高一物理人教版必修二-第六章-萬(wàn)有引力與航天單元練習(xí)題(含答案)

高一物理人教版必修二-第六章-萬(wàn)有引力與航天單元練習(xí)題(含答案)高一物理人教版必修二-第六章-萬(wàn)有引力與航天單元練習(xí)題(含答案)/高一物理人教版必修二-第六章-萬(wàn)有引力與航天單元練習(xí)題(含答案)第六章萬(wàn)有引力與航天一、單選題1.“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器由“長(zhǎng)征三號(hào)”乙運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，首次實(shí)現(xiàn)月球軟著陸和月面巡視勘察．“嫦娥三號(hào)”的部分飛行軌道示意圖如圖所示．假設(shè)“嫦娥三號(hào)”在圓軌道和橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到月球的萬(wàn)有引力．下列說法中正確的是()A．“嫦娥三號(hào)”沿橢圓軌道從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中，速度逐漸變小B．“嫦娥三號(hào)”沿橢圓軌道從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中，月球的引力對(duì)其做負(fù)功C．若已知“嫦娥三號(hào)”在圓軌道上運(yùn)行的半徑、周期和引力常量，則可計(jì)算出月球的密度D．“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)和在圓形軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度相等2.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體．已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G，則地球的密度為()A．B．C．D．3.“空間站”是科學(xué)家進(jìn)行天文探測(cè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊而又重要的場(chǎng)所．假設(shè)“空間站”正在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌道上運(yùn)動(dòng)，其離地球表面的高度為同步衛(wèi)星離地球表面高度的十分之一，且運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致．下列說法正確的有()A．“空間站”運(yùn)行的加速度等于其所在高度處的重力加速度B．“空間站”運(yùn)行的速度等于同步衛(wèi)星運(yùn)行速度的倍C．站在地球赤道上的人觀察到它向西運(yùn)動(dòng)D．在“空間站”工作的宇航員因受到平衡力而在艙中懸浮或靜止4.下列說法正確的是()A．以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)因其局限性而沒有存在的價(jià)值B．物理學(xué)的發(fā)展，使人們認(rèn)識(shí)到經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍C．相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的全盤否定D．經(jīng)典力學(xué)對(duì)處理高速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體具有相當(dāng)高的實(shí)用價(jià)值5.設(shè)在地球上和某天體上以相同的初速度豎直上拋一物體的最大高度比為k(均不計(jì)阻力)，且已知地球與該天體的半徑之比也為k，則地球與此天體的質(zhì)量之比為()A．1B．k2C．kD．6.將火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)近似看成是同一平面內(nèi)的同方向繞行的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星的軌道半徑r1＝2.3×1011m，地球的軌道半徑為r2＝1.5×1011m，根據(jù)你所掌握的物理和天文知識(shí)，估算出火星與地球相鄰兩次距離最小的時(shí)間間隔約為()A．1年B．2年C．3年D．4年7.2012年10月10日太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“龍”飛船已與國(guó)際空間站成功對(duì)接．“龍”飛船運(yùn)抵了許多貨物，包括實(shí)驗(yàn)器材、備件、空間站宇航員所需的衣服和食品以及一個(gè)冰箱，冰箱里還裝有冰激凌，下列相關(guān)分析中正確的是()A．“龍”飛船的發(fā)射速度，國(guó)際空間站的運(yùn)行速度均小于第一宇宙速度B．“龍”飛船欲實(shí)現(xiàn)對(duì)接，必須在國(guó)際空間站的后下方，伺機(jī)噴氣減速變軌，實(shí)現(xiàn)對(duì)接C．“龍”飛船噴氣加速前，“龍”飛船與國(guó)際空間站的加速度大小相等D．空間站中收到的冰激凌處于完全失重狀態(tài)8.設(shè)地球表面重力加速度為g0，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的引力作用而產(chǎn)生的加速度為g，則為()A．1B．C．D．9.關(guān)于地球的第一宇宙速度，下列表述正確的是()A．第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度B．第一宇宙速度又叫脫離速度C．第一宇宙速度跟地球的質(zhì)量無關(guān)D．第一宇宙速度跟地球的半徑無關(guān)10.下列說法正確的是()A．伽利略在探究物體下落規(guī)律的過程中用到的科學(xué)方法是：提出問題、猜想、數(shù)學(xué)推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、合理外推、得出結(jié)論B．