（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第六章 萬有引力與航天章末檢測(cè)試卷 新人教版必修2.doc

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第六章 萬有引力與航天 章末檢測(cè)試卷(二) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本題共16小題，每小題4分，共64分) 1.在物理學(xué)理論建立的過程中，有許多偉大的科學(xué)家做出了貢獻(xiàn).關(guān)于科學(xué)家和他們的貢獻(xiàn)，下列說法正確的是(　　) A.卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量的數(shù)值 B.第谷通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)期觀察，發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三定律 C.開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 D.牛頓提出了“日心說” 答案　A 【考點(diǎn)】物理學(xué)史的理解 【題點(diǎn)】物理學(xué)史的理解 2.若某人到達(dá)一個(gè)行星上，這個(gè)行星的半徑只有地球的一半，質(zhì)量也是地球的一半，則在這個(gè)行星上該行星對(duì)此人的引力是在地球上地球?qū)ζ湟Φ?　　) A.2倍 B.1倍 C. D. 答案　A 解析　由萬有引力定律F＝G可知，＝＝2，選項(xiàng)A正確. 3.如圖1所示，圖中a、b、c、d四條圓軌道的圓心均在地球的自轉(zhuǎn)軸上，在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星中，下列對(duì)衛(wèi)星可能的軌道判斷正確的是(　　) 圖1 A.只要軌道的圓心在地球的自轉(zhuǎn)軸上都是可能的軌道，圖中軌道a、b、c、d都是可能的軌道 B.只有軌道的圓心在地球的球心上，這些軌道才是可能的軌道，圖中軌道a、b、c均可能 C.只有軌道平面與地球赤道平面重合的衛(wèi)星軌道才是可能的軌道，圖中只有a軌道是可能的 D.只有軌道圓心在地球的球心，且軌道不與赤道平面重合的軌道才是可能的軌道，即圖中軌道b、c才是可能的 答案　B 4.如圖2所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，它們的運(yùn)行軌道都是橢圓.根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知(　　) 圖2 A.火星繞太陽運(yùn)行過程中，速率不變 B.地球靠近太陽的過程中，運(yùn)行速率減小 C.火星遠(yuǎn)離太陽過程中，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積逐漸增大 D.火星繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng) 答案　D 解析　根據(jù)開普勒第二定律：對(duì)每一個(gè)行星而言，太陽、行星的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，可知行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化，地球靠近太陽過程中運(yùn)行速率將增大，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤.根據(jù)開普勒第三定律，可知所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.由于火星的半長(zhǎng)軸比較大，所以火星繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確. 5.2015年12月29日，“高分四號(hào)”對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星升空.這是中國“高分”專項(xiàng)首顆高軌道高分辨率、設(shè)計(jì)使用壽命最長(zhǎng)的光學(xué)遙感衛(wèi)星，也是當(dāng)時(shí)世界上空間分辨率最高、幅寬最大的地球同步軌道遙感衛(wèi)星.下列關(guān)于“高分四號(hào)”地球同步衛(wèi)星的說法中正確的是(　　) A.該衛(wèi)星定點(diǎn)在北京上空 B.該衛(wèi)星定點(diǎn)在赤道上空 C.它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自轉(zhuǎn)周期的整數(shù)倍 D.它的周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同，但高度和速度可以選擇，高度增大，速度減小 答案　B 解析　地球同步衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點(diǎn)，假設(shè)實(shí)現(xiàn)了“同步”，那它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到的地球的引力就不在一個(gè)平面上，且穩(wěn)定做圓周運(yùn)動(dòng)，這是不可能的，地球同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止不動(dòng)，所以必須定點(diǎn)在赤道的正上方，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)橥叫l(wèi)星要和地球自轉(zhuǎn)同步，即它們的T和ω都相同，根據(jù)G＝m＝mω2r，因?yàn)棣匾欢ǎ詒必須固定，且v的大小也固定，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 6.如圖3所示，中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng).目前，啟用的是北斗第三代衛(wèi)星——北斗三號(hào)，計(jì)劃部署35顆，由此可以達(dá)到覆蓋整個(gè)亞太歐地區(qū)，到2020年全部部署完成，屆時(shí)可以像GPS一樣覆蓋全球.其中有靜止軌道同步衛(wèi)星和中地球軌道衛(wèi)星.已知中地球軌道衛(wèi)星的軌道高度在2 000～20 000 km，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A.中地球軌道衛(wèi)星的線速度小于靜止軌道同步衛(wèi)星的線速度 B.上述兩種衛(wèi)星的運(yùn)行速度可能大于7.9 km/s C.