2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用章末質(zhì)量評(píng)估(三) 粵教版必修2

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1、第三章 萬有引力定律及其應(yīng)用 章末質(zhì)量評(píng)估(三) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)的得3分，選錯(cuò)或不答的得0分) 1．第一次通過實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確測(cè)出萬有引力常量G的科學(xué)家是(　　) A．卡文迪許　　　　 B．開普勒 C．亞當(dāng)斯 D．牛頓 解析：第一次通過實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確測(cè)出萬有引力常量G的科學(xué)家是卡文迪許，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 答案：A 2．下列說法正確的是(　　) A．開普勒將第谷的幾千個(gè)觀察數(shù)據(jù)歸納成簡(jiǎn)潔的三定律，揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 B．伽利略設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證

2、實(shí)了力是物體運(yùn)動(dòng)的原因 C．牛頓通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量 D．經(jīng)典力學(xué)不適用于宏觀低速運(yùn)動(dòng) 解析：開普勒將第谷的幾千個(gè)觀察數(shù)據(jù)歸納成簡(jiǎn)潔的三定律，揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，選項(xiàng)A正確；伽利略設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物體運(yùn)動(dòng)不需要力來維持，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出了萬有引力常量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀和高速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：A 3．要使兩物體間萬有引力減小到原來的，可采取的方法是(　　) A．使兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變 B．使兩物體間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的 C．使其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的，距離不變 D．使兩物體質(zhì)量及它們之間的

3、距離都減為原來的 解析：由F＝G，可知兩物體的質(zhì)量各減少一半，距離保持不變，兩物體間萬有引力減小到原來的，A錯(cuò)誤；兩物體間距離變?yōu)樵瓉淼?倍，其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的，兩物體間萬有引力減小到原來的，B正確；使其中一個(gè)物體質(zhì)量減為原來的，距離不變，兩物體間萬有引力減小到原來的，C錯(cuò)誤；兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的，兩物體間萬有引力保持不變，D錯(cuò)誤． 答案：B 4．兩輛質(zhì)量各為1×105 kg的裝甲車相距1 m時(shí)，它們之間的萬有引力相當(dāng)于(　　) A．一個(gè)人的重力量級(jí) B．一個(gè)雞蛋的重力量級(jí) C．一個(gè)西瓜的重力量級(jí) D．一頭牛的重力量級(jí) 解析：由F引＝G得F引＝0.66

4、7 N，相當(dāng)于一個(gè)雞蛋的重力量級(jí)． 答案：B 5．航天員王亞平在“天宮一號(hào)”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課，演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象．若飛船質(zhì)量為m，距地面高度為h，地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G，則飛船所在處的重力加速度大小為(　　) A．0 B. C. D. 解析：“天宮一號(hào)”飛船繞地球飛行時(shí)與地球之間的萬有引力F引＝，由于“天宮一號(hào)”飛船繞地球飛行時(shí)重力與萬有引力相等，即mg＝G，故飛船所在處的重力加速度g＝，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤． 答案：B 6．地球的質(zhì)量是月球質(zhì)量的81倍，若地球吸引月球的力的大小為F，則月球吸引地球的力的大小為(　　)

5、 A.　　　　　B．F　　　 　C．9F　　　D．81F 解析：根據(jù)牛頓第三定律，力的作用是相互的且作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，二者的方向在一條直線上． 答案：B 7.2015年12月，我國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空進(jìn)入高為5.0×102 km的預(yù)定軌道．“悟空”衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球半徑R＝6.4×103 km.下列說法正確的是(　　) A．“悟空”衛(wèi)星的線速度比同步衛(wèi)星的線速度小 B．“悟空”衛(wèi)星的角速度比同步衛(wèi)星的角速度小 C．“悟空”衛(wèi)星的運(yùn)行周期比同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期小 D．“悟空”衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心

6、加速度小 解析：地球同步衛(wèi)星距地表36 000 km，由v＝可知，“悟空”衛(wèi)星的線速度要大，所以A錯(cuò)．由ω＝可知，“悟空”衛(wèi)星的角速度要大，即周期要小，由a＝可知，“悟空”衛(wèi)星的向心加速度要大，因此B、D錯(cuò)，C對(duì)． 答案：C 8．一宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面上以初速度v0沿豎直方向拋出一個(gè)小球，測(cè)得小球經(jīng)過時(shí)間t落回拋出點(diǎn)，已知該星球半徑為R，則該星球的第一宇宙速度為(　　) A. B. C. D．無法確定 解析：豎直上拋落回原點(diǎn)的速度大小等于初速度，方向與初速度相反．設(shè)星球表面的重力加速度為g，由豎直上拋規(guī)律可得：v0＝－v0＋gt，解得g＝

