2012高中物理 第5章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 39單元測(cè)試 魯科版必修2

1、第5章萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用單元測(cè)試1.我國(guó)未來(lái)將建立月球基地，并在繞月軌道上建造空間站如圖1 所示，關(guān)閉動(dòng)力的航天飛機(jī)在月球引力作用下向月球靠近，并將與空間站在B處對(duì)接，已知空間站繞月軌道半徑為r，周期為T(mén)，萬(wàn)有引力常量為G，下列說(shuō)法中正確的是 ()A圖中航天飛機(jī)正加速飛向B處B航天飛機(jī)在B處由橢圓軌道進(jìn)入空間站軌道必須點(diǎn)火減速 圖1C根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量D根據(jù)題中條件可以算出空間站受到月球引力的大小解析：月球?qū)教祜w機(jī)的引力與其速度的夾角小于90，故航天飛機(jī)飛向B處時(shí)速度增大，即加速，A正確；B處基本上是橢圓軌道的近月點(diǎn)，航天飛機(jī)在該處所受月球引力小于它所需的向心力，而在圓形軌道上運(yùn)

2、動(dòng)時(shí)要求月球引力等于所需向心力，故B正確；由Gmr知月球質(zhì)量可表示為M，C正確；因空間站的質(zhì)量未知，故D錯(cuò)誤答案：ABC2(性測(cè)試)為紀(jì)念伽利略將望遠(yuǎn)鏡用于天文觀測(cè)400周年，宇宙”為主題的國(guó)際天文年我國(guó)發(fā)射的“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月球經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，完成了預(yù)定任務(wù)，于分成功撞月如圖2所示為“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星撞月的模擬圖，衛(wèi)星在控制點(diǎn)1開(kāi)始進(jìn)入撞月軌道假設(shè)衛(wèi)星繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，周期為T(mén)，引力常量為G.根據(jù)題中信息，以下說(shuō)法正確的是 ()圖2A可以求出月球的質(zhì)量B可以求出月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”衛(wèi)星的引力C“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在控制點(diǎn)1處應(yīng)加速D“嫦娥一號(hào)”在地面的發(fā)射速度大于11.2 km/s

3、解析：由mR可得月球質(zhì)量M，A正確；但因不知“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的質(zhì)量，無(wú)法求出月球?qū)Α版隙鹨惶?hào)”的引力，B錯(cuò)誤；“嫦娥一號(hào)”從控制點(diǎn)1處開(kāi)始做向心運(yùn)動(dòng)，應(yīng)在控制點(diǎn)1處減速，C錯(cuò)誤；“嫦娥一號(hào)”最終未脫離地球束縛和月球一齊繞地球運(yùn)動(dòng)因此在地面的發(fā)射速度小于11.2 km/s，D錯(cuò)誤答案：A3“嫦娥一號(hào)”月球探測(cè)器在環(huán)繞月球運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)探測(cè)器運(yùn)行的軌道半徑為r，運(yùn)行速率為v，當(dāng)探測(cè)器飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí) ()Ar、v 都將略為減小Br、v都將保持不變Cr將略為減小，v將略為增大Dr將略為增大，v將略為減小解析：當(dāng)探測(cè)器飛越月球上一些環(huán)形山中的質(zhì)量密集區(qū)上空時(shí)，受到的萬(wàn)有引力即向

4、心力會(huì)變大，故探測(cè)器的軌道半徑會(huì)減小，由v 得出運(yùn)行速率v將增大，故選C.答案：C4.(底考試)一物體從一行星表面某高度處 自由下落(不計(jì)阻力)自開(kāi)始下落計(jì)時(shí)，得到物體離行星表面高度h隨時(shí)間t變化的圖象如圖3所示，則根據(jù)題設(shè)條件可以計(jì)算 出 () 圖1A行星表面重力加速度的大小圖3B行星的質(zhì)量C物體落到行星表面時(shí)速度的大小D物體受到行星引力的大小解析：從題中圖象看到，下落的高度和時(shí)間已知(初速度為0)，所以能夠求出行星表面的加速度和落地的速度，因?yàn)槲矬w的質(zhì)量未知，不能求出物體受到行星引力的大小，又因?yàn)樾行堑陌霃轿粗?，不能求出行星的質(zhì)量答案：AC5陽(yáng)系外10顆最神奇的行星，包括天文學(xué)家1990年