中地球軌道衛(wèi)星繞地球一圈時(shí)間大于24小時(shí) D.靜止軌道同步衛(wèi)星的周期大于中地球軌道衛(wèi)星的周期 答案　D 7.(2017溫州中學(xué)11月選考科目模擬考試)如圖4所示，2016年10月19日，天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室與神舟十一號(hào)載人飛船在距地面393公里的軌道高度交會(huì)對(duì)接成功.由此消息對(duì)比神舟十一號(hào)與地球同步衛(wèi)星的認(rèn)識(shí)，正確的是(　　) 圖4 A.神舟十一號(hào)載人飛船中宇航員沒有受到力的作用 B.神舟十一號(hào)載人飛船的周期為24小時(shí) C.神舟十一號(hào)載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期 D.神舟十一號(hào)載人飛船中天平可以正常使用 答案　C 8.我國在軌運(yùn)行的氣象衛(wèi)星有兩類，如圖5所示，一類是極地軌道衛(wèi)星——“風(fēng)云1號(hào)”，繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為12 h，另一類是地球同步軌道同步衛(wèi)星——“風(fēng)云2號(hào)”，運(yùn)行周期為24 h.下列說法正確的是(　　) 圖5 A.“風(fēng)云1號(hào)”的線速度大于“風(fēng)云2號(hào)”的線速度 B.“風(fēng)云2號(hào)”的運(yùn)行速度大于7.9 km/s C.“風(fēng)云1號(hào)”的發(fā)射速度大于“風(fēng)云2號(hào)”的發(fā)射速度 D.“風(fēng)云1號(hào)”與“風(fēng)云2號(hào)”均相對(duì)地面靜止 答案　A 解析　由＝k知，“風(fēng)云2號(hào)”的軌道半徑大于“風(fēng)云1號(hào)”的軌道半徑，由G＝m得v＝ ，r越大，v越小，所以A正確.第一宇宙速度7.9 km/s是最大的環(huán)繞速度，B錯(cuò)誤.把衛(wèi)星發(fā)射的越遠(yuǎn)，所需發(fā)射速度越大，C錯(cuò)誤.只有同步衛(wèi)星相對(duì)地面靜止，所以D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解和應(yīng)用 【題點(diǎn)】同步衛(wèi)星規(guī)律的理解與應(yīng)用 9.(2018溫州市六校協(xié)作體第二學(xué)期期中聯(lián)考)2017年9月25日至9月28日期間，微信啟動(dòng)新界面，其畫面視角從非洲(如圖6甲)切換到華夏大地中國(如圖乙).新照片由我國新一代靜止軌道同步衛(wèi)星“風(fēng)云四號(hào)”拍攝，見證著科學(xué)家15年的辛苦和努力.下列說法正確的是(　　) 圖6 A.“風(fēng)云四號(hào)”可能經(jīng)過溫州正上空 B.“風(fēng)云四號(hào)”的向心加速度大于月球的向心加速度 C.與“風(fēng)云四號(hào)”同軌道的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力都相等 D.“風(fēng)云四號(hào)”的運(yùn)行速度大于7.9 km/s 答案　B 10.(2018浙江省名校協(xié)作體測(cè)試)如圖7所示，2016年10月19日3時(shí)31分，“神舟十一號(hào)”載人飛船與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，形成一個(gè)組合體，假設(shè)組合體在距離地面393千米高的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).航天員景海鵬、陳冬隨后進(jìn)入“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，兩人在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中工作、生活了30天，期間進(jìn)行了多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科普活動(dòng).下列說法中正確的是(　　) 圖7 A.組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度比同步衛(wèi)星小 B.在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中航天員可以借助重錘和羽毛演示輕重物體下落快慢相同的實(shí)驗(yàn) C.組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度一定小于7.9 km/s D.航天員在“天空二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中工作的30天里共經(jīng)歷了30次日出 答案　C 解析　組合體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑比同步衛(wèi)星的軌道半徑小得多，根據(jù)an＝可知，組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度比同步衛(wèi)星大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)室內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，則在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中航天員不可以借助重錘和羽毛演示輕重物體下落快慢相同的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度，則組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度一定小于7.9 km/s，選項(xiàng)C正確；因其軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則其周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期，事實(shí)上實(shí)驗(yàn)室繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期大約是90分鐘，則航天員在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中每經(jīng)過90分鐘經(jīng)歷一次日出，則工作的30天里共經(jīng)歷的日出次數(shù)遠(yuǎn)大于30次，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 11.