第三章 万有引力定律 单元优选综合卷（Word版含答案）

第三章 万有引力定律 单元优选综合卷
一、单选题
1．（2021·新疆莎车·高三期中）2021年4月29日，中国“天宫”空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场发射升空，并准确进入预定轨道，意味着我国载人航天工程空间站组装建设进入了新的阶段。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球的自转。由以上数据不能求出的物理量是（　　）
A．地球的平均密度
B．卫星受到的万有引力
C．天和核心舱在轨飞行的速度
D．地球的半径
2．（2018·贵州·清华中学高三阶段练习）2017年6月15日上午11时，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号乙运载火箭，成功发射首颗X射线空间天文卫星——“慧眼”。该卫星工程将显著提升我国大型科学卫星研制水平，填补我国空间X射线探测卫星的空白，实现我国在空间高能天体物理领域由地面观测向天地联合观测的跨越。卫星发射入轨后，将开展多个方面的空间探测活动。已知“慧眼”在距地面高度为h的圆形轨道上运行，地球半径为R、地球自转周期为T0、地球表面的重力加速变为g、引力常量为G。则下列关于“慧眼”在轨运行的结论中错误的是（　　）
A．线速度大小为 B．角速度大小为
C．向心加速度大小为 D．周期为
3．（2021·云南·无高一期末）如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体。B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B是地球同步卫星。下列关系正确的是（　　）
A．物体A随地球自转的线速度大于卫星B的线速度
B．卫星B的角速度小于卫星C的角速度
C．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
D．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星B的向心加速度
4．（2021·陕西临渭·高一期末）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍。下列应用公式进行的推论正确的有（　　）
A．由可知，甲的速度是乙的倍
B．由可知，甲的向心加速度是乙的2倍
C．由可知，甲的向心力是乙的
D．由可知，甲的周期是乙的倍
5．（2022·全国·高三专题练习）嫦娥五号探测器（以下简称探测器）经过约112小时奔月飞行，在距月面约400km环月圆形轨道成功实施3000N发动机点火，约17分钟后，发动机正常关机。根据实时遥测数据监视判断，嫦娥五号探测器近月制动正常，从近圆形轨道Ⅰ变为近月点高度约200km的椭圆轨道Ⅱ，如图所示。已知月球的直径约为地球的，质量约为地球的，请通过估算判断以下说法正确的是（　　）
A．月球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为4∶81
B．月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为2∶9
C．“嫦娥五号”进入环月椭圆轨道Ⅱ后关闭发动机，探测器从Q点运行到P点过程中机械能增加
D．关闭发动机后的“嫦娥五号”不论在轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ运行，“嫦娥五号”探测器在Q点的速度大小都相同
6．（2021·广东·顺德市李兆基中学高一期中）下列说法错误的是（　　）
A．托勒密提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕
B．开普勒得出行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等
C．牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用
D．卡文迪许用实验的方法测出了引力常数
7．（2021·河北·衡水第一中学高二阶段练习）如图所示，a、b两颗卫星在同一平面内绕地球做匀速圆周运动，其中b为地球同步卫星（周期为1天），地球的质量为M，半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．地球北极附近的重力加速度大小为
B．a运行的线速度小于b运行的线速度
C．a运行的周期小于1天
D．根据开普勒第二定律可知，在相同时间内，a、b与地心连线扫过的面积相等
8．（2021·江苏扬州·高一阶段练习）2018年6月2日，“高分六号”光学遥感卫星在酒泉卫星发射中心成功发射，这是我国第一颗实现精准农业观测的高分卫星。其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了“高分六号”经过相等时间间隔（Δt＝，T为“高分六号”沿椭圆轨道运行的周期）的有关位置。则下列说法正确的是（　　）
A．面积S1>S2
B．卫星在轨道A点的速度小于B点的速度
