2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册 第四章万有引力定律及航天章末综合训练(Word版含答案)

第4章 万有引力定律及航天 章末综合训练
一、单选题
1．（2022·江苏·模拟预测）中国空间站天和核心舱的运行圆轨道距离地面的高度约，其运行的周期为、角速度为、线速度为、加速度为，则（　　）
A． B． C． D．
2．（2021·全国·高三专题练习）假设太阳系内某行星和地球的公转轨道均为圆形，且在同一平面内，如图所示，半径较小的轨道是某行星公转的轨道，半径较大的轨道是地球公转的轨道。在地球上观测，发现该行星与太阳可呈现的视角（太阳与行星均看成质点，它们与眼睛连线的夹角）有最大值，并且最大视角的正弦值为k，则该行星的公转周期为（　　）
A．k年 B．年 C．年 D．年
3．（2021·吉林·前郭尔罗斯蒙古族自治县第二高级中学高三阶段练习）2021年的4月29日，中国空间站“天和”核心舱在文昌航天发射场顺利升空，并且成功实现入轨。6月17日“神舟十二号”发射升空，我国三名航天员进入属于我们自己的空间站。已知国际空间站的轨道的近地点到地面的高度为320km，远地点到地面的高度为347km；中国空间站位于距地面约400 km的近圆轨道。下列说法正确的是（　　）
A．国际空间站从近地点向远地点运动的过程中速度逐渐增大
B．地球对国际空间站内航天员的引力一定大于对中国空间站内航天员的引力
C．国际空间站在近地点运行的速度大于中国空间站运行的速度
D．空间站内航天员处于失重状态，地球对空间站内的航天员没有引力作用
4．（2020·浙江·台州市金清中学模拟预测）年中俄将联合实施探测火星活动计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器将与俄罗斯研制的“福布斯-土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列关于火星探测器的说法正确的是（　　）
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的
5．（2021·辽宁·兴城市高级中学高三阶段练习）如图所示，两颗卫星甲和乙分别在圆轨道Ι和椭圆轨道Ⅱ上绕地球运动，A点为轨道Ⅱ上的近地点，B点为远地点。卫星甲在轨道Ι上的环绕速度为v1，卫星乙在A点的速度为v2，在B点的速度为v3，则下列关系正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
6．（2021·山东·高三阶段练习）为“照亮”“嫦娥四号”“驾临”月球背面之路，一颗承载地月中转通信任务的中继卫星将在“嫦娥四号”发射前半年进入到地月拉格朗日点，如图。在该点，地球、月球和中继卫星始终位于同一直线上，且中继卫星绕地球做圆周运动的周期与月球绕地球做圆周运动的周期相同，则（　　）
A．中继卫星绕地球做圆周运动的周期大于月球绕地球做圆周运动的周期
B．中继卫星做圆周运动的向心力仅由地球提供
C．中继卫星的线速度小于月球运动的线速度
D．中继卫星的向心加速度大于月球运动的向心加速度
7．（2021·全国·高三阶段练习）2021年7月19日，长征二号丙运载火箭成功将遥感三十号10组3颗卫星送人预定轨道，遥感三十号卫星系统采用多星组网模式，主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。该卫星系统在距地面1100km高处的圆形轨道上运行，已知地球半径为6400km，地球同步卫星距地面的高度为36000km，该卫星系统绕地球一周需要的时间约为（　　）
A．0.02h B．1.78h C．3.18h D．4.56h
8．（2021·安徽六安·高三阶段练习）火星——地球的“孪生兄弟”同样有南极、北极，同样有高山、峡谷，同样有白云、尘暴和龙卷风，同样是四季分明，甚至连一天的时间都差不多。若认为火星与地球自转周期相同，地球的质量为火星质量的10倍，关于地球和火星各自的同步卫星下列判断正确的是（　　）
A．地球的同步卫星角速度大 B．地球的同步卫星线速度大
C．火星的同步卫星向心加速度大 D．火星的同步卫星轨道半径大
9．（2022·湖北·模拟预测）在银河系中，双星的数量非常多冥王星和它的卫星卡戎就是一对双星。所谓双星就是两颗相距较近的星球，在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动。如图所示，两颗质量不等的星球a、b构成一个双星系统，它们分别环绕着O点做匀速圆周运动。关于a、b两颗星球的运动和受力。下列判断正确的是（　　）
