春人教（新教材）物理必修萬有引力與宇宙航行期末訓練含答案

2020春人教（新教材）物理必修第二冊第7章萬有引力與宇宙航行期末訓練含答案（新教材）必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(雙選)在天文學上，春分、夏至、秋分、冬至將一年分為春、夏、秋、冬四季。如圖所示，從地球繞太陽的運動規(guī)律入手，下列判斷正確的是()A.在1月初，地球繞太陽的運行速率較大B.在7月初，地球繞太陽的運行速率較大C.在北半球，春夏兩季與秋冬兩季時間相等D.在北半球，春夏兩季比秋冬兩季時間長2、某實心均勻球半徑為R，質量為M，在球殼外離球面h遠處有一質量為m的質點，則它們之間萬有引力的大小為()\f(Mm,R2) \f(Mm,（R＋h）2)\f(Mm,h2) \f(Mm,R2＋h2)3、隨著太空技術的飛速發(fā)展，地球上的人們登陸其他星球成為可能。假設未來的某一天，宇航員登上某一星球后，測得該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而該星球的平均密度與地球的差不多，則該星球質量大約是地球質量的()\f(1,2)倍倍倍4、我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高。2018年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運動。與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號”較小的是()A.周期B.角速度C.線速度D.向心加速度5、通常我們把地球和相對地面靜止或勻速直線運動的參考系看成慣性系，若以下列系統(tǒng)為參考系，則其中屬于非慣性系的是()A．停在地面上的汽車B．繞地球做勻速圓周運動的飛船C．在大海上勻速直線航行的輪船D．以較大速度勻速直線運動的磁懸浮列車6、(2019·河南開封高中期中考試)已知地球半徑為R，將物體從地面發(fā)射至離地面高度為h處時，物體所受萬有引力減小到原來的一半，則h為() \r(2)R D.(eq\r(2)－1)R7、(雙選)甲、乙兩恒星相距為L，質量之比eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(2,3)，它們離其他天體都很遙遠，我們觀察到它們的距離始終保持不變，由此可知()A.兩恒星一定繞它們連線的某一位置做勻速圓周運動B.甲、乙兩恒星的角速度之比為2∶3C.甲、乙兩恒星的線速度之比為eq\r(3)∶2D.甲、乙兩恒星的向心加速度之比為3∶28、(雙選)如圖所示，飛船從軌道1變軌至軌道2。若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不考慮質量變化，相對于在軌道1上，飛船在軌道2上的()A.線速度大B.向心加速度大C.運行周期長D.角速度小9、對于經典力學理論，下列說法中正確的是()A．由于相對論、量子論的提出，經典力學已經過時了B．經典力學在今天廣泛應用，它的正確性無可懷疑，仍是普遍適用的C．經典力學在歷史上起了巨大的作用，隨著物理學的發(fā)展而逐漸過時，成為一種古老的理論D．經典力學在宏觀低速運動中，引力不太大時適用10、萬有引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用的規(guī)律。以下說法正確的是()A.物體的重力不是地球對物體的萬有引力引起的B.人造地球衛(wèi)星離地球越遠，受到地球的萬有引力越大C.人造地球衛(wèi)星繞地球運動的向心力由地球對它的萬有引力提供D.宇宙飛船內的航天員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用11、星球上的物體在星球表面附近繞星球做勻速圓周運動所必須具備的速度v1叫作第一宇宙速度，物體脫離星球引力所需要的最小速度v2叫作第二宇宙速度，v2與v1的關系是v2＝eq\r(2)v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)。若不計其他星球的影響，則該星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分別是()＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(2gr) ＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(\f(gr,3))＝eq\f(gr,6)，v2＝eq\f(gr,3) ＝eq\r(gr)，v2＝eq\r(\f(gr,3))二、非選擇題1、如圖所示是火星沖日的年份示意圖，請思考：(1)觀察圖中地球、火星的位置，地球和火星的公轉周期哪個更長？(2)已知地球的公轉周期是一年，由此計算火星的公轉周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？(3)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？2、如圖所示，兩個星球A、B組成雙星系統(tǒng)，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動。