7、，由地面萬有引力等于重力提供向心力，得mg＝m，解得v＝＝ ，故A正確． 答案：A 9．我國(guó)發(fā)射的“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星是極地衛(wèi)星，衛(wèi)星飛過兩極上空，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為12 h；我國(guó)發(fā)射的“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，周期是24 h，由此可知，兩顆衛(wèi)星相比較(　　) A．“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星距地面較近 B．“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星距地面較遠(yuǎn) C．“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的線速度較大 D．“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的角速度較大 解析：“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星的周期小于“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的周期，根據(jù)公式＝k分析得知，“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星半徑r較小，距地面較近，故A正確，B錯(cuò)誤．由公

8、式v＝可知，“風(fēng)云一號(hào)”氣象衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度較大，C錯(cuò)誤．由ω＝分析得到，“風(fēng)云二號(hào)”氣象衛(wèi)星的角速度較小，D錯(cuò)誤． 答案：A 10．星球上的物體脫離該星球引力所需要的最小速度稱為第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關(guān)系是v2＝v1.已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的，不計(jì)其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為(　　) A. B. C. D. 解析：該星球的第一宇宙速度：G＝m，在該星球表面處萬有引力等于重力：G＝m，由以上兩式得v1＝，則第二宇宙速度v2＝v1＝×＝，故A正確． 答案：A

9、二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分) 11．關(guān)于太陽與行星間引力F＝G的下列說法中，正確的是(　　) A．公式中的G是比例系數(shù)，是人為規(guī)定的 B．這一規(guī)律是根據(jù)開普勒定律和牛頓第三定律推出的 C．太陽與行星間的引力是一對(duì)平衡力 D．檢驗(yàn)這一規(guī)律是否適用于其他天體的方法是比較觀測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性 解析：公式F＝G中G是比例系數(shù)，與太陽、行星均無關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，不是人為規(guī)定的，A錯(cuò)誤．該公式由開普勒定律和牛頓第三定律推出，公式適用于任何兩個(gè)物體間，檢驗(yàn)方

10、法是比較觀測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性，B、D正確．太陽與行星間的引力是一對(duì)作用力與反作用力，C錯(cuò)誤． 答案：BD 12．兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比是1∶2，軌道半徑之比是3∶1，則下述說法中，正確的是(　　) A．它們的周期之比是∶1 B．它們的線速度之比是1∶ C．它們的向心加速度之比是1∶9 D．它們的向心力之比是1∶9 解析：人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)萬有引力提供向心力，即G＝man＝m＝mr，解得an＝G∝，v＝∝，T＝2π∝，故兩顆人造衛(wèi)星的周期之比T1∶T2＝∶1，線速度之比v1∶v2＝1∶，向心加速度之比an1∶an2＝1∶9，向心力之比F1∶F2＝m1an1∶m2an2＝1

11、∶18，故B、C對(duì)，A、D錯(cuò)． 答案：BC 13．設(shè)地球的質(zhì)量為M，平均半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為ω，引力常量為G，則有關(guān)同步衛(wèi)星的說法正確的是(　　) A．同步衛(wèi)星的軌道與地球的赤道在同一平面內(nèi) B．同步衛(wèi)星的離地高度為h＝ C．同步衛(wèi)星的離地高度為h＝－R D．同步衛(wèi)星的角速度為ω，線速度大小為 解析：同步衛(wèi)星是指衛(wèi)星的軌道在赤道上空一定高度、周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同的衛(wèi)星，所以G＝m＝mω2(R＋h)，可求得：h＝－R，v＝，故選ACD. 答案：ACD 14.三顆人造地球衛(wèi)星A、B、C繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，已知mA＝mB＜mC，則對(duì)于三顆衛(wèi)星，正確的是(　　)

