第三章万有引力定律 章末综合训练（word版含答案）

第三章《万有引力定律》章末综合训练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．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　）
A．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C．卡文迪许在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
2．新京报2021年2月10日晚报道：经历200余天的飞行，跋涉4.75亿千米，在距离火星400千米处成功的一脚刹车，中国自主研发的火星探测器“天问一号”顺利进入火星轨道。与地球相比，火星半径约为地球的一半，质量约为地球的，公转半径约为地球的1.5倍，下列说法正确的是（　　）
A．火星绕太阳公转的线速度约为地球绕太阳公转线速度的1.5倍
B．火星绕太阳运行的公转周期约为地球绕太阳公转周期的1.8倍
C．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的2倍
D．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
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．天问一号于2020年7月23日在文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空，成功进入预定轨道，于2021年2月到达火星附近，成功被火星捕获，并于2021年5月成功在火星着陆，从而拉开了我国火星探测的大幕．将这一发射过程进行如下简化：天问一号先进入地球表面的停泊轨道，在该轨道上运行的周期为，被火星捕获后进入火星表面的停泊轨道，在该轨道上运行的周期为．已知地球半径为，火星半径为，下列说法中正确的是（ ）
A．地球质量和火星质量之比为
B．地球表面重力加速度和火星表面重力加速度之比为
C．地球的第一宇宙速度和火星第一宇宙速度之比为
D．地球平均密度和火星平均密度之比为
5．如图所示，卫星甲、乙均绕地心做匀速圆周运动，轨道平面互相垂直，乙的轨道半径是甲的倍。将两卫星和地心在同一直线且甲，乙位于地心同侧的位置称为“相遇”，则从某次“相遇”后，甲运动5圈的时间内，甲、乙卫星将“相遇”（　　）
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
6．如图所示，“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实验室对接，对接后飞行轨道高度与“天宫二号”圆轨道高度相同。己知万有引力常量为G，地球半径为R。对接前“天宫二号”的轨道半径为r、运行周期为T。由此可知（　　）
A．“天舟一号”货运飞船是从与“天宫二号”空间实验室同一高度轨道上加速追上“天宫二号”完成对接的
B．地球的质量为
C．对接后，“天舟一号”与“天宫二号“组合体的运行周期等于T
D．地球的第一宇宙速度为
7．2021年，我国航天事业取得巨大突破，先后两批次将6位航天员送入中国空间站“天和”核心舱进行工作与生活。“天和”核心舱可视为在距离地面高为390km的圆轨道上运行，已知地球半径为6400km。若要计算天和核心舱的运行周期，下列物理量中只需知道（　　）
A．万有引力常量 B．地球质量
C．地球表面重力加速度 D．地球同步卫星运行周期
8．人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后可近似认为绕地球做匀速圆周运动，航天器舱中的人和物将随航天器一起做圆周运动，若某宇航员手托着一个小球静止站立于航天器内，下列说法正确的是（　　）
A．小球在太空中将失去惯性
B．宇航员对小球的支持力大小等于小球的重力
C．太空舱中，宇航员利用台秤无法测出小球的质量
D．航天器运行时与地球之间将不存在相互作用力
9．“天宫课堂”在2021年12月9日正式开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课，王亚平说他们在距离地球的空间站中一天可以看列16次日出。已知地球半径为，万有引力常量，若只知上述条件，则不能确定的是（　　）
A．地球的质量 B．地球的第一宇宙速度
C．空间站的加速度 D．空间站的质量
10．2021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，下列判断正确的是（　　）
A．“天和核心舱”运动速度大于第一宇宙速度
B．“天和核心舱”运动速度小于第一宇宙速度
C．利用以上数据不能求出“天和核心舱”在轨飞行的速度
D．利用以上数据不能求出地球的半径
11．我国海南文昌卫星发射场于2013年建成，该发射场是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区，火箭发射场距离赤道越近、纬度越低，发射卫星时需要的能耗越低，使用同样燃料可达到的速度越大．已知地球的半径为R，地球的自转周期为T，地表的重力加速度为g.要在地球赤道上发射一颗质量为m的近地人造地球卫星，使其轨道在赤道的正上方，若不计空气的阻力，那么（　　）
A．向东发射与向西发射耗能相同，均为mgR－m2
B．向东发射耗能为m2，比向西发射耗能多
C．向东发射与向西发射耗能相同，均为m2
D．向西发射耗能为m2，比向东发射耗能多
12．2021年2月，我国“天问一号”火星探测器到达火星附近，进入环火轨道，进行火星科学探测。探测器着陆前运行的轨道分别如图中1、2、3所示，则探测器（　　）
A．沿不同轨道运动，经过P点时的加速度相同
B．由轨道2变到轨道3，需要在P点加速
C．在轨道1上运行的周期比在轨道2上运行的周期小
D．沿轨道3运动时的机械能大于沿轨道2运动时的机械能
二、填空题
13．一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行，已知地球的第一宇宙速度为7.9km/s，则这颗卫星运行的线速度为_______，质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上，仪器对平台的压力_______．
14．设地球表面的重力加速度为10m/s2，某同学在地面上用体重计所称体重为500N。假如此同学有幸乘坐一艘宇宙飞船，飞行至距离地面高度为地球半径的某处，此时该同学受到的地球引力大小约为________N；若此同学有幸到距离地面高度为地球半径的宇宙空间站上参观，则在空间站上用体重计所称体重为________N。
15．应用万有引力定律解决天体运动问题的两条思路是：
（1）把天体（行星或卫星）的运动近似看成是___________运动，向心力由它们之间的___________提供，即F万=F向，可以用来计算天体的质量，讨论行星（或卫星）的线速度、角速度、周期等问题。基本公式___________=m=mrω2=mr。
（2）地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的___________，即F万=G=mg，主要用于计算涉及重力加速度的问题。基本公式：mg=___________（m在M的表面上），即GM=gR2
16．科学家通过天文观测发现太阳系外有一恒星，并测得有一行星绕该恒星一周的时间为50年，行星与恒星的距离为地球到太阳距离的20倍。假定该行星绕恒星的公转轨道和地球绕太阳的公转轨道都是圆周，则该行星与地球的公转速度之比为______，该恒星与太阳的质量之比为______。
17．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比____________。
三、解答题
18．设在卡文迪许扭秤实验中，小球质量，大球质量，两球球心间距离．不计其他物体对小球的引力，两球间的引力及由此引力产生的加速度有多大？
19．某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是，周期是s。试从这些数据估算地球的质量。
20．已知某卫星在赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为 r1，运行周期为 T，卫星运动方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为 G。求：
（1）地球质量M 的大小；
（2）如图所示，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心 距离为r2，求卫星在椭圆轨道上从远地点A到近地点B的最短时间 TAB；
（3）卫星在赤道上空轨道半径为 r1的圆形轨道上运行，小明住在赤道上某城市， 某时刻该卫星正处于小明的正上方，在后面的一段时间里，小明观察到每三天恰好 五次看到卫星掠过其正上方，求地球自转周期 T0。
参考答案：
1．C
2．B
3．A
4．B
5．B
6．C
7．C
8．C
9．D
10．B
11．D
12．A
13． 5.6km/s 0
14． 320N 零
15． 匀速圆周运动 万有引力 G 万有引力 G
16． 2：5 16：5
17．36：1
18．1.334×10-10N；1.334×10-8m/s2
19．
20．（1）；（2）；（3）