萬有引力與宇宙航行單元測(cè)試 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

第七章萬有引力與宇宙航行同步題（含答案）2023—2024學(xué)年物理人教版（2019）必修第二冊(cè)一、選擇題。（15題）1、如圖所示，O表示地球，P表示一個(gè)繞地球沿橢圓軌道做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，AB為長軸，CD為短軸．在衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從A到B的時(shí)間為tAB，同理從B到A、從C到D、從D到C的時(shí)間分別為tBA、tCD、tDC．下列關(guān)系式正確的是（）A．tAB>tBAB．tAB<tBAC．tCD>tDCD．tCD<tDC2、如圖所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2。則兩球的萬有引力大小為()A．Geq\f(m1m2,r2)B．Geq\f(m1m2,r12)C．Geq\f(m1m2,r1＋r22)D．Geq\f(m1m2,r1＋r2＋r2)3、（雙選）某同學(xué)閱讀了“火星的現(xiàn)在、地球的未來”一文，摘錄了以下資料：①根據(jù)目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙大爆炸學(xué)說可知，引力常量在極其緩慢地減??；②火星位于地球繞太陽軌道的外側(cè)；③由于火星與地球的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的傾角也幾乎相同，所以火星上也有四季變化。根據(jù)該同學(xué)摘錄的資料和有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可推斷()A．太陽對(duì)地球的引力在緩慢減小B．太陽對(duì)地球的引力在緩慢增加C．火星上平均每個(gè)季節(jié)持續(xù)的時(shí)間等于3個(gè)月D．火星上平均每個(gè)季節(jié)持續(xù)的時(shí)間大于3個(gè)月4、宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的某固定點(diǎn)O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。現(xiàn)測(cè)得兩星球球心之間的距離為L，運(yùn)動(dòng)周期為T，已知萬有引力常量為G。若AO>OB，則（）A．星球A的角速度一定大于星球B的角速度B．星球A所受向心力大于星球B所受向心力C．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離減小，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期增大D．兩星球的總質(zhì)量等于5、假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個(gè)中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是（）A.這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B.這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C.這個(gè)人矮但不胖D.這個(gè)人瘦但不高6、設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，在某時(shí)刻，該人造衛(wèi)星通過赤道上某建筑物的正上方，則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時(shí)間為(地球同步衛(wèi)星軌道半徑約為6.6R)()隱含：衛(wèi)星已經(jīng)比建筑物多走了一圈A.2πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(gR2,r3))－ω0))B.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))＋ω0)C.2πeq\r(\f(r3,gR2))D.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)7、如圖所示，有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，兩個(gè)火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB<vC。對(duì)于地面上的觀察者來說，以下說法中正確的是（）A.時(shí)鐘A走得最慢 B.時(shí)鐘B走得最慢C.時(shí)鐘C走得最慢 D.時(shí)鐘C走得最快8、2019年1月，我國嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸。在探測(cè)器“奔向”月球的過程中，用h表示探測(cè)器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是()9、將兩個(gè)半徑均為R，材料相同的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起時(shí)，它們之間的萬有引力為F.則用上述材料制成的半徑為eq\f(R,2)的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起，它們之間的萬有引力F′的大小為(提示：可把均勻?qū)嵭那虍?dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，質(zhì)點(diǎn)的位置就在本球的球心處)()A.eq\f(1,16)FB.eq\f(1,4)FC.eq\f(1,2)F D．F10、已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別R1和R2，如果把行星與太陽連線掃過的面積與其所用時(shí)間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速率之比是（）A．1B．R1R2C．R11、太陽對(duì)行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這個(gè)向心力的大小()A．與行星距太陽的距離成正比B．與行星距太陽的距離成反比C．與行星運(yùn)動(dòng)的速率的平方成正比D．與行星距太陽的距離的平方成反比12、我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318＋0253”，其自轉(zhuǎn)周期T＝5.19ms。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為6.67×10－11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為()A．