第三章 万有引力定律 单元质量检测（Word版含答案）

第三章 万有引力定律 单元质量检
一、单选题
1．（2022·福建宁德·一模）2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空；5月29日，天舟二号货运飞船与天和核心舱对接；6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱对接……中国空间站预计在2022年前后建成。该空间站轨道高度约为，周期约，若地面的重力加速度为g，地球的半径。则（　　）
A．空间站内宇航员处于完全失重状态
B．空间站的速度大于第一宇宙速度
C．空间站内字航员的加速度为
D．空间站每就经过地面同一位置的上空
2．（2022·河南·开封市祥符区第四高级中学高一阶段练习）2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，神舟十二号载人飞船与天和核心舱及天舟二号组合体成功对接，将中国三名航天员送入“太空家园”，核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，运行周期约为90 min，引力常量G=6.67X10-11 N·m2 /kg2.下列说法中正确的是（　　）
A．核心舱在轨道上飞行的速度为7.9 km/s
B．仅根据题中数据可估算出地球密度
C．仅根据题中数据可估算出地球质量
D．“太空家园”中静止状态的宇航员的加速度为0
3．（2022·贵州毕节·高一阶段练习）中国航天带给了我们太多的惊喜与感动。2021年，“天问一号”登火、“羲和”探日、“神州十三号”载人飞船成功升空，没有什么可以阻挡中国探索宇宙的脚步。假设火星与地球质量均匀分布，其比值,“天问一号”绕火星和“神州十三号”载人飞船绕地球做圆周运动的周期之比，则天问一号”与“神州十三号”的轨道半径之比为（　　）
A．ab2 B． C． D．
4．（2022·河南濮阳·高一开学考试）如图所示，某卫星绕未知天体做圆周运动，环绕周期为T，天体对卫星的最大张角为α，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．该未知天体的平均密度为 B．该未知天体卫星的最小周期为
C．张角越大，卫星的线速度越小 D．张角越大，卫星的周期越大
5．（2022·安徽·高一开学考试）2021年10月16日，我国神舟十三号成功发射！翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站驻留半年，从而为我国空间站的建设揭开新的篇章。设空间站绕地球做匀速圆周运动，周期为，将地球视为密度均匀的球体，若地球的密度保持不变，空间站距离地心的距离以及地球的半径均变为原来的2倍。则空间站围绕地球运转时的周期为（　　）
A．T B．2T C．4T D．8T
6．（2022·重庆·高一开学考试）北京时间2021年12月26日11时11分，中国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将资源一号02E卫星发射升空，并顺利进入预定圆形轨道。另有一卫星，其圆周运动的轨道半径为资源一号02E卫星轨道半径的倍，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．资源一号02E卫星运行的线速度大于
B．卫星与资源一号02E卫星的周期之比为
C．卫星与资源一号02E卫星的动能之比为
D．卫星与资源一号02E卫星运行的加速度大小之比为
7．（2022·重庆·高一阶段练习）如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，轨道1、2在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是（　　）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道1上经过A点的速度小于卫星在轨道2上经过A点的速度
C．卫星在轨道1上的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D．卫星在轨道1上经过A点的向心加速度大于卫星在轨道2上经过A点的向心加速度
8．（2021·山东·泗水县教育和体育局教学研究中心高一期中）地球环境的变化，大家都是有目共睹的，也许将来有一天真的不再适合人类居住，电影《流浪地球》里的选择是带着地球一起流浪，而现实中，有人选择移居火星。火星是靠近地球的类地行星，已知地球质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍；设地球的公转周期为、地球表面的重力加速度为、地球的第一宇宙速度为、地球的密度为，则（　　）
A．火星的公转周期为 B．火星表面的重力加速度约为
C．火星的第一宇宙速度约为 D．火星的密度约为
9．（2022·江西新余·高一期末）我国首个月球探测计划“嫦娥工程”分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，假设"嫦娥四号"探测器在距月球表面高度为6R的圆形轨道I上做匀速圆周运动，运行周期为T，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道III绕月球做匀速圆周运动，如图所示，己知月球半径为R，重力加速度约为g， 引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
A．月球的质量可表示为
B．在轨道II上B点速率等于
C．“嫦娥四号”探测器在轨道II上的机械能大于轨道I上的机械能
D．“嫦娥四号”探测器在椭圆轨道II上的周期小于轨道I上的周期
10．（2021·四川省南充高级中学高一阶段练习）使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度v1，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度v2，v2与v1的关系是。已知某星球半径约为地球半径R的，该星球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为，不计其他星球的影响，则该星球（　　）
A．平均密度为 B．质量为
C．第二宇宙速度为 D．自转周期是地球的
11．（2019·四川成都·高一期末）“轨道康复者”航天器可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星使用寿命。如图所示，“轨道康复者”航天器在圆轨道1上运动，一颗能源即将耗尽的地球同步卫星在圆轨道3上运动，椭圆轨道2与圆轨道1、3分别相切于Q点和P点，则下列说法正确的是（　　）
A．轨道3的高度是一定的，其轨道平面可以与赤道平面成任意夹角
B．根据可知，“轨道康复者”在轨道1上经过Q点时的加速度小于在轨道2上经过Q点时的加速度
C．若“轨道康复者”要运动到轨道3上去给同步卫星补充能量，需要在Q、P两点分别点火加速才可能实现
D．“轨道康复者”在三个轨道上的正常运行的周期满足T112．（2022·安徽宣城·高一期末）“天问一号”探测器于2020年7月23日成功发射，由长征五号运载火箭直接送入地火转移轨道，成为一颗人造行星，与地球、火星共同绕太阳公转，并逐渐远离地球，飞向火星，其运动轨道如图所示。若地球到太阳的平均距离为1Au（天文单位） ，火星到太阳的平均距离为1. 5Au，则“天问一号”在地火转移椭圆轨道上运动的周期约为（　　）