5、發(fā)現(xiàn)的第一顆太陽(yáng)系外行星以及最新發(fā)現(xiàn)的可能適合居住的行星在這10顆最神奇的行星中排名第三的是一顆不斷縮小的行星，命名為HD209458b，它的一年只有3.5個(gè)地球日這顆行星以極近的距離繞恒星運(yùn)轉(zhuǎn)，因此它的大氣層不斷被恒星風(fēng)吹走據(jù)科學(xué)家估計(jì)，這顆行星每秒就丟失至少10000噸物質(zhì)，最終這顆縮小行星將只剩下一個(gè)死核假設(shè)該行星是以其球心為中心均勻減小的，且其繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法正確的是 ()A該行星繞恒星運(yùn)行周期會(huì)不斷增大B該行星繞恒星運(yùn)行的速度大小會(huì)不斷減小C該行星繞恒星運(yùn)行周期不變D該行星繞恒星運(yùn)行的線速度大小不變解析：由于該行星是以其球心為中心均勻減小的，所以其運(yùn)行的半徑不變，由于該行

6、星的質(zhì)量改變而恒星的質(zhì)量不變，由和可知，周期和線速度大小均不改變選項(xiàng)C、D正確答案：CD6如圖4所示，在同一軌道平面上的三個(gè)人 造地球衛(wèi)星A、B、C在某一時(shí)刻恰好在同一直線上，下列說(shuō)法正確的有 () 圖4A根據(jù)v，可知vAvBvCB根據(jù)萬(wàn)有引力定律，F(xiàn)AFBFCC向心加速度aAaBaCD運(yùn)動(dòng)一周后，C先回到原地點(diǎn)解析：由mma可得：v.故vAvBvC，不可用v比較v的大小，因衛(wèi)星所在處的g不同，A錯(cuò)誤；由a，可得aAaBaC，C正確；萬(wàn)有引力F，但不知各衛(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系，無(wú)法比較FA、FB、FC的大小，B錯(cuò)誤；由T可知，C的周期最大，最晚回到原地點(diǎn)，故D錯(cuò)誤答案：C7宇宙中兩個(gè)星球可以組成雙

7、星，它們只在相互間的萬(wàn)有引力作用下，繞球心連線的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設(shè)雙星仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ()A雙星相互間的萬(wàn)有引力減小B雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度增大C雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期增大D雙星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增大解析：距離增大萬(wàn)有引力減小，A正確；由m1r12m2r22及r1r2r得，r1，r2，可知D正確；FGm1r12m2r22，r增大F減小，r1增大，故減小，B錯(cuò)；由T知C正確答案：B8有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))，以速度v接近行星表面勻速飛行，測(cè)出運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，已知引力常量為G，則可得 ()A該行星的

8、半徑為B該行星的平均密度為C無(wú)法測(cè)出該行星的質(zhì)量D該行星表面的重力加速度為解析：由T可得：R，A正確；由m可得：M，C錯(cuò)誤；由MR3得：，B正確；由mg得：g，D正確答案：ABD9在2003國(guó)就先后成功發(fā)射了三艘載人飛船：“神舟五號(hào)”于2003年10月15日9時(shí)升空，飛行21小時(shí)11分鐘，共計(jì)14圈后安全返回；“神舟六號(hào)”于空，飛行115小時(shí)32分鐘，共計(jì)77圈后安全返回；“神舟七號(hào)”于空，飛行68小時(shí)27分鐘，共計(jì)45圈后安全返回三艘載人飛船繞地球運(yùn)行均可看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列判斷正確的是 ()A它們繞地球飛行時(shí)所受的萬(wàn)有引力一定相等B可以認(rèn)為它們繞地球飛行的線速度大小相同C它們?cè)诶@地球飛