5×109kg/m3B．5×1012kg/m3C．5×1015kg/m3D．5×1018kg/m313、21世紀(jì)初我國相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程．某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接，然后由飛船送“玉兔”返回地球．設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球?yàn)镽，月面的重力加速度為g月．以月面為零勢(shì)能面．“玉兔”在h高度的引力勢(shì)能可表示為，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為（）A．B．C．D．14、下列運(yùn)動(dòng)中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A.子彈的飛行B.和諧號(hào)從深圳向廣州飛馳C.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)D.粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)15、我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“虹云工程技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星”，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期約為1.8h。與月球相比，該衛(wèi)星的()A．角速度更小B．環(huán)繞速度更小C．向心加速度更大D．離地球表面的高度更大二、填空題。16、兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自行星的表面，如果兩行星的質(zhì)量之比為=p，兩行星半徑之比為=q，則兩個(gè)衛(wèi)星的周期之比為___________。17、21世紀(jì)某年9月10日消息，美國宇航局開普勒望遠(yuǎn)鏡最新探測(cè)到太陽系之外最小的行星，它略比月球大一些，環(huán)繞主恒星運(yùn)行一周大約13天．假設(shè)如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)動(dòng)情況的示意圖，則行星運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速度達(dá)__________，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度達(dá)__________(填“最大”或“最小”)．為了探測(cè)M星球，載著登陸艙的探測(cè)飛船在以該星球中心為圓心，半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，周期為T1，已知引力常量為G，則M星球的質(zhì)量為__________．三、計(jì)算題。18、地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑在天文學(xué)上常用來作為長度單位，叫作天文單位，用來量度太陽系內(nèi)天體與太陽的距離。（這只是個(gè)粗略的說法。在天文學(xué)中，“天文單位”有嚴(yán)格的定義，用符號(hào)表示。）已知火星公轉(zhuǎn)的軌道半徑是1.5，根據(jù)開普勒第三定律，火星公轉(zhuǎn)的周期是多少個(gè)地球日？19、假設(shè)地球自轉(zhuǎn)速度達(dá)到使赤道上的物體能“飄”起來(完全失重)。試估算一下，此時(shí)地球上的一天等于多少小時(shí)？(地球半徑取6.4×106m，g取10m/s2)20、長度測(cè)量與被測(cè)物體相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，一艘宇宙飛船的船身長度為l0=90m，相對(duì)地面以v=0.8c的速度在一觀測(cè)站的上空飛過。（光速c=3.0×108m/s）（1）觀測(cè)站測(cè)得飛船的船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？（2）航天員測(cè)得船身通過觀測(cè)站的時(shí)間間隔是多少？第七章萬有引力與宇宙航行同步題（含答案）2023—2024學(xué)年物理人教版（2019）必修第二冊(cè)一、選擇題。（15題）1、如圖所示，O表示地球，P表示一個(gè)繞地球沿橢圓軌道做逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，AB為長軸，CD為短軸．在衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)，從A到B的時(shí)間為tAB，同理從B到A、從C到D、從D到C的時(shí)間分別為tBA、tCD、tDC．下列關(guān)系式正確的是（）A．tAB>tBAB．tAB<tBAC．tCD>tDCD．tCD<tDC【答案】D2、如圖所示，兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，半徑分別為r1、r2。則兩球的萬有引力大小為()A．Geq\f(m1m2,r2)B．Geq\f(m1m2,r12)C．Geq\f(m1m2,r1＋r22)D．Geq\f(m1m2,r1＋r2＋r2)【答案】D3、（雙選）某同學(xué)閱讀了“火星的現(xiàn)在、地球的未來”一文，摘錄了以下資料：①根據(jù)目前被科學(xué)界普遍接受的宇宙大爆炸學(xué)說可知，引力常量在極其緩慢地減小；②火星位于地球繞太陽軌道的外側(cè)；③由于火星與地球的自轉(zhuǎn)周期幾乎相同，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道平面的傾角也幾乎相同，所以火星上也有四季變化。根據(jù)該同學(xué)摘錄的資料和有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可推斷()A．太陽對(duì)地球的引力在緩慢減小B．太陽對(duì)地球的引力在緩慢增加C．火星上平均每個(gè)季節(jié)持續(xù)的時(shí)間等于3個(gè)月D．火星上平均每個(gè)季節(jié)持續(xù)的時(shí)間大于3個(gè)月【答案】AD4、宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)。設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的某固定點(diǎn)O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示?，F(xiàn)測(cè)得兩星球球心之間的距離為L，運(yùn)動(dòng)周期為T，已知萬有引力常量為G。