第三章 万有引力定律 单元测试（word版含答案）

第三章《万有引力定律》测试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．许多科学家对物理学的发展作出了贡献，人们也给予了一定的评价。下列说法不正确的是（　　）
A．伽利略被认为是“近代力学创始人”
B．第谷·布拉赫被认为是“天才的观察家”
C．卡文迪许被称为“能称出地球质量的人”
D．爱因斯坦被认为是“动力学的奠基者”
2．一位果农挑着两筐质量均为的苹果。设两筐苹果质心间的距离为，则两筐苹果之间的万有引力（　　）
A． B． C． D．
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．电梯加速上升时，里面的人处于失重状态
B．电梯加速下降时，里面的人处于超重状态
C．航天员翟志刚、王亚平、叶光富在天和核心舱内处于失重状态
D．航天员翟志刚、王亚平、叶光富在天和核心舱内处于超重状态
5．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
6．2021年12月9日下午3：40宇航员王亚平时隔8年再次在太空授课！这次“天宫课堂”是王亚平、翟志刚、叶光富三名宇航员共同参与，王亚平担任主讲师，另外两人配合讲课并解答问题，他们在空间站内生动地演示了一系列完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m、距地球表面高度为h，地球质量为M、半径为R，引力常量为G，则飞船内的宇航员的加速度大小为（　　）
A．0 B． C． D．
7．2021年10月16日零时23分，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，零时33分载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将3名航天员送入太空并将在轨驻留六个月。在完成与天和核心舱顺利对接任务后，组合体在离地约390km的圆轨道上运动。下列说法正确的是（　　）
A．航天员可以在核心舱通过举哑铃健身
B．组合体的运行速率可以是
C．发射速度可以大于第二宇宙速度
D．对接后，核心舱的运行速率不变
8．2017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
9．2021年3月31日6时45分，“长征四号”丙运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，成功将“高分十二号”02星送入预定轨道。小谭同学根据相关资料，画出了“高分十二号”01星和02星绕地球做匀速圆周运动的轨道，已知两颗卫星距地面的高度分别为、，周期分别为和，地球半径为，则下列判断正确的是（　　）
A． B．
C． D．
10．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
11．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
12．三体问题是天体力学中的基本模型，即探究三个质量、初始位置和初始速度都任意的可视为质点的天体，在相互之间万有引力的作用下的运动规律。三体问题同时也是一个著名的数学难题，1772年，拉格朗日在“平面限制性三体问题”条件下找到了5个特解，它就是著名的拉格朗日点。在该点上，小天体在两个大天体的引力作用下能基本保持相对静止。如图是日地系统的5个拉格朗日点（L1、L2、L3、L4、L5），设想未来人类在这五个点上都建立了太空站，若不考虑其它天体对太空站的引力，则下列说法正确的是（　　）
A．位于L1点的太空站处于受力平衡状态
B．位于L2点的太空站的线速度小于地球的线速度
C．位于L3点的太空站的向心加速度大于位于L1点的太空站的向心加速度
D．位于L4点的太空站向心力大小一定等于位于L5点的太空站向心力大小
二、填空题
13．两个质量均为的人，在相距10m时，他们之间的万有引力大小约为__________N，该引力大小大约是人所受重力的__________倍．（）
14．2021年6月17日神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接，18时48分，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱，标志着中国人首次进入自己的空间站。飞船与核心舱对接前后，相对地球的线速度大小___________，对接后，连接体的动能与飞船相比___________。（选填“增大”“减小”或“不变”）
15．第一宇宙速度是指人造地球卫星在地球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度。若已知地球半径为 R， 质量为 M，万有引力常量为 G，则第一宇宙速度为______；若已知地球半径为 R，地球表面的重力 加速度为 g。则第一宇宙速度为______。
16．圆周运动的一些知识将是接下来学习万有引力与宇宙航行的基础。请回答以下问题：
（1）人骑着自行车在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，由于圆周运动的R较大，人和车都可以视为质点，自行车的线速度为v，则自行车的向心加速度可表示为________，若人的质量为，则人所需的向心力大小为__________。
（2）月球绕地球的运动可以近似看作匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，则月球中心的向心加速度可表示为__________，月球的质量为，则月球做圆周运动的向心力为_________。
17．地球赤道上有一物体随地球的自转，向心加速度为 a1，近地卫星的向心加速度为 a2，地球的同步卫星向心加速度为 a3，设地球表面的重力加速度为 g，则 a2______a3，a1______g（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
三、解答题
18．一颗卫星在离地表h高度绕地球做匀速圆周运动．已知地球半径r，地球表面的重力加速度g，引力常量为G，求：
（1）地球的质量M；
（2）该卫星绕地球运动的线速度大小v．
19．通过万有引力定律来“称量”地球的质量。
20．地球同步卫星是相对地面静止的卫星，卫星的运行方向与地球自转方向相同，运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道，运行周期与地球自转周期相等。请定性比较地球同步卫星与“墨子号”二者的轨道半径、线速度及向心加速度的大小。
21．设地球的第一宇宙速度为，某行星质量是地球质量的4倍，半径是地球半径的2倍，求该行星的第一宇宙速度。
参考答案：
1．D
2．D
3．B
4．C
5．A
6．B
7．D
8．C
9．C
10．A
11．C
12．C
13．
14． 不变 增大
15．
16．
17． 大于 小于
18．（1）；（2）
19．
20．“墨子号”卫星的轨道半径较小，“墨子号”的线速度较大，“墨子号”的向心加速度较大
21．