第七章 万有引力与宇宙航行 章末综合训练

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名称 第七章 万有引力与宇宙航行 章末综合训练
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文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-03 08:24:26

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第七章 万有引力与宇宙航行 章末综合训练
1.(2021·浙江·吴兴高级中学高二阶段练习)我国自行研制的北斗导航系统,现已成功发射颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划,将在年左右,建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。现已知某导航卫星轨道高度约为,同步轨道卫星的高度约为,已知地球半径为。下列说法正确的是(  )
A.该导航卫星的向心加速度大于地球同步轨道卫星
B.地球赤道上物体随地球自转的周期小于该导航卫星运转周期
C.地球同步轨道卫星的运转角速度大于导航卫星的运转角速度
D.该导航卫星的线速度大于
2.(2021·湖南·高二阶段练习)假设某星球的半径与地球半径相同,但它表面处的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍,则该星球的质量是地球质量的(  )
A. B.2倍 C.4倍 D.8倍
3.(2021·江苏·阜宁实验高中高二学业考试)人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速率(  )
A.一定等于7.9 km/s B.小于7.9 km/s
C.一定大于7.9 km/s D.在7.9 km/s~11.2 km/s之间
4.(2021·浙江·高二学业考试)2021年10月16日神州十三号飞船成功发射进入预定轨道,3名宇航员顺利进驻天和核心舱,开启6个月的在轨驻留,开展更多的空间科学实验与技术试验。核心舱轨道离地高度约为430km,地球同步卫星轨道离地约为36000km,若核心舱和同步卫星的运动均可看做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )
A.核心舱的运行速度略大于第一宇宙速度
B.核心舱的运行速度小于同步卫星的运行速度
C.核心舱的运行周期小于同步卫星的运行周期
D.核心舱运行时的向心加速度小于同步卫星的向心加速度
5.(2021·湖南师大附中高三阶段练习)我国天文学家通过FAST,在武仙座球状星团 M13中发现一个脉冲双星系统。如图所示,假设在太空中有恒星 A、B双星系统绕点O做顺时针匀速圆周运动,运动周期为 T1,它们的轨道半径分别为RA、RB,RAA.若知道C的轨道半径,则可求出C的质量
B.恒星B的质量为
C.若A也有一颗运动周期为T2的卫星,则其轨道半径一定小于C的轨道半径
D.设A、B、C三星由图示位置到再次共线的时间为t,则
6.(2021·辽宁·建平县实验中学高三阶段练习)2021年5月15日,“天问一号”携带的“祝融号”火星车成功降落在火星上,实现了中国航天史无前例的突破,如图所示,“天问一号”先在火星停泊轨道上运动,而后变轨到科学探测轨道上,已知地球的质量与火星的质量之比为x,地球的半径与火星的半径之比为y,地球表面的重力加速度大小为g,下列说法正确的是(  )
A.火星与地球的第一宇宙速度大小之比为
B.火星表面的重力加速度大小为
C.从火星停泊轨道变轨到科学探测轨道,喷气式发动机需要向后喷气
D.“天问一号”在科学探测轨道和火星停泊轨道上与火星的连线每秒扫过的面积相等
7.(2020·湖南师大附中高一阶段练习)一位英国人曾提出“人造天梯”的设想:在地球赤道正上方竖起一根足够长的“绳”,使“绳”随着地球同步自转,只要这根绳足够长,就不会坠落,可供人们沿绳攀登上天,即为“人造天梯”。某研究小组用如图所示模型探讨“天梯”的可能性,他们在“天梯”上离地心高于、等于和低于同步卫星高度处各取一小段,其质量分别为m2、m0和m1。设地球自转角速度为ω,地球半径为R。以下是研究小组分析论证,错误的是(  )
A.建“人造天梯”的设想从理论上是可行的,只要“人造天梯”的高度大于某一确定高度便能直立赤道上空供人们攀登
B.“人造天梯”上距地面高度恰好等于同步卫星高度的一小段(m0),其所需向心力为m0r0ω2
C.“人造天梯”上距地面高度大于同步卫星高度的一小段(m2),其所受地球引力小于随地球同步转动所需向心力,将有远离地心向上飘升趋势
D.大量观察已证实地球自转速度慢慢减小。若只考虑地球自转因素影响,现在刚好能够直立于赤道上空的“人造天梯”,在若干年后将会远离地心向上飘升
8.(2021·四川省绵阳南山中学高三阶段练习)如图所示,已知地球半径为R,假设某地球卫星在距地球表面高度为h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,到达轨道的近地点B时,再次点火进入近地轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动,引力常量为G,不考虑其他星球的影响,则下列说法正确的是(  )
A.地球的质量可表示为
B.该卫星在轨道Ⅲ上B点的速率大于在轨道Ⅱ上A点的速率
C.卫星在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ上做圆周运动时,轨道Ⅰ上动能小,引力势能大,机械能小
D.卫星从远地点A向近地点B运动的过程中,加速度变小
9.(2022·浙江·高三专题练习)2021年6月17日,“神舟十二号”载人飞船搭载着聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员成功飞天,开启历时三个月的太空任务。9月17日13时30分许,“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱的返回轨迹可以简化为如图所示,已知返回舱在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运行时的周期分别为、和,在轨道Ⅰ和Ⅲ运行时的速度大小分别为和。则(  )
A.返回舱在椭圆轨道上运行周期为
B.返回舱在轨道Ⅰ的机械能大于轨道Ⅲ的机械能
C.从轨道Ⅱ上点反向喷火减速进入轨道Ⅲ,减速前后瞬间返回舱的加速度减小
D.返回舱在轨道Ⅱ上点的速度与轨道Ⅲ上的运行速度无法比较大小
10.(2021·山东·威海市文登区教育教学研究培训中心高三期中)2020年12月17日凌晨,“嫦娥五号”月球探测器载着月球土壤顺利返回地球。探测器在降落到月球上之前绕月球表面运行一周的时间为,已知引力常量为G,月球的半径为R,月球可看成质量分布均匀的球体,不考虑月球自转的影响。下列说法正确的是(  )
A.月球的密度为
B.探测器在被月球捕获之前做匀速圆周运动的线速度大于
C.若探测器在被月球捕获之前绕地球做半径为r的匀速圆周运动,则该探测器运动一周的时间为
D.若将一石子从月球表面上高度为H处静止释放,则从石子刚释放到下落到月球表面上用时
11.(2021·安徽省怀宁县第二中学高三阶段练习)万有引力定律指出:自然界中任何两个物体都相互吸引,当这两个物体的质量分别为m1和m2、距离为r时,它们之间的万有引力大小为 F=,式中G为万有引力常量. 下面的问题所涉及到的一些物理知识你还没有学习,但相信你也能根据已有物理知识做出选择:某卫星以速度v绕一行星表面附近做匀速圆周运动,假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一个质量为m的物体重力,物体静止时,弹簧测力计的示数为N. 已知万有引力常量为G,则这颗行星的质量为(  )