若AO>OB，則（）A．星球A的角速度一定大于星球B的角速度B．星球A所受向心力大于星球B所受向心力C．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離減小，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期增大D．兩星球的總質(zhì)量等于【答案】D5、假設(shè)地面上有一列火車以接近光速的速度運(yùn)行，其內(nèi)站立著一個(gè)中等身材的人，站在路旁的人觀察車?yán)锏娜?，觀察的結(jié)果是（）A.這個(gè)人是一個(gè)矮胖子B.這個(gè)人是一個(gè)瘦高個(gè)子C.這個(gè)人矮但不胖D.這個(gè)人瘦但不高【答案】D6、設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，且r<5R，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，在某時(shí)刻，該人造衛(wèi)星通過赤道上某建筑物的正上方，則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時(shí)間為(地球同步衛(wèi)星軌道半徑約為6.6R)()隱含：衛(wèi)星已經(jīng)比建筑物多走了一圈A.2πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\r(\f(gR2,r3))－ω0))B.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))＋ω0)C.2πeq\r(\f(r3,gR2))D.eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)【答案】D7、如圖所示，有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，兩個(gè)火箭分別以速度vB和vC朝同一方向飛行，vB<vC。對(duì)于地面上的觀察者來說，以下說法中正確的是（）A.時(shí)鐘A走得最慢 B.時(shí)鐘B走得最慢C.時(shí)鐘C走得最慢 D.時(shí)鐘C走得最快【答案】C8、2019年1月，我國嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸。在探測(cè)器“奔向”月球的過程中，用h表示探測(cè)器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力，能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是()【答案】D9、將兩個(gè)半徑均為R，材料相同的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起時(shí)，它們之間的萬有引力為F.則用上述材料制成的半徑為eq\f(R,2)的均勻?qū)嵭那蝮w緊靠在一起，它們之間的萬有引力F′的大小為(提示：可把均勻?qū)嵭那虍?dāng)質(zhì)點(diǎn)處理，質(zhì)點(diǎn)的位置就在本球的球心處)()A.eq\f(1,16)FB.eq\f(1,4)FC.eq\f(1,2)F D．F【答案】A10、已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑分別R1和R2，如果把行星與太陽連線掃過的面積與其所用時(shí)間的比值定義為掃過的面積速率，則地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)過程中掃過的面積速率之比是（）A．1B．R1R2C．R【答案】B11、太陽對(duì)行星的引力提供了行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這個(gè)向心力的大小()A．與行星距太陽的距離成正比B．與行星距太陽的距離成反比C．與行星運(yùn)動(dòng)的速率的平方成正比D．與行星距太陽的距離的平方成反比【答案】D12、我國500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318＋0253”，其自轉(zhuǎn)周期T＝5.19ms。假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已知萬有引力常量為6.67×10－11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為()A．5×109kg/m3B．5×1012kg/m3C．5×1015kg/m3D．5×1018kg/m3【答案】C13、21世紀(jì)初我國相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想：如圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接，然后由飛船送“玉兔”返回地球．設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m，月球?yàn)镽，月面的重力加速度為g月．以月面為零勢(shì)能面．“玉兔”在h高度的引力勢(shì)能可表示為，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量，若忽略月球的自轉(zhuǎn)，從開始發(fā)射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為（）A．B．C．D．【答案】B14、下列運(yùn)動(dòng)中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是（）A.子彈的飛行B.和諧號(hào)從深圳向廣州飛馳C.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)D.粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)【答案】D15、我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“虹云工程技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星”，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的周期約為1.8h。與月球相比，該衛(wèi)星的()A．角速度更小B．環(huán)繞速度更小C．向心加速度更大D．離地球表面的高度更大【答案】C二、填空題。16、兩顆行星A和B各有一顆衛(wèi)星a和b，衛(wèi)星軌道接近各自行星的表面，如果兩行星的質(zhì)量之比為=p，兩行星半徑之比為=q，則兩個(gè)衛(wèi)星的周期之比為___________?！敬鸢浮?7、21世紀(jì)某年9月10日消息，美國宇航局開普勒望遠(yuǎn)鏡最新探測(cè)到太陽系之外最小的行星，它略比月球大一些