A．环绕方向一定相同 B．线速度大小一定相等
C．向心加速度一定相等 D．周期可能不相等
10．（2021·北京市顺义区第一中学高三阶段练习）2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗卫星导航系统由不同轨道的卫星构成其中北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，它的轨道半径约为。第44颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，它的运行周期等于地球的自转周期。两种同步卫星的绕行轨道都为圆轨道。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量。下列说法中不正确的是（　　）
A．两种同步卫星的轨道半径大小相等
B．两种同步卫星的运行速度都小于第一宇宙速度
C．根据题目数据可估算出地球的平均密度
D．地球同步轨道卫星的速度大小大于地球上随地球一起自转的物体速度大小
11．（2021·湖南·汝城县第一中学高二阶段练习）2021年4月29日11时23分，“长征五号”B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，将载人航天工程空间站“天和”核心舱精准送入预定轨道。“天和”核心舱的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N离地面的高度分别为和（），已知地球的半径为R，质量为M，引力常量为G，则“天和”核心舱运行的周期的平方为（　　）
A． B．
C． D．
二、填空题
12．（2021·全国·高一课前预习）计算天体的质量
（1）思路：质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时，______充当向心力；
（2）关系式：；
（3）结论：，只要知道引力常量G，行星绕太阳运动的周期T和轨道半径r就可以计算出太阳的质量；
（4）推广：若已知引力常量G，卫星绕行星运动的周期和卫星与行星之间的距离，可计算出行星的质量。
13．（2021·全国·高一课前预习）发现未知天体
（1）海王星的发现：英国剑桥大学的学生______和法国年轻的天文学家______根据天王星的观测资料，利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道。1846年9月23日，德国的______在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星；
（2）其他天体的发现：海王星的轨道之外残存着太阳系形成初期遗留的物质，近100年来，人们发现了______、阋神星等几个较大的天体。
14．（2021·重庆市实验中学高一阶段练习）如图所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地球做匀速圆周运动。则卫星A的线速度_______卫星B的线速度，卫星A的加速度______卫星B的加速度，卫星A的周期_______卫星B的周期（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
三、解答题
15．（2021·江苏淮安·高一阶段练习）已知万有引力常量为，某中子星的质量为，该中子星的半径为。求：
（1）此中子星表面的自由落体加速度大小；
（2）沿圆轨道运动且贴近中子星表面的小卫星的速度大小。
16．（2022·上海·高一）2016年9月15日，“天宫二号”空间实验室发射成功。10月19日“神舟十一号”飞船与在距地面高度为h的圆轨道上运行的“天宫二号”交会对接成功，如图所示．航天员景海鹏、陈冬进入“天宫二号”，驻留时长为t。已知地球质量为M，地球半径为R，“天宫二号”的质量为m，引力常量为G．求：
（1）“天宫二号”受到地球引力的大小。
（2）“天宫二号”绕地球运行的向心加速度的大小。
（3）“天宫二号”在航天员驻留时间t内通过的路程。
17．（2021·黑龙江·鹤岗一中高三阶段练习）如图所示，O为地球球心，A为地球表面上的点，B为O、A连线间的点，AB=d，将地球视为质量分布均匀的球体，半径为R。设想挖掉以B为圆心、以为半径的球，若忽略地球自转，求挖出球体后A点的重力加速度与挖去球体前的重力加速度之比。
参考答案：
1．B
2．D
3．C
4．C
5．B
6．D
7．B
8．B
9．A
10．C
11．B
12．万有引力
13． 亚当斯 勒维耶 伽勒 冥王星
14． 小于 小于 大于
15．（1）；（2）。
16．（1）；（2）；（3）
17．