牛頓第一定律是牛頓第二定律的特例情況，所以，牛頓第一定律可以不學(xué)C．牛頓在尋找萬(wàn)有引力的過程中，他既沒有利用牛頓第二定律，也沒有利用牛頓第三定律，只利用了開普勒第三定律D．第谷通過自己的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)行的軌道是橢圓，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)定律二、多選題11.(多選)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，軌道控制結(jié)束，衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，圖中MN之間的一段曲線表示轉(zhuǎn)移軌道的一部分，P是軌道上的一點(diǎn)，直線AB過P點(diǎn)且和兩邊軌道相切，下列說法中正確的是()A．衛(wèi)星在此段軌道上，動(dòng)能不變B．衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最小C．衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)速度方向由P指向BD．衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)加速度為012.(多選)在物理學(xué)的發(fā)展過程中，許多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了人類歷史的進(jìn)步．下列表述符合物理學(xué)史實(shí)的是()A．開普勒認(rèn)為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比B．伽利略用“月—地檢驗(yàn)”證實(shí)了萬(wàn)有引力定律的正確性C．卡文迪許利用實(shí)驗(yàn)較為準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值D．牛頓認(rèn)為在足夠高的山上以足夠大的水平速度拋出一物，物體就不會(huì)再落回地球上13.(多選)宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬(wàn)有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)．在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)．設(shè)某雙星系統(tǒng)P、Q繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．若PO>OQ，則()A．星球P的質(zhì)量一定大于Q的質(zhì)量B．星球P的線速度一定大于Q的線速度C．雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大14.(多選)有a，b，c，d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)，b處于地面附近的近地軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測(cè)衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則有()A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度gB．b在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)C．c在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是D．d的運(yùn)動(dòng)周期可能是30h15.(多選)已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T，地球同步衛(wèi)星質(zhì)量為m，引力常量為G.有關(guān)同步衛(wèi)星，下列表述正確的是()A．衛(wèi)星距地面的高度為B．衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度C．衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為GD．衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度小于地球表面的重力加速度三、計(jì)算題16.經(jīng)過天文望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)期觀測(cè)，人們?cè)谟钪嬷幸呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對(duì)它們的研究，使我們對(duì)宇宙中物質(zhì)的存在形式和分布情況有了較深刻的認(rèn)識(shí)，雙星系統(tǒng)由兩個(gè)星體組成，其中每個(gè)星體的大小都遠(yuǎn)小于兩星體之間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠(yuǎn)，可以當(dāng)作孤立系統(tǒng)來處理(即其它星體對(duì)雙星的作用可忽略不計(jì))．現(xiàn)根據(jù)對(duì)某一雙星系統(tǒng)的光度學(xué)測(cè)量確定：該雙星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量都是m，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線上的某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(1)試計(jì)算該雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)周期T1.