宙速度为圆轨道卫星的最大环绕速度，神舟十一号、天宫二号的线速度小于第一宇宙速度。故C项错误。D：神舟十一号减速后将做近心运动，不可能与“天宫二号”对接。故D项错误。2.关于行星绕太阳运动，下列叙述不正确的是（）A.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小B.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小C.绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等D.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处【答案】D【解析】【详解】A：根据万有引力定律可知，行星在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小。故A项正确。B：由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，则近日点处行星的运动速度大，远日点处的行星运动速度小。故B项正确。C：由开普勒第三定律可知，绕太阳运动的所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相同。故C项正确。D：由开普勒第一定律可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。故D项错误。本题选错误的，答案是D。【点睛】开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；开普勒第二定律：对于每一个行星，它与太阳的连线在相同的时间内扫过相同的面积；开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的平方的比值都相同。3.以下说法中错误的是（）A.第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小发射速度B.第二宇宙速度是物体能够摆脱地球引力束缚的最小速度C.第三宇宙速度是物体能够摆脱太阳引力束缚的最小速度D.第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度【答案】D【解析】【详解】A：第一宇宙速度是发射人造地球卫星所需的最小发射速度，故A项正确。B：第二宇宙速度是物体能够摆脱地球引力束缚的最小发射速度，故B项正确。C：第三宇宙速度是物体能够摆脱太阳引力束缚的最小发射速度，故C项正确。D：第一宇宙速度是卫星绕地球圆轨道运行的最大速度，故D项错误。本题选错误的，答案是D。【点睛】第一宇宙速度是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度。地球同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度。人造地球卫星发射时速度大于第二宇宙速度时，就脱离地球束缚。第三宇宙速度是物体逃离太阳的最小发射速度。对于第一宇宙速度不仅要理解，还要会计算。第一宇宙速度就是近地卫星环绕地球做匀速圆周运动的速度。4.如图所示，2017年4月22日12时23分，我国成功发射的天舟一号货运飞船与运行在距地面393km、可视为圆轨道上的天宫二号空间实验室首次完成自动交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道运动，与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（）A.速率变大B.周期变大C.向心加速变大D.向心力变大【答案】D【解析】天宫二号在天空运动，万有引力提供向心力，天宫二号的轨道是固定的，即半径是固定的，根据，可得，天宫二号的轨道半径是不变的，两者对接后，轨道不变，则线速度、周期、向心加速度都不变，但是和对接前相比，质量变大，根据向心力，可知向心力变大，故选D.5.某赤道平面内的卫星自西向东飞行绕地球做圆周运动，该卫星离地高度为h（h的高度小于地球同步卫星的高度），赤道上某人通过观测，前后两次出现在人的正上方最小时间间隔为t，已知地球的自转周期为T0，地球的质量为M，引力常量为G，由此可知地球的半径为（）A.B.hC.D.h【答案】D【解析】根据赤道平面内的卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，则有：，解得：，设卫星的周期为T，则有：，解得：，因此，故D正确，ABC错误；故选D。【点睛】考查万有引力与向心力表达式，掌握牛顿第二定律的应用，理解向心力的来源，注意前后两次出现在人的正上方时，正好多转动一圈是解题的突破口。6.两个质点相距r时，它们之间的万有引力为F，若它们间的距离缩短为，其中一个质点的质量变为原来的2倍，另一质点质量保持不变，则它们之问的万有引力为()A.2FB.4FC.8FD.16F【答案】C【解析】解：两个质点相距r时，它们之间的万有引力为F=，若它们间的距离缩短为1/2r，其中一个质点的质量变为原来的2倍，则它们之间的万有引力为F′==8F．故选C．【点评】要注意万有引力是与质量乘积成正比，与距离的平方成反比．影响万有引力大小的变量有质量、距离，要考虑全面，不能考虑一个变量而忽略了另一个变量的变化．7.冥王星与其附近的另一星体“卡戎”可视为双星系统，质量比约为7∶1，两星体绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知，冥王星绕O点运动的()A.轨道半径约为卡戎的B.角速度大小约为卡戎的C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍【答案】A【解析】试题分析:冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统．所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的．A、它们之间的万有引力提供各自的向心力得：，质量比约为7：1，所以冥王星绕O点运动的轨道半径约为卡戎的，故A正确．B、冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B错误．C、根据线速度v=ωr得冥王星线速度大小约为卡戎的，故C错误．D、它们之间的万有引力提供各自的向心力，冥王星和卡戎向心力大小相等，故D错误．故选A．考点：考查万有引力定律及其应用、双星系统．【名师点睛】由于双星和它们围绕运动的中心点总保持三点共线，所以在相同时间内转过的角度必相等，即双星做匀速圆周运动的角速度必相等，角速度相等，周期也必然相同。视频8.观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动，发现每经过时间t通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ（弧度），如图所示。已知引力常量为G，“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道，由此可推导月球的质量为（

