第三章万有引力定律巩固练习（word版含答案）

第三章《万有引力定律》巩固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．下列说法中正确的是（　　）
A．被誉为“中国航天之父”的人是钱学森
B．牛顿进行了“月—地检验”，得出天上和地面引力遵循不同规律
C．伽利略通过实验验证了力是维持物体运动的原因
D．开普勒通过亲自天文观测并得出行星运行规律
2．有一卫星正在围绕某一颗行星做匀速圆周运动。卫星到行星表面的高度为h，引力常量为G，要计算行星的质量，还需（ ）
A．测出卫星的周期T B．测出卫星的线速度v
C．测出卫星的向心加速度a D．测出卫星的角速度ω和行星的半径R
3．宇宙飞船为了要与“和平号”轨道空间站对接，应该（ ）
A．在比空间站较低的轨道上加速
B．在比空间站较高的轨道上加速
C．在与空间站同一高度的轨道上加速
D．不论什么轨道的，只要加速就行
4．2021年2月7日，被称为“星坚强”的中星9A卫星消耗完了所剩不多的燃料，正式离轨。2017年“中星9A”卫星发射升空后不久，三级火箭二次点火突发异常，导致卫星发射高度严重不足，只能依靠卫星自身燃料实施变轨才能回到预定高度，经过西安卫星测控中心16天的全力抢救，卫星成功定点于赤道上空的地球静止轨道，抢救工作圆满完成，“星坚强”的爱称从此走红。将变轨过程简化如图所示，近地轨道1位于赤道上空，半径为，周期为，地球静止轨道3半径为，地球自转周期为，不计空气阻力及卫星质量变化，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在椭圆轨道2上运动时周期为
B．卫星在轨道1经过A点的速度，和在轨道2经过A点的速度相同
C．若某爱好者在赤道上2天观察到5次该卫星在轨道1掠过其正上方，则
D．要使卫星从轨道2变轨至轨道3，在卫星到达B点，需减速才能变轨成功
5．2021年2月，我国“天问一号”火星探测器抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅，如图“天问一号”进入火星停泊轨道2后，在近火点280千米。远火点5.9万千米，进行相关探测后再进入较低的椭圆轨道3开展科学探测。则“天问一号”（　　）
A．轨道2环绕周期比轨道3环绕周期小
B．轨道2近火点的加速度比轨道3近火点的加速度大
C．轨道2近火点的速率比轨道3近火点的速率大
D．轨道2近火点的机械能比轨道2远火点机械能大
6．2020年11月28日，嫦娥五号探测器在地月转移轨道进行第一次“制动”，成功被月球捕获后沿椭圆轨道Ⅰ运动，29日进行第二次近月“制动”，最终才进入距离月球约200公里的环月圆轨道Ⅱ（如图所示），点是Ⅰ、Ⅱ两个轨道的切点，点是椭圆轨道Ⅰ的远月点，下列判断正确的是（　　）
A．探测器在Ⅰ轨道上点的速率小于在点的速率
B．探测器在Ⅰ轨道上点的加速度等于在Ⅱ轨道上点的加速度
C．探测器在I轨道上的机械能等于在Ⅱ轨道上的机械能
D．探测器在I轨道上的运行周期小于在Ⅱ轨道上的运行周期
7．宇航员登陆月球后，在离月球表面高h的位置静止释放一个石块，测得石块经时间t落到月表，已知月球的半径为R，则近月卫星的绕行速度大小为（　　）
A． B． C． D．
8．2021年4月29日11时23分，长征五号B运载火箭搭载着“天和号”核心舱在海南文昌航天发射中心顺利升空，预计在2023年，中国将建成常驻载人空间站。若“天和号”核心舱绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（　　）
A．“天和号”核心舱的运行速度为
B．地球的质量为
C．地球的第一宇宙速度为
D．地球表面的重力加速度为
9．在科幻电影《全面回忆》中有一种地心车，无需额外动力就可以让人在几十分钟内到达地球的另一端，不考虑地球自转的影响、以及车与轨道、空气之间的摩擦，乘客和车的运动为简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比
B．乘客和车所受地球的万有引力大小与到地心的距离平方成反比
C．乘客和车的质量越大，从地球一端到另一端的时间越长
D．乘客做简谐运动的回复力是由车对人的支持力提供的
10．近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（　　）
A． B． C． D．
11．天体在引力场中具有的能叫做引力势能，物理学中经常把无穷远处定为引力势能的零势能点，引力势能表达式是，其中G为引力常量，M为产生引力场物体（中心天体）的质量，m为研究对象的质量，r为两者质心之间的距离。已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的距离分别为和。另外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为R。如果你还知道引力常量G和地球公转周期T，结合已知数据和你掌握的物理规律，下列各选项中的两个物理量均可以推算出的是（　　）
A．海王星质量和地球质量 B．太阳质量和海王星质量
C．地球质量和海王星近日点速度大小 D．太阳质量和海王星远日点速度大小
二、填空题
12．用m1、m2表示两个物体的质量，用r表示两个物体之间的距离，万有引力定律可用公式________表示．式中的G叫做________，它是由英国科学家卡文迪许在1789年用________装置第一次测定的．
13．英国科学家卡文迪什利用____________实验装置，验证了____________定律，解决了测量____________值的问题。
14．已知地球的质量为M，半径为R，自转的角速度为ω，万有引力常量为G，地球同步卫星离地面的高度为_________。
15．(1)某一星球的第一宇宙速度为v，质量为m的宇航员在这个星球表面受到的重力为G，由此可知这个星球的半径是________．
(2)飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如图所示．其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆和地球表面相切于B点，设地球半径为R0，飞船从A点返回到地面上B点所需时间为________．
16．2021年10月，神舟十三号载人飞船成功发射，若点火不久，火箭竖直发射升空的某一瞬间，仪器显示宇航员对座舱的压力等于他体重的3倍，则此时飞船的加速度大小为___________；飞船经多次变轨后与空间站组合体完成交会对接，共同沿圆形轨道环绕地球运行，已知运行周期为T，地球半径为R，则空间站离地面的高度为___________（地球表面的重力加速度为g）。
三、解答题
17．已知地球的半径为R，地球质量M，引力常量G，不考虑地球自转的影响。
(1)求地球第一宇宙速度v的表达式；
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面的高度为h，求卫星的运行角速度表达式。
18．1970年，我国发射的第一颗人造地球卫星绕地球运动轨道近似为圆形，运行周期为114min，轨道的平均半径为7782km。请据此估算地球的质量。
19．随着科技的迅速发展，大家也许会在其他星球上生活与科研。假设你所到达的星球质量为M，半径为R，你站在星球的水平表面，让一小球做平抛运动。已知引力常量为G，小球抛出时的高度为h。求小球从抛出到落到星球表面所用的时间t。
20．如果你站在月球上，能否用一把刻度尺和一块秒表估测月球的质量？如果能，请设计实验，并说出需要测量的数据和月球质量的计算式。已知月球的半径为R。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．D
3．A
4．C
5．C
6．B
7．B
8．D
9．A
10．C
11．D
12． 引力常量 扭秤
13． 扭秤 万有引力 引力常量
14．
15．
16．
17．(1)；(2)
18．
19．
20．能，下落的高度和所需时间，
答案第1页，共2页
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