已知A、B星球質量分別為mA、mB，引力常量為G。求eq\f(L3,T2)(其中L為兩星中心距離，T為兩星的運動周期)。3、長度測量與被測物體相對于觀察者的運動有關，一艘宇宙飛船的船身長度為l0＝90m，相對地面以v＝0.8c的速度在一觀測站的上空飛過。(光速c＝×108(1)觀測站測得飛船的船身通過觀測站的時間間隔是多少？(2)宇航員測得船身通過觀測站的時間間隔是多少？2020春人教（新教材）物理必修第二冊第7章萬有引力與宇宙航行期末訓練含答案（新教材）必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(雙選)在天文學上，春分、夏至、秋分、冬至將一年分為春、夏、秋、冬四季。如圖所示，從地球繞太陽的運動規(guī)律入手，下列判斷正確的是()A.在1月初，地球繞太陽的運行速率較大B.在7月初，地球繞太陽的運行速率較大C.在北半球，春夏兩季與秋冬兩季時間相等D.在北半球，春夏兩季比秋冬兩季時間長【解析】在1月初，地球位于近日點附近，在7月初地球位于遠日點附近，由開普勒第二定律可知近日點速率最大，選項A正確，B錯誤；在北半球，春夏兩季平均速率比秋冬兩季平均速率小，又因所走路程長，故春夏兩季時間長。春夏兩季一般在186天左右，而秋冬兩季只有179天左右，選項C錯誤，D正確?！敬鸢浮緼D2、某實心均勻球半徑為R，質量為M，在球殼外離球面h遠處有一質量為m的質點，則它們之間萬有引力的大小為()\f(Mm,R2) \f(Mm,（R＋h）2)\f(Mm,h2) \f(Mm,R2＋h2)【解析】由萬有引力公式得F＝Geq\f(Mm,r2)＝Geq\f(Mm,（R＋h）2)，選項B正確?！敬鸢浮緽3、隨著太空技術的飛速發(fā)展，地球上的人們登陸其他星球成為可能。假設未來的某一天，宇航員登上某一星球后，測得該星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而該星球的平均密度與地球的差不多，則該星球質量大約是地球質量的()\f(1,2)倍倍倍【解析】由Geq\f(Mm,R2)＝mg得M＝eq\f(gR2,G)，而M＝ρ·eq\f(4,3)πR3，由兩式可得R＝eq\f(3g,4πρG)，所以M＝eq\f(9g3,16π2ρ2G3)，易知該星球質量大約是地球質量的8倍，選項D正確?！敬鸢浮緿4、我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高。2018年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705km，之前已運行的“高分四號”軌道高度約為36000km，它們都繞地球做圓周運動。與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號”較小的是()A.周期B.角速度C.線速度D.向心加速度【解析】由萬有引力定律和牛頓第二定律有Geq\f(Mm,r2)＝mrω2＝meq\f(4π2,T2)r＝meq\f(v2,r)＝ma，可得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝eq\f(GM,r2)，又由題意可知，“高分四號”的軌道半徑r1大于“高分五號”的軌道半徑r2，故可知“高分五號”的周期較小，選項A正確?！敬鸢浮緼5、通常我們把地球和相對地面靜止或勻速直線運動的參考系看成慣性系，若以下列系統(tǒng)為參考系，則其中屬于非慣性系的是()A．停在地面上的汽車B．繞地球做勻速圓周運動的飛船C．在大海上勻速直線航行的輪船D．以較大速度勻速直線運動的磁懸浮列車【答案】B【解析】其中A、C、D三項中都是相對地面靜止或勻速直線運動的物體，都是慣性參考系，繞地球做勻速圓周運動的飛船相對地球做變速運動，是非慣性系。6、(2019·河南開封高中期中考試)已知地球半徑為R，將物體從地面發(fā)射至離地面高度為h處時，物體所受萬有引力減小到原來的一半，則h為() \r(2)R D.(eq\r(2)－1)R【解析】地面上F＝Geq\f(Mm,R2)，高度為h處F′＝Geq\f(Mm,（R＋h）2)，因為F′＝eq\f(1,2)F，所以eq\f(（R＋h）2,R2)＝eq\f(2,1)，所以h＝(eq\r(2)－1)R，故D正確，A、B、C錯誤?！敬鸢浮緿7、(雙選)甲、乙兩恒星相距為L，質量之比eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(2,3)，它們離其他天體都很遙遠，我們觀察到它們的距離始終保持不變，由此可知()A.兩恒星一定繞它們連線的某一位置做勻速圓周運動B.甲、乙兩恒星的角速度之比為2∶3C.甲、乙兩恒星的線速度之比為eq\r(3)∶2D.甲、乙兩恒星的向心加速度之比為3∶2【解析】根據(jù)題目描述的這兩顆恒星的特點可知，它們符合雙星模型的運動規(guī)律，即繞它們連線上某一位置做勻速圓周運動，選項A正確；它們的角速度相等，選項B錯誤；由于m甲a甲＝m乙a乙，所以eq\f(a甲,a乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，選項D正確；由m甲ω甲v甲＝m乙ω乙v乙，所以eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，選項C錯誤?！