）A.B.C.D.【答案】B【解析】“神舟十号”的线速度v=，轨道半径r=，根据得地球的质量为：。故选A。点睛：解决本题的关键知道线速度等于弧长与时间的比值，知道弧长与半径的比值等于圆心角，掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用．9.地球的质量和半径分别是火星的10倍和2倍，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度为（）A.gB.gC.gD.5g【答案】B【解析】试题分析：根据星球表面的万有引力等于重力列出等式表示出重力加速度．通过火星的质量和半径与地球的关系找出重力加速度的关系．根据星球表面的万有引力等于重力知道得出：火星的质量和半径分别约为地球的和所以火星表面的重力加速度，故选B．考点：万有引力定律及其应用．点评：求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先根据物理规律用已知的物理量表示出来，再进行之比．视频10.我国的“天宫一号”航天器绕地球运动可看作匀速圆周运动．若其运动周期为T，线速度为v，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A.飞船运动的轨道半径为B.飞船运动的加速度为C.地球的质量为D.飞船的质量为【答案】A【解析】【详解】A：飞船绕地球运行的速度大小，可得飞船运动的轨道半径。故A项正确。B：飞船的加速度大小，故B项错误。CD：设地球质量为M，飞船的质量为m，由万有引力提供向心力，得，解得：，即地球的质量。由上式不能求出飞船的质量m。故CD两项均错误。【点睛】已知环绕天体的轨道半径和周期，根据万有引力提供圆周运动的向心力，能求出中心天体的质量，不能求出环绕天体的质量。二、多选题（本大题共5小题，共分）11.某载人飞船运行的轨道示意图如图所示，飞船先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q，远地点为P。当飞船经过点P时点火加速，使飞船由椭圆轨道1转移到圆轨道2上运行，在圆轨道2上飞船运行周期约为90min。关于飞船的运行过程，下列说法中正确的是()A.飞船在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等B.飞船在轨道1上运行经过P点的速度小于轨道2上经过P点的速度C.轨道2的半径小于地球同步卫星的轨道半径D.飞船在轨道1上运行经过P点的加速度小于在轨道2上运行经过P点的加速度【答案】BC【解析】A．飞船在圆轨道上运行，航天员处于完全失重状态，故A正确；B．第一宇宙速度是所有环绕地球圆周运动的卫星的最大环绕速度，则飞船在轨道上经过点时的速度可能等于第一宇宙速度，故B错误；C．同步卫星的周期为，根据知飞船在轨道上运行的角速度是地球同步卫星的角速度的倍，故C正确；D．飞船在椭圆轨道上点需加速，使得万有引力等于向心力，变轨到轨道上做匀速圆周运动，所以飞船在椭圆轨道点点运动的线速度小于在圆周轨道上点运动的线速度，故D错误。点睛：解决本题的关键掌握卫星变轨的原理，以及掌握万有引力提供向心力，知道线速度、周期与轨道半径的关系。12.我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．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须点火减速C.根据题中条件可以算出月球质量D.根据条件可以算出空间站受到月球引力大小【答案】ABC【解析】试题分析：航天飞机在引力作用下靠近月球，引力做正功，速度增大，A正确；航天飞机在B处必须点火减速，才能与空间轨道对接，B正确；由GMm/r2=m1(2π/T）2r，根据已知条件可求出月球的质量M，C正确；空间站的质量未知，不能求出月球与空间站间的引力，D错误。考点：本题考查万有引力定律应用。13.两颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半径之比和运动速度之比分别为（）A.RA：RB=4：1B.RA：RB=1：4C.VA：VB=1：2D.VA：VB=2：1【答案】BD【解析】根据万有引力提供向心力为：，解得，因为，所以，，AC正确．14.如图所示，A是地球的同步卫星，B是位于赤道平面内的近地卫星，C为地面赤道上的物体，已知地球半径为R，同步卫星离地面的高度为h，则（）A.A、B加速度的大小之比为（）2B.A、C加速度的大小之比为1+C.A、B、C速度的大小关系为vA＞vB＞vCD.要将B卫星转移到A卫星的轨道上运行至少需要对B卫星进行两次加速【答案】BD【解析】A、a、b两卫星绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力，则得，则得a、b加速度的大小之比为，故A错误；

B、a、c的角速度都与地球自转的角速度相等，由，得：a、c加速度的大小之比，故B正确；

C、对于a、b，，得，可知a、b速度大小关系为，

对于a、c，由，相等，可知，故C错误；

D、要将b卫星转移到a卫星的轨道上，先在近地轨道加速做离心运动，进入椭圆轨道，使椭圆轨道的远地点在同步轨道上，当卫星运动到远地点时，再加速做离心运动进入同步轨道，故将b卫星转移到a卫星的轨道上运行至少需要对b卫星至少需要对b卫星进行两次加速，故D正确。点睛：本题考查万有引力在天体运动中的应用，要注意分清是卫星还是地面上的物体，明确在地球上的物体与卫星运动向心力是不同的。15.设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是（

）A.B.C.D.【答案】BD【解析】关于加速度主要考虑同步卫星与地球自转的角速度相同，则，，即，选项B正确，C错误；对于线速度主要是考虑向心加速度由万有引力产生：，，解得，选项AD错误；故选B。点睛：解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体角速度相等，同步卫星以及贴近地球表面运行的卫星靠万有引力提供向心力。三、计算题（本大题共3小题，共分）16.在某密度均匀的球形星球上，一物体在赤道处的重量是其在极地处重量的90%．巳知该星球的半径为R，求该星