C．T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D．T2＝C′b3，其中C′为常数，b为椭圆半短轴
9．（2021·北京市延庆区教育科学研究中心高一期末）2021年6月17日我国3名宇航员成功入驻我国自己的空间站，宇航员将在空间站内做各种“微重力”（物体的视重微小但不为零）环境下的科学实验。微重力是由多种原因引起的，其中一个原因是“重力梯度”（物体在空间站内处于不同的高度时，由于物体随空间站一起运行的轨道半径微小变化引起的地球引力及向心力的变化）引起的。假设物体在空间站内某位置处于完全失重状态（视重为零），则在此位置的上方（远离地球），忽略其它因素，关于由重力梯度引起的微重力，下列判断正确的是（　　）
A．微重力指向地球 B．微重力与空间站运行线速度方向相同
C．微重力指向远离地球 D．微重力与空间站运行线速度方向相反
10．（2021·全国·高三专题练习）如图所示，天链一号04星是一颗地球同步卫星，它与天链一号02星、03星在圆形轨道2上实现组网运行，可为在近地圆形轨道1上运行的天宫二号提供数据中继与测控服务。下列说法正确的是（　　）
A．天链一号04星的最小发射速度是11.2 km/s
B．天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度
C．为了便于测控，天链一号04星相对于地面静止于酒泉飞控中心的正上方
D．天链一号04星的运行速度可能小于天链一号02星的运行速度
11．（2021·全国·高三开学考试）2021年2月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭圆轨道，并将于今年5月择机实施降轨，软着陆火星表面，开展巡视探测等工作。如图所示为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道I、III为椭圆，轨道II为圆。探测器经轨道I、II、III运动后在Q点登陆火星，O点是轨道I、II、III的切点，O、Q还分别是椭圆轨道III的远火星点和近火星点。关于探测器，下列说法正确的是（　　）
A．由轨道I进入轨道II需在O点加速
B．在轨道II的运行周期小于沿轨道III的运行周期
C．在轨道II运行的线速度大于火星的第一宇宙速度
D．在轨道III上，探测器运行到O点的线速度小于Q点的线速度
二、填空题
12．（2022·上海·高一）设地球表面的重力加速度为g，物体在距地球表面（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度为，则为____________。
13．（2020·天津东丽·高一期末）已知火星的半径是地球半径的一半，火星的质量是地球质量的九分之一，地球表面重力加速度为10m/s2，则地球上一名质量为54kg的中学生在火星表面的质量为_______kg，该中学生在火星表面的体重为_______N。
14．（2021·四川内江·高一期末）两颗人造地球卫星，它们的质量之比为m1：m2=1：2，它们的轨道半径之比R1：R2=1：3，那么它们所受的向心力之比F1：F2=______；向心加速度之比a1：a2=______。
三、解答题
15．（2021·云南·罗平县第二中学高一期末）如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，经时间t落地，落地时速度与竖直方向的夹角为30°，已知该星球半径为R，万有引力常量为G。
求：（1）该星球表面的重力加速度a；
（2）该星球的第一宇宙速度v；
（3）人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期T。
16．（2021·江苏·沛县教师发展中心高一阶段练习）随着“嫦娥”系列成功奔月和回收，我国宇航员登月步伐将进一步加快。假设宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为处，将一小球以初速度水平抛出，测得水平射程为。已知月球的半径为，万有引力常量为。不考虑月球自转的影响。求：
（1）月球表面的重力加速度大小；
（2）月球的质量；
（3）月球的第一宇宙速度。
17．（2021·四川·成都七中高二开学考试）北京时间 2019年4月10日21时，人类首张黑洞照片面世，黑洞无法直接观测，但可以由间接方式得知其存在与质量，假设a、b两颗星绕某一黑洞做匀速圆周运动，测得a、b两颗星的周期分别为、，a星离黑洞中心的距离为R，已知万有引力常量为G。求：
（1）黑洞的质量M
（2）b星体离黑洞中心的距离。
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参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．D
5．B
6．A
7．C
8．C
9．C
10．B
11．D
12．25：1
13． 54 240
14． 9：2 9：1
15．（1）；（2）；（3）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）
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