9、行的過(guò)程中，宇航員處于平衡狀態(tài)D飛船中的宇航員可使用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量自身所受到的重力解析：通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)三艘載人飛船繞地球運(yùn)行的周期近似相等，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知：三艘載人飛船繞地球飛行的半徑是相等的所以它們繞地球飛行的線速度大小相同，但三艘載人飛船的質(zhì)量不一定相等，因而它們所受的萬(wàn)有引力不一定相等它們?cè)诶@地球飛行的過(guò)程中，宇航員不是處于平衡狀態(tài)，而是處于失重狀態(tài)，因而宇航員不能使用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量自身所受到的重力，故只有B正確答案：B10發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng) 點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同 圖5步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn)，軌道2

10、、3相切于P點(diǎn)(如圖5所示)則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)，以下說(shuō)法正確的是 ()A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度解析：衛(wèi)星在半徑為r的軌道上運(yùn)行時(shí)，速度v ，可見(jiàn)軌道半徑r越大，運(yùn)行速度越小，由vr可得 ，r越大，越小，A錯(cuò)B正確；衛(wèi)星的向心加速度由萬(wàn)有引力產(chǎn)生，在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由a知，在同一點(diǎn)它們的加速度是相同的，故C錯(cuò)D正確答案：BD11在半徑R5 000 km的某星球表面，宇航員做

11、了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖6甲所示豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成，將質(zhì)量m0.2 kg的小球，從軌道AB上高H處的某點(diǎn)靜止滑下，用力傳感器測(cè)出小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力F，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的F大小，F(xiàn)隨H的變化關(guān)系如圖乙所示求：圖6(1)圓軌道的半徑及星球表面的重力加速度(2)該星球的第一宇宙速度解析：(1)小球過(guò)C點(diǎn)時(shí)滿足Fmgm又根據(jù)mg(H2r)mvC2聯(lián)立解得FH5mg由題圖可知：H10.5 m時(shí)F10；可解得r0.2 mH21.0 m時(shí)F25 N；可解得g5 m/s2(2)據(jù)mmg可得v5103 m/s.答案：(1)0.2 m5 m/s2(2)5103 m/s

12、12中國(guó)首個(gè)月球探測(cè)計(jì)劃“嫦娥工程”預(yù)計(jì)在2017年送機(jī)器人上月球，實(shí)地采樣送回地球，為載人登月及月球基地選址做準(zhǔn)備設(shè)想我國(guó)宇航員隨“嫦娥”號(hào)登月飛船繞月球飛行，飛船上備有以下實(shí)驗(yàn)儀器：A.計(jì)時(shí)表一只；B.彈簧測(cè)力計(jì)一把；C.已知質(zhì)量為m的物體一個(gè)；D.天平一只(附砝碼一盒)在飛船貼近月球表面時(shí)可近似看成繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，宇航員測(cè)量出飛船在靠近月球表面的圓形軌道繞行N圈所用的時(shí)間為t.飛船的登月艙在月球上著陸后，遙控機(jī)器人利用所攜帶的儀器又進(jìn)行了第二次測(cè)量，利用上述兩次測(cè)量的物理量可以推導(dǎo)出月球的半徑和質(zhì)量(已知引力常量為G，忽略月球的自轉(zhuǎn)的影響)(1)說(shuō)明機(jī)器人是如何進(jìn)行第二次測(cè)量的？(2)試推導(dǎo)用上述測(cè)量的物理量表示的月球半徑和質(zhì)量的表達(dá)式解析：(1)機(jī)器人在月球上