(2)若實(shí)際中觀測(cè)到的運(yùn)動(dòng)周期為T2,T2與T1并不是相同的，目前有一種流行的理論認(rèn)為，在宇宙中可能存在一種觀測(cè)不到的暗物質(zhì)，它均勻地充滿整個(gè)宇宙，因此對(duì)雙星運(yùn)動(dòng)的周期有一定的影響．為了簡(jiǎn)化模型，我們假定在如圖所示的球體內(nèi)(直徑看作L)均勻分布的這種暗物質(zhì)才對(duì)雙星有引力的作用，不考慮其他暗物質(zhì)對(duì)雙星的影響，已知這種暗物質(zhì)的密度為ρ，求T1∶T2.17.為了研究太陽(yáng)演化進(jìn)程，需要知道太陽(yáng)目前的質(zhì)量M.已知地球半徑R＝6.4×106m，地球質(zhì)量m＝6.0×1024kg，日地中心的距離r＝1.5×1011m，地球表面處的重力加速度g＝10m/s2,1年約為3.2×107s，試估算太陽(yáng)目前的質(zhì)量M.18.假設(shè)在半徑為R的某天體上發(fā)射一顆該天體的衛(wèi)星．若它貼近該天體的表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T1，已知萬(wàn)有引力常量為G.(1)則該天體的密度是多少？(2)若這顆衛(wèi)星距該天體表面的高度為h，測(cè)得在該處做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2，則該天體的密度又是多少？四、填空題19.牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律在_____、_________、__________的廣闊的領(lǐng)域，包括天體力學(xué)的研究中經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn)，取得了巨大的成就．20.地球赤道上的物體A，近地衛(wèi)星B(軌道半徑等于地球半徑)，同步衛(wèi)星C，若用TA、TB、TC；vA、vB、vC；分別表示三者周期，線速度，則滿足________，________.21.宇航員在某星球表面，將一小球從離地面h高處以初速v0水平拋出，測(cè)出小球落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)間的水平位移為s，若該星球的半徑為R，萬(wàn)有引力常量為G，則該星球表面重力加速度為__________，該星球的平均密度為__________．22.兩行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星的圓軌道接近各自行星表面，如果兩行星質(zhì)量之比MA∶MB＝2∶1，兩行星半徑之比RA∶RB＝1∶2，則兩個(gè)衛(wèi)星周期之比Ta∶Tb＝________，向心加速度之比為________.23.已知繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的星體的軌道半徑r，運(yùn)動(dòng)周期為T，(1)中心天體的質(zhì)量M＝____；(2)若中心天體的半徑為R，則其平均密度ρ＝____；(3)若星體在中心天體表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其平均密度ρ＝____.答案解析1.【答案】D【解析】“嫦娥三號(hào)”沿橢圓軌道從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中，月球?qū)πl(wèi)星的引力做正功，動(dòng)能增大，則速度增大，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力，有G＝m，得M＝，據(jù)此可知若已知“嫦娥三號(hào)”在圓軌道上運(yùn)行的半徑、周期和引力常量，可求出月球的質(zhì)量，但月球的體積未知，不能求出月球的密度，故C錯(cuò)誤；對(duì)于“嫦娥三號(hào)”，有G＝ma，a＝，在P點(diǎn)，M和r相同，則嫦娥三號(hào)在橢圓軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)和在圓形軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度相等，故D正確．2.【答案】B【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力與重力的關(guān)系解題．物體在地球的兩極時(shí)：mg0＝G；物體在赤道上時(shí)mg＋m2R＝G.以上兩式聯(lián)立，解得地球的密度ρ＝.故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．3.【答案】A【解析】由v同步＝，v空間站＝，則B錯(cuò)．再結(jié)合v＝ωr，可知ω空間站＞ω地球，所以人觀察到它向東運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)．空間站的宇航員只受萬(wàn)有引力，受力不平衡，所以D錯(cuò)．4.【答案】B【解析】牛頓運(yùn)動(dòng)定律能夠解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，在生產(chǎn)、生活及科技方面起著重要作用；解決問題時(shí)雖然有一定誤差，但誤差極其微小，可以忽略不計(jì)；故經(jīng)典力學(xué)仍可在一定范圍內(nèi)適用．雖然相對(duì)論和量子力學(xué)更加深入科學(xué)地認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，它是科學(xué)的進(jìn)步，但并不表示對(duì)經(jīng)典力學(xué)的否定，故選項(xiàng)B正確．A、C錯(cuò)誤；經(jīng)典力學(xué)不能用于處理高速運(yùn)行的物體；故D錯(cuò)誤．5.【答案】C【解析】在地球上：h＝某天體上；h′＝因?yàn)椋絢所以＝k根據(jù)G＝mg，G＝mg′可知＝又因?yàn)椋絢聯(lián)立得：＝k6.【答案】B【解析】根據(jù)開普勒第三定律可得＝，解得＝≈，因?yàn)門地＝1年，所以T火≈1.9年，火星與地球轉(zhuǎn)過的角度之差Δθ＝2π時(shí)，相鄰再次相距最近，故有(－)t＝2π，解得t≈2.1，近似為2年，故B正確．