2024-2025年新教材高中物理万有引力与航天本章检测新人教版必修2

PAGEPAGE10万有引力与航天建议用时实际用时设定分值实际得分90分钟100分一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小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，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1.甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来的2倍，同时，它们之间的距离减为原来的12A.F B.F2 C.8F 2.由于通信和广播等方面的须要，很多国家放射了地球同步轨道卫星，这些卫星的（）A.质量可以不同 B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同 D.速率可以不同3.两颗靠得较近的天体组成双星，它们以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，因而不会由于相互的引力作用被吸到一起，不考虑其他天体的影响，下面说法中正确的是（）A.它们做圆周运动的角速度，与它们的质量成反比B.它们做圆周运动的线速度，与它们的质量成反比C.它们做圆周运动的向心力，与它们的质量成正比D.它们做圆周运动的半径，与它们的质量成反比图6-图6-1A.速度大B.向心加速度大C.运行周期长D.角速度小5.一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上。用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，FNA.g′=0 B.g′=R2C.FN=0 D.F6.宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可实行的措施是（）A.可以从较低轨道上加速B.可以从较高轨道上加速C.只能从与空间站同一高度轨道上加速D.无论在什么轨道上，只要加速就行7.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如卫星的线速度减小到原来的12，卫星仍做匀速圆周运动，则（）A.卫星的向心加速度减小到原来的1B.卫星的角速度减小到原来的1C.卫星的周期增大到原来的8倍D.卫星的周期增大到原来的2倍8.为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为rA.X星球的质量为M=4B.X星球表面的重力加速度为gX=C.登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为v1vD.登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为T2＝T1图6-29.假如把水星和金星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，从水星与金星在一条直线上时起先计时，如图6-2所示。若天文学家测得在相同时间内水星转过的角度为θ1；金星转过的角度为θ2图6-2A.水星和金星绕太阳运动的周期之比B.水星和金星的密度之比C.水星和金星到太阳中心的距离之比D.水星和金星绕太阳运动的向心加速度大小之比图6-310.北京航天飞行限制中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨限制并获得胜利。首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施。“嫦娥二号”卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度。同样的道理，要抬高远地点的高度就须要在近地点实施变轨。图6-3为“嫦娥二号”图6-3A.“嫦娥二号”在轨道1的A点处应点火加速B.“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大C.“嫦娥二号”在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大D.“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度小二、填空题（本题共3小题，共计16分，请将正确的答案填写在题中的横线上。）11.（6分）假如“神舟十号”飞船在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，已知地球的半径R，引力常量为G。在该轨道上，“神舟十号”飞船运行的线速度大小为；运行时的向心加速度大小为；地球表面的重力加速度大小可表示为。12.（6分）依据中国卫星导航定位协会最新预料数据，到2015年，我国的北斗导航与位置服务产业产值将超过2250亿元，至2024年则将超过4000亿元，北斗卫星导航系统极大地削减了我国对GPS导航系统的依靠。GPS由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗卫星导航系统的同步卫星和GPS导航卫星的轨道半径分别为R1和R2，向心加速度分别为a1和a2，则R1∶R2=，13.（4分）一卫星绕某一行星表面旁边做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为。二、计算题（本题共3小题，共44分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最终答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)14.（14分)一宇航员站在某质量分布匀称的星球表面上沿竖直方向以初速度v0（1)该星球表面的重力加速度；（2)该星球的密度。15.（15分)如图6-4所示，A是地球的同步卫星，另一卫星B的圆轨道位于赤道平面内，离地面高度为h。已知地球半径为R，地球自转角速度为ω0，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心。（1)求卫星B的运行周期；图6-4图6-416.（15分)我国已胜利放射了“嫦娥二号”探月卫星，该卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t；月球半径为R0，月球表面处重力加速度为g（1)请推导出“嫦娥二号”卫星离月球表面高度的表达式；（2)地球和月球的半径之比为RR0=4，表面重力加速度之比为g

参考答案1.C解析：由万有引力定律可知，甲、乙两质点之间的万有引力，与质量的乘积成正比，与距离的平方成反比，选项C正确。2.A解析：同步卫星运行时，万有引力供应向心力，GMmr2=m4π2T2r=mv2r，故有3.BD解析：对于双星系统而言，两星角速度相同，向心力相同，且有确定的相同的圆心，两者轨道半径之和等于它们的间距，再由F万=4.CD解析：飞船绕中心天体做匀速圆周运动，其万有引力供应向心力，即F引=F向，所以GMmr2=ma向=mv2r=4π2mrT2=mrω2，即a向=GMr2，Ek=15.BC解析：做匀速圆周运动的飞船及其上的人均处于完全失重状态，台秤无法测出其重力，故FN=0，选项C正确，选项D错误；对地球表面的物体，GMmR2=mg，宇宙飞船所在处，GMmr2=mg′6.A解析：飞船的速度由轨道半径确定，所以要与空间站对接可以从低轨道加速，使飞船做椭圆轨道运动，从而与较高轨道上的空间站对接。7.C解析：由v=GMr可知，卫星的半径变为原来的4倍，因此，由a=GMr2可知，卫星的向心加速度减小为原来的116，选项A错误；由ω=GMr38.AD解析：飞船绕X星球做匀速圆周运动，万有引力供应向心力，由牛顿其次定律知GMm1r12=m14π2r1T12,则X星球质量M＝4π2r13GT12,选项A正确。由GMm1r12＝m14π2r1T12=m1a1,知r1轨道处的向心加速度a1=49.ACD解析：由ω=ΔθΔt知，ω1ω2=θ1θ2，又因为ω=2πT，所以T1T2=θ210.AD解析：卫星要由轨道1变轨为轨道2需在A处做离心运动，应加速使其做圆周运动所需向心力mv2r大于地球所供应的万有引力GMmr11.2πR+hT4解析：飞船的线速度大小v=ωr=2πR+hT；飞船的向心加速度为a=rω2=4π2R+hT12.34解析：T1T2=2，由GMmR2=m4π2T2R=ma得：R=3GMT24π213.mv解析：由题意可知：N=mg①GMmR2=mGMmR2联立①②③可解得：M=mv414.（1)2v0解析：（1)小球在空中的运动时间t=2×v0所以g=2v（2)由GMmR可得星球的质量M=gR2G=所以星球的密度ρ=M43π15.（1)2πR+h3gR2（2)解析：（1)由万有引力定律和向心力公式得GMmR+h2=m在地球表面处有GMmR联立得TB=2πR+h3（2)B转动的角速度大于A，因此当A、B再次相距最近时，B比A多转一周，即多转2π弧度，故（ωB又ωB=2πTB把③代