第四章 第2节万有引力定律的应用（Word版含答案）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第四章第2节万有引力定律的应用
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、单选题
1、 设想从山上水平抛出一块石头（如图所示），由于重力的作用，石头会沿着弯曲的路径落到地上，并且石头的抛出速度越大，石头飞行的距离越远。由此推想，当石头抛出的速度足够大时，它将绕地球做圆周运动而不再落向地面，成为人造地球卫星。则这个足够大的速度是（ ）
A． B． C． D．
2、 为方便对天体物理学领域的研究以及实现对太空的进一步探索， 人类计划在太空中建立新型空间站，假设未来空间站结构如图甲所示。在空间站中设置一个如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区，圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R1、R2。当圆管以一定的角速度转动时，在管中相对管静止的人（可看作质点）便可以获得一个类似在地球表面的“重力”（即获得的加速度大小等于地球表面的重力加速度大小），以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，地球同步卫星轨道半径为r。当空间站在地球的同步轨道上运行时，为使管内的人获得类“重力”，下列说法正确的是（ ）
A．当圆管转动时，人将会挤压内管壁
B．当圆管转动时，人处于完全失重状态
C．圆管绕中心轴转动的周期为
D．圆管绕中心轴转动的周期为
3、 2021年10月16日，长征二号F火箭将神舟十三号顺利送入太空。假设图示三个轨道是神舟十三号绕地球飞行的轨道，其中轨道1、3均为圆形轨道，且轨道1为近地轨道。轨道2为椭圆形轨道，三个轨道在同一平面内，轨道2与轨道1相切于A点，与轨道3相切于B点，不计神舟十三号在变轨过程中的质量变化。已知地球表面重力加速度g，不考虑自转，地球半径R，B到地心距离r，则下列说法正确的是（ ）
A．神舟十三号在圆形轨道3的速度为
B．神舟十三号在椭圆轨道A点的速度为
C．神舟十三号在椭圆轨道B点的加速度为g
D．神舟十三号从椭圆轨道的A点运动到B点所需的时间为
4、 “祝融号”火星车的高度有185公分，重量达到240公斤。设计寿命为3个火星月，相当于约92个地球日。“祝融号”火星车将在火星上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作。已知火星直径约为地球的一半，火星质量约为地球质量的十分之一，则“祝融号”在火星上受到的重力大小最接近（ ）
A．240N B．960N C．1200N D．2400N
5、 2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的天宫空间站之旅。神舟十三号飞船在经历上升、入轨交会飞行后，与空间站天和核心舱对接，组合体在距离地球表面400公里的轨道运行。下列说法正确的是（ ）
A．组合体的周期大于24小时
B．组合体的线速度小于第一宇宙速度
C．组合体的角速度小于同步卫星的角速度
D．神舟十三号加速上升阶段，航天员有失重感觉
6、 如图，我国发射的“高分五号”卫星，其轨道离地高度约为705km，而“高分四号”的轨道离地约为36000km。它们均绕地球做匀速圆周运动，则“高分五号”比“高分四号”小的物理量是（ ）
A．周期 B．角速度 C．线速度 D．加速度
7、 2021年，某杂志上的一篇文章中描述了一颗质量达到木星级别的气态行星，绕银河系内的一顆白矮星做匀速圆周运动。已知地球绕太阳微圆周运动的轨道半径为r，若该白矮星的质量约为太阳的一半，气态行星绕白矮星做圆周运动的轨道半径约为3r。取1年，，，则可估算出该气态行星的角速度约为（ ）
A． B． C． D．
8、 一行星围绕某恒星做匀速圆周运动。由天文观测可得其运行周期为T、线速度为v，已知万有引力常量为G，则（ ）
A．行星运动的轨道半径为
B．行星的质量为
C．恒星的质量为
D．恒星表面的重力加速度大小为
9、 “嫦娥之父”欧阳自远透露：我国计划于年登陆火星。假如某志愿者登上火星后将一小球从高为h的地方由静止释放，不计空气阻力，测得经过时间t小球落在火星表面，已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星自转，则下列说法正确的是（ ）
A．火星的第一宇宙速度为
B．火星的质量为
C．火星的平均密度为
D．环绕火星表面运行的卫星的周期为
10、已知地球半径为R，地球质量为m，太阳与地球中心间距为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期为T，则太阳的质量为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