A. B. C. D.
二、填空题
12.(2021·全国·高一课时练习)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。
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(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(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=9.8 m/s2。
b.月球中心到地球中心的距离r=3.8×108 m。
月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106 s
则a月=≈_______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。
13.(2021·全国·高一专题练习)相对论时空观
(1)19世纪,英国物理学家____根据电磁场理论预言了电磁波的存在,并证明电磁波的传播速度____光速c。
(2)1887年的迈克耳孙—莫雷实验以及其他一些实验表明:在不同的参考系中,光的传播速度_____!这与牛顿力学中不同参考系之间的速度变换关系____(填“相符”或“不符”)。
(3)爱因斯坦假设:在不同的惯性参考系中,物理规律的形式都是____的;真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的。
(4)时间延缓效应
a.如果相对于地面以v运动的惯性参考系上的人观察到与其一起运动的物体完成某个动作的时间间隔为Δτ,地面上的人观察到该物体在同一地点完成这个动作的时间间隔为Δt,那么两者之间的关系是Δt=。
b.Δt与Δτ的关系总有Δt___Δτ(填“>”“<”或“=”),即物理过程的快慢(时间进程)与运动状态__。(填“有关”或“无关”)
(5)长度收缩效应:
a.如果与杆相对静止的人测得杆长是l0,沿着杆的方向,以v相对杆运动的人测得杆长是l,那么两者之间的关系是l=l0。
b.l与l0的关系总有l__l0(填“>”“<”或“=”),即运动物体的长度(空间距离)跟物体的运动状态_____。(填“无关”或“有关”)
14.(2021·河南·开封市铁路中学高一期中)我国探月工程已顺利将“嫦娥一号”探测器送入极月圆形环月工作轨道,图为“嫦娥一号”探测器飞行路线示意图。
(1)在探测器飞离地球的过程中,地球对它的引力 _______(选填“增大”“减小”或“不变”。)
(2)已知月球与地球质量之比为M 月∶M 地=1∶81,当探测器飞到月球与地球连线上某点P时,它在此处所受地球引力与月球引力之比为4∶1,此时P到月球球心与地球球心的距离之比为 _____。
(3)结合图中信息,通过推理,可以得出的结论是( )
①探测器飞离地球时速度方向指向月球。
②探测器经过多次轨道修正,进入预定绕月轨道。
③探测器绕地球的旋转方向与绕月球的旋转方向一致。
④探测器进入月球轨道后,运行半径逐渐减小,直至到达预定轨道。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
三、解答题
15.(2021·四川·成都七中实验学校高一期末)神舟飞船是中国自行研制,具有完全自主知识产权,已达到或优于国际第三代载人飞船技术的飞船。现有一艘神舟飞船处在距地面一定高度的圆形轨道上,测得飞船周期为T。已知地球半径R,地面处的重力加速度g,引力常量为G。
(1)求地球的质量表达式;
(2)计算飞船的离地高度。
16.(2021·四川成都·高一期末)2016年10月17日7时30分在西昌卫星发射中心,由长征2号FY11运载火箭成功发射了神舟十一号飞船,2016年10月19日凌晨神舟十一号飞船和天宫二号交会对接成功,航天员景海鹏和陈冬进入天宫二号,并开展相关空间科学试验。航天员测出天宫二号绕地球做匀速圆周运动的周期为T,距地面的高度为h,已知地球半径为R,引力常量为G,不考虑地球的自转。求:
(1)地球的平均密度;
(2)地球表面的重力加速度。
17.(2021·山东省实验中学高三阶段练习)人类第一次登上月球时,宇航员在月球表面做了一个实验:将一片羽毛和一个铁锤从同一个高度由静止同时释放,二者几乎同时落地。若羽毛和铁锤是从高度为h处下落,经时间t落到月球表面。已知引力常量为G,月球的半径为R。求:
(1)月球表面的重力加速度大小g月;
(2)月球的密度。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
2.B
3.B
4.C
5.D
6.A
7.D
8.B
9.B
10.D
11.B
12. 同一性质 2.7×10-3 2.8×10-4 相同
13. 麦克斯韦 等于 都是一样的 不符 相同 > 有关 < 有关
14. 减小 2∶9 D
15.(1);(2)
16.(1);(2)
17.(1);(2)
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