第三章万有引力定律章末练习题（word版含答案）

第三章《万有引力定律》章末练习题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．下列说法正确的是（　　）
A．能量是守恒的，所以节约能量毫无意义
B．牛顿运动定律不适用于高速条件下的研究
C．同步卫星可以定位到北京上空
D．做离心运动的物体是因为受到了离心力的作用
2．人造卫星中的物体处于失重状态是指物体（　　）
A．不受地球引力作用 B．受到的合力为零
C．对支持它的物体没有压力 D．不受地球引力，也不受卫星对它的引力
3．如图所示，“嫦娥一号”探月卫星进入月球轨道后，首先在椭圆轨道Ⅰ上运动，P、Q两点是轨道Ⅰ的近月点和远月点，Ⅱ是卫星绕月做圆周运动的轨道，轨道Ⅰ和Ⅱ在P点相切，关于该探月卫星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道Ⅰ上运动周期大于在轨道Ⅱ上运动的周期
B．卫星由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ必须要在P点加速
C．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的速度小于Q点的速度
D．卫星在轨道Ⅰ上运动时，P点的加速度小于Q点的加速度
4．我国的人造卫星围绕地球的运动，有近地点和远地点，由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小，如果近地点距地心距离为R1，远地点距地心距离为R2，则该卫星在近地点运动速率和远地点运动的速率之比为（　　）
A． B． C． D．
5．已知火星的质量约为地球质量的、半径约为地球半径的 ，有两个探测器分别靠近火星和地球的表面运行，则两探测器分别绕火星运行的周期与绕地球运行的周期之比为（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，将一半径为R、质量为M的均匀大球，沿直径挖去两个半径分别为大球半径一半的小球，并把其中一个放在球外与大球靠在一起，挖去小球的球心、球外小球的球心、大球的球心都在一条直线上，则大球中剩余部分与球外小球间的万有引力大小约为（　　）
A．0.01 B．0.02
C．0.05 D．0.04
7．2021年5月22日，中国首辆火星车“祝融号”已安全驶离着陆平台，到达火星表面（如图所示）开始巡视探测，已知地球质量约为火星质量的9.28倍，地球的第一宇宙速度约为火星的2.2倍。假设地球和火星均为质量分布均匀的球体，不考虑地球和火星的自转，则“祝融号”在地球表面和火星表面所受万有引力大小的比值约为（　　）
A．0.4 B．0.9 C．2.5 D．9
8．北京时间2021年12月26日11时11分，中国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将资源一号02E卫星发射升空，并顺利进入预定圆形轨道。另有一卫星，其圆周运动的轨道半径为资源一号02E卫星轨道半径的倍，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．资源一号02E卫星运行的线速度大于
B．卫星与资源一号02E卫星的周期之比为
C．卫星与资源一号02E卫星的动能之比为
D．卫星与资源一号02E卫星运行的加速度大小之比为
9．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．
10．天鹅是由主星和伴星组成的双星系统，忽略其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（　　）
A．主星运动的向心力大小是伴星的k倍
B．主星运动的半径是伴星的k倍
C．伴星运动的线速度大小是主星的k倍
D．伴星的质量为
11．2021年10月14日，我国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，它围绕地球公转的轨道（即太阳同步轨道）面与太阳有固定的取向．若它绕地球公转的轨道可视为圆轨道，距离地球表面高度约为517公里，远低于地球同步轨道高度，则（　　）
A．“羲和号”围绕地球公转周期约为24小时
B．“羲和号”围绕地球公转周期约为365天
C．“羲和号”的发射速度小于第一宇宙速度
D．“羲和号”的运行速度大于地球同步轨道卫星的运行速度
12．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
二、填空题
13．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。
14．某同学在学完《曲线运动》和《万有引力与航天》后做了以下实验：用手水平托着一物体以身体为中心轴匀速转动，转动过程中始终保持手上表面水平，且高度不变。实验中发现：
（1）若物体质量不变，而将手臂伸长一些时物体更_____（选填“容易”或“不易”）被甩出。
（2）若将物体上表面再粘上一些其他物体使物体质量增大，而保持手臂长度相同时，物体被甩出的可能性将_____（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）人在月球上跳起的最大高度比在地球上跳起的最大高度要高很多，假设该同学登上月球，在月面上做这个实验时，与在地面上做这个实验相比，物体被甩出的可能性将_____（选填“增大”“不变”或“减小”）。
15．某一个物理量X的表达式为，其中是角速度，V是体积，G是万有引力常量，据此可以判断X是________（填物理量名称）。它的单位是__________（填“基本”或“导出”）单位。
16．地球的同步卫星线速度为、周期为、向心加速度为，地球近地卫星的线速度为、周期为、向心加速度为。则______（填“>”，“<”或“=”）；______（填“>”，“<”或“=”）；______（填“>”，“<”或“=”）．
17．宇宙速度
（1）牛顿的设想：
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度______，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为______；
（2）第一宇宙速度的推导
（a）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为______运动，______提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于______，由，可得；
（b）已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由______ = 得：v = ；
（c）三个宇宙速度及含义：
数值 意义
第一宇宙速度 ______km/s 物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的______地面发射速度
三、解答题
18．人类发送地球卫星对地球的运行轨道有影响吗？
19．2019年4月10日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接拍摄到黑洞的照片如图所示。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G，其逃逸速度公式为。如果天文学家观测到一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，求：
(1)黑洞的质量？
(2)黑洞的最大半径？
20．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．A
4．B
5．A
6．D
7．C
8．D
9．C
10．C
11．D
12．D
13．万有引力
14． 不易 增大 不变
15． 质量 基本
16． < > <
17． 足够大 人造地球卫星 匀速圆周运动 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 外 最小
18．见解析
19．(1)；(2)
20．
答案第1页，共2页
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