敬鸢浮緼D8、(雙選)如圖所示，飛船從軌道1變軌至軌道2。若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不考慮質量變化，相對于在軌道1上，飛船在軌道2上的()A.線速度大B.向心加速度大C.運行周期長D.角速度小【解析】Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝ma＝mrω2＝mreq\f(4π2,T2)，解得v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝Geq\f(M,r2)，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，因為r增大，所以線速度減小，向心加速度減小，運行周期變長，角速度減小，即選項C、D正確?！敬鸢浮緾D9、對于經典力學理論，下列說法中正確的是()A．由于相對論、量子論的提出，經典力學已經過時了B．經典力學在今天廣泛應用，它的正確性無可懷疑，仍是普遍適用的C．經典力學在歷史上起了巨大的作用，隨著物理學的發(fā)展而逐漸過時，成為一種古老的理論D．經典力學在宏觀低速運動中，引力不太大時適用【答案】D【解析】經典力學和其他任何理論一樣，有其自身的局限性和適用范圍，但對于低速宏觀物體的運動，經典力學仍然適用，并仍將在它適用范圍內大放異彩，所以D正確。10、萬有引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用的規(guī)律。以下說法正確的是()A.物體的重力不是地球對物體的萬有引力引起的B.人造地球衛(wèi)星離地球越遠，受到地球的萬有引力越大C.人造地球衛(wèi)星繞地球運動的向心力由地球對它的萬有引力提供D.宇宙飛船內的航天員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用【解析】物體的重力是由地球的萬有引力產生的，萬有引力的大小與物體和地球質量的乘積成正比，與兩者距離的二次方成反比，選項A、B錯誤；人造地球衛(wèi)星繞地球運動的向心力是由萬有引力提供的，選項C正確；宇宙飛船內的航天員處于失重狀態(tài)，是因為航天員受到的萬有引力全部提供了航天員做圓周運動所需的向心力，選項D錯誤?！敬鸢浮緾11、星球上的物體在星球表面附近繞星球做勻速圓周運動所必須具備的速度v1叫作第一宇宙速度，物體脫離星球引力所需要的最小速度v2叫作第二宇宙速度，v2與v1的關系是v2＝eq\r(2)v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的eq\f(1,6)。若不計其他星球的影響，則該星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分別是()＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(2gr) ＝eq\r(\f(gr,6))，v2＝eq\r(\f(gr,3))＝eq\f(gr,6)，v2＝eq\f(gr,3) ＝eq\r(gr)，v2＝eq\r(\f(gr,3))【解析】設地球的質量為M，繞其飛行的衛(wèi)星質量為m，軌道半徑為r，由萬有引力提供向心力，Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)；在地球表面萬有引力等于重力，Geq\f(Mm,R2)＝mg，以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星貼著地表轉動，有r＝R，聯(lián)立解得v＝eq\r(gR)；利用類比關系知某星體第一宇宙速度為v1＝eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,6))；而第二宇宙速度v2與第一宇宙速度的關系是v2＝eq\r(2)v1，則v2＝eq\r(2)·eq\r(g′r)＝eq\r(\f(gr,3))，故選B?！敬鸢浮緽二、非選擇題1、如圖所示是火星沖日的年份示意圖，請思考：(1)觀察圖中地球、火星的位置，地球和火星的公轉周期哪個更長？(2)已知地球的公轉周期是一年，由此計算火星的公轉周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？(3)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？【答案】(1)由題圖可知，地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離，根據(jù)開普勒第三定律可得：火星的公轉周期更長一些。(2)還需要知道地球、火星各自軌道的半長軸。(3)對于圓軌道，開普勒第三定律仍然適用，只是eq\f(a3,T2)＝k中的半長軸a換成圓的軌道半徑r。2、如圖所示，兩個星球A、B組成雙星系統(tǒng)，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動。已知A、B星球質量分別為mA、mB，引力常量為G。求eq