第三章 万有引力定律 单元练习题 （word版含答案）

第三章《万有引力定律》同步练习题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．在物理学的重大发现中科学家们作出了巨大的贡献，创造出了许多物理学方法，如比值法、理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等。以下关于物理学史实或所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）
A．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
B．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，应用了放大法成功测出万有引力常量的数值
D．伽利略认为，物体下落的快慢是由重量决定的，重量越大的物体下落的越快
2．随着宇宙航天技术不断地发展，人类也越来越向往探索其他的外文明，若有一个和地球类似的星球，其质量和地球质量几乎相等，半径却达到了地球半径的3倍，则该星球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的大小之比约为（　　）
A．0.6 B．1.7 C．0.3 D．9
3．下列说法中错误的是（　　）
A．德国天文学家开普勒提出天体运动的开普勒三大定律
B．牛顿总结了前人的科研成果，在此基础上，经过研究得出了万有引力定律
C．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
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．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．据报道，中国空间站分别在2021年7月1日和10月21日进行两次机动变轨，原因是空间站受到美国星链卫星靠近的威胁，触发了空间站的“紧急避碰”的指令，改变轨道以回避正在接近的卫星。正常运行时，星链卫星的轨道高度是在到之间，而中国空间站的在轨高度是。已知地球半径为，引力常量为。下列判断正确的是（　　）
A．中国空间站的向心力大于星链卫星的向心力
B．中国空间站的运行周期小于星链卫星的运行周期
C．中国空间站如果机动变轨到更高轨道需使空间站减速
D．由题目所给数据可以计算出地球的密度
7．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
8．我国2021年4月29日在海南文昌用长征五号B遥二运载火箭成功将空间站“天和核心舱”送入离地高约450km的预定圆轨道，中国空间站在轨组装建造全面展开，后续的天舟货运飞船、神舟载人飞船以及“问天”“巡天”实验舱也将相继与核心舱对接，预计到2022年11月正式完成中国空间站的建设。关于火箭发射以及空间站的组合、对接，下列说法正确的是（　　）
A．火箭发射升空过程中，发动机喷出的燃气推动空气，空气推动火箭上升
B．相同的条件下，火箭发射点选择在海南文昌比四川西昌更能节省燃料
C．飞船要和在轨的“核心舱”对接，通常是将飞船发射到和“核心舱”同一的轨道上，然后使飞船加速实现对接“核心舱”
D．未来在空间站中工作的航天员因为不受地球引力，所以处于完全失重状态
9．如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的3颗人造卫星，下列说法正确的是（　　）
A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度
B．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度
C．b、c的向心力大小相等，且大于a的向心力
D．b、c卫星的周期大小相等，且大于a的周期
10．为探究地球表面万有引力与重力的关系，一科学爱好者用同一弹簧测力计分别在地面的不同纬度位置测量一质量为m的物体所受的重力。假设在两极时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F1，在赤道上时，物体静止时竖直方向的弹簧弹力为F2。地球自转角速度为ω，设地球为标准的球体，半径为R，质量为M，引力常量为G．则以下表达式正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．如图所示，“火星”探测飞行器P绕火星做匀速圆周运动，若“火星”探测飞行器某时刻的轨道半径为r，探测飞行器P观测火星的最大张角为β，下列说法正确的是（　　）
A．探测飞行器P的轨道半径r越大，其周期越小
B．探测飞行器P的轨道半径r越大，其速度越大
C．若测得周期和张角，可得到火星的平均密度
D．若测得周期和轨道半径，可得到探测器P的质量
二、填空题
12．某人在某星球上以的初速度竖直上抛一物体，经落回原处，若星球半径为，则在该星球上发射卫星的“第一宇宙速度”是___________．
13．地球对物体的万有引力起了两个效果，既提供其向心力又产生重力，但物体随地球自转所需向心力很小，因此一般情况下可认为重力就等于_______________，即公式为_______________，得出_______________。
14．设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视作半径为r的圆。已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足GM＝______
15．据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，在该行星“北极”距地面h处由静止释放一个小球（引力视为恒力），经时间t落到地面。已知该行星半径为R，自转周期为T，万有引力常量为G，求：
(1)该行星的平均密度；
(2)如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面的高度h为多少。
16．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的轨道半径之比为__________，向心加速度之比为__________，角速度之比为__________。
三、解答题
17．宇航员站在一星球表面上某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L，若抛出时的初速度增大为原来的2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G，求∶
（1）抛出点的高度；
（2）该星球的质量。
18．“黑洞”是爱因斯坦的广义相对论中预言的一种特殊天体，它的密度极大，对周围的物质(包括光子)有极强的吸引力．根据爱因斯坦的理论，光子是有质量的，光子到达黑洞表面时也将被吸入，最多恰能绕黑洞表面做圆周运动．根据天文观测，银河系中心可能有一个黑洞，距该可能黑洞6.0×1012m远的星体正以2.0×106m/s的速度绕它旋转，据此估算该可能黑洞的最大半径R是多少(保留2位有效数字)
19．如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为2R，如果从球的正中心挖去一个直径为R的球，放在距离为d的地方，则两球之间的万有引力是多大（引力常量为G）？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．D
4．C
5．A
6．B
7．A
8．B
9．D
10．C
11．C
12．
13． 万有引力
14．
15．(1)；(2)
16． 1:4 16:1 8:1
17．（1）L；（2）
18．2.7×108m
19．
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