11、科学家观测到太阳系外某恒星有一类地行星，测得该行星围绕该恒星运行一周所用的时间为9年，该行星与该恒星的距离为地球到太阳距离的8倍，该恒星与太阳的半径之比为2∶1。假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆，下列说法正确的是（ ）
A．该恒星与太阳的质量之比为512∶81
B．该恒星与太阳的密度之比为1∶9
C．该行星与地球做圆周运动时的运行速度之比为2∶9
D．该恒星表面与太阳表面的重力加速度之比为128∶81
12、2021年12月9日，神舟十三号航天员在中国空间站进行首次太空授课。在授课中王亚平介绍，空间站每天能观察到很多次日出。已知地球半径为，地球的自转周期为，空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为，其轨道与赤道成一定的倾角，地球同步卫星的高度为h0。忽略一天之内地球相对太阳位置的变化，仅利用以上物理量可估算（ ）
A．空间站中每天能观察到的日出的次数
B．地球的质量
C．空间站离地的高度
D．空间站绕地球运动的动能
13、“嫦娥三号”探月卫星于2013年12月2日顺利发射升空，已知“嫦娥三号”探月卫星绕月球表面做匀速圆周运动，飞行N圈用时为t；地球的质量为M，半径为R，表面重力加速度为g；月球半径为r，地球和月球间的距离为L，则（ ）
A．“嫦娥三号”绕月球表面匀速飞行的速率为
B．月球的平均密度为
C．“嫦娥三号”的质量为
D．月球受地球的引力为
14、北京时间2021年9月20日，长征七号遥四运载火箭搭载天舟三号货运飞船，在海南文昌航天发射场成功发射。与天和核心舱及天舟二号组合体完成交会对接前，天舟三号在距离地面约390公里的圆轨道上做匀速圆周运动，则其（ ）
A．角速度小于地球自转角速度 B．线速度小于第一宇宙速度
C．周期大于地球自转周期 D．向心加速度小于地面的重力加速度
15、如图所示，地球绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，P点为近日点，到太阳球心的距离为R1，Q点为远日点，到太阳球的距离为R2，地球的公转周期为T。月球绕地球做匀速圆周运动，运动的轨道半径为r，公转的周期为t，在考虑地球公转时可将地球和月球看作整体，则下列说法正确的是（ ）
A．地球和月球整体从Q点运动到P点的过程中机械能变大
B．地球在P点和Q点的速率之比为
C．地球和太阳的质量之比为
D．由开普勒第三定律可得
三、解答题
16、中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日，中国宇航员登上月球。由于月球表面无空气，即没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验：沿水平方向将一个小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧轨道AB的A点沿切线方向进入（进入圆弧时无机械能损失）。已知θ=53°，P点与A点的水平距离（DA间距）d=7.5m，小球到达A点时的速度大小vA=5m/s。已知万有引力常量为G，月球的半径R月取1.6×106m，不考虑月球的自转，sin53°=0.8，cos53°=0.6。解答下列问题：
（1）求月球表面的重力加速度g月；
（2）估算月球的第一宇宙速度v1。
17、某研究小组为了计算地球的质量，从网络上查到以下的数据：
①同步卫星离地面的高度h=36000km，②地球自转周期T1=24h，③地球公转周期T2=365天④地球半径R=6400km，⑤月球公转周期T3=27.3天，⑥月地距离s=38万千米，⑦第一宇宙速度v=7.9km/s，⑧地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.⑨引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2。请选择一组合适的条件，估算地球的质量。
（1）选择的条件（填写前面的序号）：
（2）根据选择的条件，估算出地球质量（保留一位有效数字）
2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第四章第2节万有引力定律的应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C D B B A C C C B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AD AC AD BD BC
三、解答题
16、（1）1.6m/s2；（2）1.6×103m/s
17、(1)⑤⑥⑨；(2)
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