12、 A．運(yùn)行線速度關(guān)系為vA＞vB＝vC B．運(yùn)行周期關(guān)系為TA＜TB＝TC C．向心力大小關(guān)系為FA＝FB＜FC D．半徑與周期關(guān)系為＝＝ 解析：由G＝m得v＝，所以vA＞vB＝vC，選項(xiàng)A正確；由G＝mr得T＝2π ，所以TA＜TB＝TC，選項(xiàng)B正確；由G＝man，得an＝G，所以aA＞aB＝aC，又mA＝mB＜mC，所以FA＞FB，F(xiàn)B＜FC，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；三顆衛(wèi)星都繞地球運(yùn)行，故由開普勒第三定律得＝＝，選項(xiàng)D正確． 答案：ABD 三、非選擇題(本題共4小題，共46分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程和重要演算步驟，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(10分

13、)火箭發(fā)射“神舟”號(hào)宇宙飛船開始階段是豎直升空，設(shè)向上的加速度a＝5 m/s2，宇宙飛船中用彈簧測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)質(zhì)量為m＝9 kg的物體，當(dāng)飛船升到某高度時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為85 N，那么此時(shí)飛船距地面的高度是多少？(地球半徑R＝6 400 km，地球表面重力加速度g取10 m/s2) 解析：在地面附近，G＝mg. 在高空中，G＝mg′， 在宇宙飛船中，對(duì)質(zhì)量為m的物體， 由牛頓第二定律可得：F－mg′＝ma， 由以上三式解得：h＝3.2×103 km. 答案：3.2×103 km 16．(10分)為了與“天宮一號(hào)”成功對(duì)接，在發(fā)射時(shí)，“神舟十號(hào)”宇宙飛船首先要發(fā)射到離地面很近的圓

14、軌道，然后經(jīng)過多次變軌，最終與在距地面高度為H的圓形軌道上繞地球飛行的“天宮一號(hào)”完成對(duì)接，假設(shè)之后整體保持在距地面高度仍為H的圓形軌道上繞地球繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．已知地球半徑為R0，地面附近的重力加速度為g.求： (1)地球的第一宇宙速度． (2)“神舟十號(hào)”宇宙飛船在近地圓軌道運(yùn)行的速度與對(duì)接后整體的運(yùn)行速度之比．(用題中字母表示) 解析：(1)設(shè)地球的第一宇宙速度為v，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律得：G＝m， 在地面附近有G＝m0g， 聯(lián)立以上兩式解得v＝. (2)設(shè)“神舟十號(hào)”在近地圓軌道運(yùn)行的速度為v1，根據(jù)題意可知v1＝v＝， 對(duì)接后，整體的運(yùn)行速度為v2，根據(jù)萬有引力定律和

15、牛頓第二定律，得G＝m′， 則v2＝， 所以v1∶v2＝. 答案：(1)　(2) 17．(12分)某星球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的9倍，半徑為地球半徑的一半，若從地球表面高為h處平拋一物體，水平射程為60 m，則在該星球上從同樣高度以同樣的初速度平拋同一物體，水平射程為多少？ 解析：平拋運(yùn)動(dòng)水平位移x＝v0t， 豎直位移h＝gt2， 解以上兩式得x＝v0·， 由重力等于萬有引力mg＝G， 得g＝， 所以＝＝9×＝36， ＝＝，x星＝x地＝10 m. 答案：10 m 18．(14分)某行星運(yùn)行一晝夜時(shí)間T＝6 h，若彈簧測(cè)力計(jì)在其“赤道”上比“兩極”處測(cè)同一物體重力時(shí)讀數(shù)小

16、10%. (1)則該行星的密度為多大？ (2)設(shè)想該行星自轉(zhuǎn)角速度加快到某一值時(shí)，在“赤道”上的物體會(huì)“飄”起來，這時(shí)該行星的自轉(zhuǎn)周期是多少？ 解析：(1)在兩極，因物體隨行星自轉(zhuǎn)半徑為零，無需向心力，其萬有引力等于重力，G＝mg； 在赤道上，萬有引力分解為兩個(gè)分力，其一是物體重力，其二為物體隨行星轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，即G＝mg′＋mR. 所以mg－mg′＝0.1mg，0.1G＝mR，M＝， 密度ρ＝＝＝3.0×103 kg/m3. (2)對(duì)物體原來有0.1＝mR＝ma向， 飄起來時(shí)：＝ma向＝mR， 由上述兩式，得T1＝T＝×6 h＝1.9 h. 答案：(1)3.0×103 kg/m3　(2)1.9 h 8