7.【答案】D【解析】第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，所以“龍”飛船的發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間，故A錯(cuò)誤；“龍”飛船欲實(shí)現(xiàn)對(duì)接，必須在國(guó)際空間站的后下方，伺機(jī)噴氣加速做離心運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故B錯(cuò)誤；“龍”飛船噴氣加速前，在國(guó)際空間站的后下方，根據(jù)a＝得“龍”飛船與國(guó)際空間站的加速度不相等，故C錯(cuò)誤；空間站中收到的冰激凌只受重力，處于完全失重狀態(tài)，故D正確．8.【答案】D【解析】地球表面處的重力加速度和離地心高4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力產(chǎn)生，所以有：地面上：G＝mg0①離地心4R處：G＝mg②由①②兩式得＝()2＝，故D正確.9.【答案】A【解析】第一宇宙速度是物體在地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，A對(duì)，B錯(cuò)；根據(jù)G＝m得v＝，可見第一宇宙速度與地球的質(zhì)量和半徑有關(guān)，C、D錯(cuò)．10.【答案】A【解析】A項(xiàng)是伽利略在探究物體下落規(guī)律的過程中用到的科學(xué)方法，A正確；牛頓第一定律指出，物體“不受外力”作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或者是靜止不動(dòng)，或者是做勻速直線運(yùn)動(dòng)．牛頓第二定律：物體的加速度跟物體所受的合外力F成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同．B錯(cuò)誤；牛頓在尋找萬(wàn)有引力的過程中，他利用了牛頓第二定律，牛頓第三定律和開普勒第三定律，C錯(cuò)誤；開普勒在第谷觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)三定律，D錯(cuò)誤．11.【答案】BCD12.【答案】CD【解析】胡克認(rèn)為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比，故A錯(cuò)誤；牛頓用“月－地檢驗(yàn)”證實(shí)了萬(wàn)有引力定律的正確性，故B錯(cuò)誤；卡文迪許利用實(shí)驗(yàn)較為準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的數(shù)值，故C正確；牛頓認(rèn)為在足夠高的高山上以足夠大的水平速度拋出一物體，物體就不會(huì)再落在地球上，故D正確；故選C、D.13.【答案】BD【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力m1ωr1＝m2ωr2，r1＞r2，所以m1＜m2，即P的質(zhì)量一定小于Q的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤．雙星系統(tǒng)角速度相等，根據(jù)v＝ωr，且PO＞OQ，P的線速度大于Q的線速度，故B正確．設(shè)兩星體間距為L(zhǎng)，O點(diǎn)到P的距離為r1，到Q的距離為r2，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力：＝m1r1＝m2r2，解得周期T＝2π，由此可知雙星的距離一定時(shí)，質(zhì)量越大周期越小，故C錯(cuò)誤；總質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大，故D正確．故選B、D.14.【答案】BCD【解析】a受到萬(wàn)有引力和地面支持力，由于支持力等于重力，與萬(wàn)有引力大小接近，所以向心加速度遠(yuǎn)小于重力加速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由v＝知b的線速度最大，則在相同時(shí)間內(nèi)b轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)最長(zhǎng)，選項(xiàng)B正確；c為同步衛(wèi)星，周期Tc＝24h，在4h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角＝·2π＝，選項(xiàng)C正確；由T＝知d的周期最大，所以Td>Tc＝24h，則d的周期可能是30h，選項(xiàng)D正確．15.【答案】BD【解析】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，G＝m(H＋R)，衛(wèi)星距地面的高度為H＝－R，A錯(cuò)；根據(jù)G＝m，可得衛(wèi)星的運(yùn)行速度v＝，而第一宇宙速度為，故B對(duì)；衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)受到的向心力大小為Fn＝G，C錯(cuò)；根據(jù)G＝man，可得衛(wèi)星運(yùn)行的向心加速度為an＝G，而地球表面的重力加速度為g＝G，D對(duì)．16.【答案】(1)T1＝2π(2)T1∶T2＝∶1【解析】(1)兩星的角速度相同，故F＝mr1ω；F＝mr2ω而F＝G可得r1＝r2①兩星繞連線的中點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，則＝m··ω解得ω1＝②所以T1＝＝＝2π③(2)由于暗物質(zhì)的存在，雙星的向心力由兩個(gè)力的合力提供，則G＋G＝m·L·ω2④M為暗物質(zhì)質(zhì)量，M＝ρV＝ρ·π()3⑤聯(lián)立④⑤式得：ω＝⑥T2＝＝⑦聯(lián)立③⑦式解得：T1∶T2＝∶1⑧.17.【答案】1.90×1030kg【解析】地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律有