如圖8所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶，假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列說法正確的是(　　) 圖8 A.太陽對(duì)各小行星的引力相同 B.各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年 C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值 D.小行星帶內(nèi)各小行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值 答案　C 解析　根據(jù)萬有引力定律F＝G可知，由于各小行星的質(zhì)量和到太陽的距離不同，萬有引力不同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)太陽的質(zhì)量為M，小行星的質(zhì)量為m，由萬有引力提供向心力，則G＝mr，則各小行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝2π ，因?yàn)楦餍⌒行抢@太陽的軌道半徑r大于地球繞太陽的軌道半徑，所以各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均大于地球的周期一年，B項(xiàng)錯(cuò)誤；向心加速度an＝＝G，內(nèi)側(cè)小行星到太陽的距離小，向心加速度大，C項(xiàng)正確；由G＝m得小行星的線速度v＝ ，小行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大于地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑，線速度小于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的線速度，D項(xiàng)錯(cuò)誤. 12.科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星，并測(cè)得它圍繞該恒星運(yùn)行一周所用的時(shí)間為1 200年，它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍.假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個(gè)數(shù)據(jù)可以求出的量有(　　) A.恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比 B.恒星密度與太陽密度之比 C.行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 D.行星密度與地球密度之比 答案　A 解析　行星繞恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，設(shè)恒星質(zhì)量為M，行星質(zhì)量m，軌道半徑為r，有G＝m2r，得M＝，同理太陽的質(zhì)量M′＝，由于地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，故可以求得恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比，故A正確；由于恒星與太陽的體積均不知，故無法求出它們的密度之比，故B錯(cuò)誤；由前面公式可知，行星質(zhì)量可以約去，故無法求得行星與地球的質(zhì)量之比、密度之比，故C、D錯(cuò)誤. 13.國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”.如圖9所示，1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上.設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，東方紅二號(hào)的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為(　　) 圖9 A.a2>a1>a3 B.a3>a2>a1 C.a3>a1>a2 D.a1>a2>a3 答案　D 解析　衛(wèi)星圍繞地球運(yùn)行時(shí)，萬有引力提供向心力，對(duì)于東方紅一號(hào)，在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)有G＝m1a1，即a1＝，對(duì)于東方紅二號(hào)，有G＝m2a2，即a2＝，由于h2>h1，故a1>a2，東方紅二號(hào)衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，由于東方紅二號(hào)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，根據(jù)an＝ω2r，故a2>a3，所以a1>a2>a3，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】赤道物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比 【題點(diǎn)】赤道物體、同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比 14.(2018東陽中學(xué)期中考試)一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度大小為v.假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N.已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為(忽略該行星的自轉(zhuǎn))(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　m＝① N＝② 由①②得：M＝，B正確. 15.“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球，在距月球表面200 km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動(dòng)”后被月球捕獲，進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，如圖10所示.之后，衛(wèi)星在P點(diǎn)經(jīng)過幾次“剎車制動(dòng)”，最終在距月球表面200 km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng).用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ、Ⅱ和圓形軌道Ⅲ上的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的加速度，則下面說法正確的是(　　) 圖10 A.T1>T2>T3 B.T1a2>a3 D.a1T2>T3，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；不管沿哪一軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，衛(wèi)星所受月球的引力都相等，由牛頓第二定律得a1＝a2＝a3，故C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤. 16.一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度減小為原來的，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的(　　) A.向心加速度大小之比為4∶1 B.角速度大小之比為2∶1 C.周期之比為1∶4 D.軌道半徑之比為1∶4 答案　D 解析　該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度減為原來的；根據(jù)G＝m可得：r＝可知變軌后，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?倍，選項(xiàng)D正確；根據(jù)G＝man，則an＝，則變軌后的向心加速度變?yōu)樵瓉淼?，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)ω＝可知變軌后角速度變?yōu)樵瓉淼?，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)T＝可知，變軌后周期變?yōu)樵瓉淼?倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 二、非選擇題(本題共4小題，共36分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 17.(8分)宇航員在某星球表面以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)物體，物體上升的最大高度為h.已知該星球的半徑為R，且物體只受該星球的引力作用，忽略該星球的自轉(zhuǎn)，求： (1)該星球表面的重力加速度； (2)從這個(gè)星球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度. 答案　(1)　(2)v0 解析　(1)設(shè)該星球表面的重力加速度為g′，物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，由題意知v＝2g′h，得g′＝. (2)衛(wèi)星貼近星球表面運(yùn)行，則有mg′＝m，得v＝＝v0 . 【考點(diǎn)】萬有引力定律和其他力學(xué)問題的綜合應(yīng)用 【題點(diǎn)】萬有引力與其他力學(xué)的綜合問題 18.(8分)據(jù)中國氣象局表示，針對(duì)我國出現(xiàn)的持續(xù)性霧霾天氣，“風(fēng)云三號(hào)”衛(wèi)星能及時(shí)監(jiān)測(cè)霧霾覆蓋省份、覆蓋面積和強(qiáng)度等情況.已知“風(fēng)云三號(hào)”在距地球表面高度為h的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G. 求： (1)地球的質(zhì)量； (2)“風(fēng)云三號(hào)”衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行周期T. 答案　(1)　(2) 解析　(1)在地球表面有：mg＝G 所以地球的質(zhì)量為：M＝ (2)對(duì)距地面高度為h的衛(wèi)星有： G＝m 因M＝， 聯(lián)立解得：T＝. 19.(10分)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星在空中的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為如圖11所示的過程，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，經(jīng)過地面發(fā)射軌道進(jìn)入停泊軌道，在停泊軌道經(jīng)過調(diào)速后進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，再次調(diào)速后進(jìn)入工作軌道.已知衛(wèi)星在停泊軌道和工作軌道運(yùn)行的半徑分別為r和r1，地球半徑為R，月球半徑為R1，地球表面重力加速度為g，月球表面重力加速度為.求： 圖11 (1)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度； (2)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期. 答案　(1)R　(2) 解析　(1)設(shè)衛(wèi)星在停泊軌道上運(yùn)行的線速度為v，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，有 G＝m，且有G＝m′g，由此得v＝R. (2)設(shè)衛(wèi)星在工作軌道上運(yùn)行的周期為T，則有G＝m2r1，又有G＝m′， 解得T＝ . 20.(10分)如圖12是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡(jiǎn)化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h1的近地軌道Ⅰ上.在衛(wèi)星經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌，進(jìn)入遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道Ⅱ上，最后在B點(diǎn)再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步軌道Ⅲ.已知地球表面的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R，求： 圖12 (1)衛(wèi)星在近地軌道Ⅰ上的速度大?。? (2)B點(diǎn)距地面的高度. 答案　(1) 　(2) －R 解析　(1)設(shè)地球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，衛(wèi)星在近地軌道Ⅰ上的速度為v1，則 ＝m① 在地球表面：G＝mg② 由①②得：v1＝ (2)設(shè)B點(diǎn)距地面的高度為h2. 在同步軌道Ⅲ上： G＝m()2(R＋h2)③ 由②③得h2＝ －R.