A．0.8年 B．1.4年 C．2.2年 D．2.6年
二、填空题
13．（2021·全国·高一课前预习）人造地球卫星
（1）______年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.______年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功．为我国航天事业作出特殊贡献的科学家______被誉为“中国航天之父”；
（2）地球同步卫星的特点
地球同步卫星位于______上方高度约______处，因______，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以______的角速度转动，周期与地球自转周期______。
14．（2021·全国·高一课前预习）宇宙速度
（1）牛顿的设想：
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度______，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为______；
（2）第一宇宙速度的推导
（a）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为______运动，______提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于______，由，可得；
（b）已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由______ = 得：v = ；
（c）三个宇宙速度及含义：
数值 意义
第一宇宙速度 ______km/s 物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的______地面发射速度
15．（2021·全国·高一课前预习）“称量”地球的质量
（1）思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于______；
（2）关系式：；
（3）结果：，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量；
（4）推广：若知道某星球表面的______和星球______，可计算出该星球的质量。
16．（2021·全国·高一课前预习）月—地检验
（1）检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为_____的力。
（2）检验方法：
（a）假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F=_____。
（b）根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=_____=_____（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。
（c）假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹==G（式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离）。
（d）=，由于r≈60R，所以=_____
（3）验证：
（a）苹果自由落体加速度a苹=g=9.8m/s2。
（b）月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈_____m/s2（保留两位有效数字），≈_____（数值）≈（比例）。
（4）结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从_____的规律。
三、解答题
17．（2021·福建·晋江市第一中学高一阶段练习）我国已于2013年12月2日凌晨1∶30分使用长征三号乙运载火箭成功发射“嫦娥三号”。火箭加速是通过喷气发动机向后喷气实现的。设运载火箭和“嫦娥三号”的总质量为M，地面附近的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G。
（1）用题给物理量表示地球的质量。
（2）假设在“嫦娥三号”舱内有一平台，平台上放有测试仪器，仪器对平台的压力可通过监控装置传送到地面。火箭从地面发射后以加速度竖直向上做匀加速直线运动，升到某一高度时，地面监控器显示“嫦娥三号”舱内测试仪器对平台的压力为发射前压力的，求此时火箭离地面的高度。
18．（2021·全国·高一课时练习）某网站报道：“最近某国发射了一颗人造环月卫星，卫星的质量为1000kg，环绕周期为1h……”一名同学对新闻的真实性感到怀疑．他认为：以该国的航天技术水平，近期不可能成功发射环月卫星，而且该网站公布的数据似乎存在问题。他准备用所学知识对该数据进行验证。
他记不清引力常量的数值且手边也没有可查找的资料，但他记得月球半径约为地球半径的，地球半径约为6400km，月球表面重力加速度约为地球表面的，地球表面的重力加速度g=9.8。他利用上述这些数据经过推导分析，进一步认定该新闻不真实。
根据上述数据，运用物理学知识，写出该同学可能会质疑的内容与推导判断过程。
19．（2021·全国·高一课时练习）已知物体从地球上逃逸的速度（第二宇宙速度），其中G、、分别表示万有引力常量、地球的质量和半径．已知，光速。
（1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫黑洞。设某黑洞的质量等于太阳的质量，求它的可能最大半径（结果保留两位有效数字）。
（2）在目前天文观测范围内，物质的平均密度为。如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物体都不能脱离宇宙，则宇宙的半径至少多大？
20．（2021·湖南省邵东市第一中学高一阶段练习）有a、b、c三颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近轨道上正常运动（可认为其轨道半径等于地球半径），c是地球同步通讯卫星。设地球自转周期为T，地球的质量为M，地球的半径为R，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，求：
（1）a卫星的向心加速度的大小；
（2）b卫星的周期；
（3）c卫星与地面的距离。
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参考答案：
1．AC
2．B
3．C
4．B
5．A
6．D
7．B
8．B
9．D
10．A
11．C
12．B
13． 1957 1970 钱学森 赤道 36000km 相对地面静止 相同 相同
14． 足够大 人造地球卫星 匀速圆周运动 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 外 最小
15． 地球对物体的引力 重力加速度 半径
16． 同一性质 2.70×10-3 0.276×10-3 相同
17．（1）M地=；（2）
18．这是一则假新闻
19．（1）2.9×103 m；（2）
20．（1）；（2）；（3）
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