第三章 万有引力定律 章末练习（Word版含答案）

第三章《万有引力定律》章末练习-2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．万有引力定律的发现实现了物理学上第一次大统一——“地上物理学”和“天上物理学”的统一，它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律。牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道假想成圆轨道，另外还应用到了其他的规律和结论，以下的规律和结论没有被用到的是（　　）
A．牛顿第二定律
B．牛顿第三定律
C．开普勒的研究成果
D．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数
2．2018年2月12日13时03分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。发射过程中“北斗”28星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为，如图所示。则（　　）
A．“北斗”28星的发射速度小于第一宇宙速度
B．“北斗”28星在过程所用的时间小于
C．“北斗”28星在的过程中，速率逐渐变大
D．“北斗”28星在的过程中，所用的时间小于
3．2021年11月8日，“天问一号”环绕器成功实施近火制动，准确进入遥感使命轨道。制动前环绕器在轨道I上运动，在P点制动后进入轨道Ⅱ运动。如图所示，环绕器沿轨道I、Ⅱ运动到P点的速度大小分别为vI、vⅡ；加速度大小分别为aI、aⅡ。则（　　）
A．vI>vⅡ aI=aⅡ B．vIaⅡ
4．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．
5．太空行走又称为出舱活动。狭义的太空行走即指航天员离开载人航天器乘员舱，只身进入太空的出舱活动。假设某宇航员出舱离开飞船后身上的速度计显示其对地心的速度为v，该航天员从离开舱门到结束太空行走所用时间为t，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则（　　）
A．航天员在太空行走时可模仿游泳向后划着前进
B．该航天员在太空“走”的路程估计只有几米
C．该航天员离地高度为－R
D．该航天员的加速度为
6．2021年的10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空，并于6时56分完成载人飞船与空间站组合体的自主快速交会对接，这次我们的三名宇航员将在太空中驻扎半年之久。已知空间站在距离地球约的高度，每90分钟绕地球一圈，1天之内将经历16次日出日落。下列说法正确的是（　　）
A．知道空间站的周期、轨道高度和引力常量G，可求出空间站质量
B．仅知道空间站的周期、轨道半径和引力常量G，可求出地球的质量
C．空间站的运行角速度小于地球同步卫星运行的角速度
D．空间站内宇航员处于完全失重状态，地球对空间站内的宇航员没有引力作用
7．如图所示是地球唯一的天然卫星——月球与地球某时刻的位置关系。已知地、月的第一宇宙速度之比约为，近地卫星与近月卫星（运行轨道均可近似看做圆）的环绕周期之比约为，则地、月质量之比约为（　　）
A． B． C． D．
8．我国首个火星探测器“天问一号”在2021年5月15日成功着陆于火星表面，开始对火星进行探测。已知火星的质量约为地球质量的十分之一，半径约为地球半径的二分之一，自转周期大约为24小时37分钟，则火星的同步卫星与地球同步卫星轨道半径之比约为（　　）
A．2 B．3 C．0.5 D．0.3
9．2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582s后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。预定轨道近地点距地面的高度为200km，远地点距地面的高度为400km。已知地球同步卫星轨道距地面的高度约为3.6×104km，地球半径约为6000km，则神舟十三号载人飞船的运行周期约为（　　）
A．84min B．115min C．180min D．206min
10．2017年6月19日长征三号火箭发射同步卫星中星9A时出现异常，卫星没有进入预定的静止轨道。通过我国研究人员的努力，经过10次轨道调整，终于在7月5日将中星9A卫星成功定点于东经101.4°的静止轨道，完成“太空自救”。如图所示是卫星自救过程的简化示意图，近地轨道和静止轨道是圆轨道，异常轨道和转移轨道是椭圆轨道，P、Q、S三点与地球中心共线，P、Q两点是转移轨道的远地点和近地点，近似认为P、Q间的距离为地球半径R的8倍，则下列说法正确的是（　　）
A．静止轨道与地球赤道平面可以不重合
B．卫星在静止轨道上经过S点与在转移轨道上经过P点的加速度相同
C．卫星在异常轨道上经过Q点速率大于在静止轨道上经过S点的速率
D．卫星在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比约为1∶4
11．2020年3月，我国天文学家通过FAST，在武仙座球状星团中发现一个脉冲双星系统。如图所示，假设在太空中有恒星、双星系统绕点做顺时针匀速圆周运动，运动周期为，它们的轨道半径分别为、，，为的卫星，绕做逆时针匀速圆周运动，周期为，忽略与之间的引力，且与之间的引力远大于与之间的引力。万有引力常量为，则以下说法正确的是（　　）
A．若知道的轨道半径，则可求出的质量
B．恒星的质量为
C．若也有一颗运动周期为的卫星，则其轨道半径也一定等于的轨道半径
D．设、、三星由图示位置到再次共线的时间为，则
二、填空题
12．甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的2倍，同时它们间的距离减为原来的，则甲．乙两个质点间的万有引力大小将变为________
13．若月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a，则在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度为_________。若月球表面的重力加速度值和引力常量已知，还需已知_________，就能得求月球的质量。
14．地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为_____
15．假若我国的航天员登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示的力学实验：长为L=0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量为m=2kg的小球，若在最高点小球的速度为1.5m/s，杆对小球的支持力为1N，则
（1）该星球表面的重力加速度g星=___________
（2）若测得该星球的半径为R=5000km，宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速圆周运动，则探测器运行的最大速度为___________（不考虑该星球的自转）
三、解答题
16．根据平抛运动的规律知道，在地球表面某高度处水平抛出物体的速度越大，物体落地时距离抛出点就越远。请你根据所学物理学规律判断：是否存在某一临界速度v0，如果水平抛出物体的速度大于或等于v0，物体就永远不会落回地球表面，如果存在，请求出v0。设地球可看成是半径为R的球体，质量为M，引力常量为G，且忽略地球表面大气的阻力。
17．2020年6月23日9时43分,我国在西昌卫星发射中心成功发射了第五十五颗北斗导航卫星。假设该卫星在距离地球表面高为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动,地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，地球的体积为V=πR3，忽略地球自转的影响。求:
(1)地球的平均密度ρ；
(2)该人造卫星绕地球运动的周期T。
18．在2049年的某一天，一位中国航天员乘坐中国航天集团的飞行器，成功的降落火星上。他在离地高h处无初速释放一小球，并测得小球落地时速度为v（不计阻力），已知引力常量为G，火星半径为R。
（1）求火星的质量；
（2）在火星表面发射卫星的最小发射速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．A
4．C
5．C
6．B
7．A
8．C
9．A
10．C
11．D
12．8F
13． a 月球半径
14．
15． 5 m/s2 5×103m/s
16．存在，
17．(1)； (2)
18．（1）；（2）
答案第1页，共2页
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