第三章 万有引力定律 单元综合训练（word版含答案）

第三章 万有引力定律 单元综合训练
一、单选题
1．（2022·湖南娄底·高三期末）2021年6月17日“长征二号”运载火箭成功将“神舟十二号”载人飞船送入预定轨道，并顺利与“天和”核心舱对接形成组合体，如图所示。已知组合体距地面高度约为，地球半径约为6400km，同步卫星在轨道运行时离地面高度为36000km，则组合体在轨道做圆周运动时（　　）
A．加速度不小于10m/s2
B．宇航员对核心舱的压力为零，宇航员受到的合力为零
C．运行周期比同步卫星在轨运行周期大
D．线速度约为同步卫星在轨运行线速度的2.5倍
2．（2022·重庆南开中学高一期末）牛顿进行了著名的月地检验，验证了使苹果下落的力和使月球绕地球运动的力是同一种性质的力，同样遵从“平方反比”规律。在进行月地检验时，不需要用到的物理量是（　　）
A．月球公转的周期 B．地球的半径
C．地表的重力加速度 D．地球自转的周期
3．（2022·江苏·模拟预测）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功与天宫号空间站实现径向自主交会对接，即在对接时使飞船直立，消除与空间站的偏差，达到相对静止，实现与空间站对接．对接前，载人飞船与空间站处在不同的轨道上，载人飞船的轨道处在空间站轨道的下方，下列说法正确的是（　　）
A．对接前，载人飞船一直加速才能到达空间站的轨道
B．对接时，载人飞船的速度应该沿轨道半径方向
C．对接时，载人飞船与空间站的加速度大小相同
D．对接前，载人飞船的速度比空间站的速度小
4．（2022·北京·人大附中高一阶段练习）如图所示，在赤道发射场发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（　　）
A．该卫星在P点的速度大于11.2km/s
B．卫星在轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9km/s
C．卫星在Q点需要适当加速，才能够由轨道I进入轨道Ⅱ
D．卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时加速度大于轨道I经过Q点时的加速度。
5．（2021·黑龙江·大庆实验中学高三阶段练习）2021 年 6 月 17 日神舟十二号飞船搭载长征二号 F 火箭成功升空，进入预定圆轨道（离地约200km）。此时，天宫空间站天和核心舱位于离地约 400km 的圆轨道上。神舟十二号飞船只需绕地球飞行 4.3 圈，连续进行 6 次变轨（模拟如图所示），到达空间站后下方的位置，之后绕飞到空间站的正前方，适当调整后就能跟核心舱前端接口成功对接，形成组合体。则下列说法正确的是 （　　）
A．神舟十二号飞船搭载长征二号F火箭的发射速度可能小于 7.9 km/s
B．对接前，在各自预定圆轨道飞行时，神舟十二号飞船的环绕速度比天和核心舱大
C．神舟十二号飞船从低轨道变轨与天和号核心舱对接时，需制动减速
D．神舟十二号飞船在离地约200km预定圆轨道上运行周期为24h
6．（2022·广东茂名·二模）如图所示，a为地球赤道上的物体，随地球表面一起转动，b为近地轨道卫星，c为同步轨道卫星，d为高空探测卫星。若a、b、c、d绕地球转动的方向相同，且均可视为匀速圆周运动。则（　　）
A．a、b、c、d中，a的加速度最大 B．a、b、c、d中，b的线速度最大
C．a、b、c、d中，c的周期最大 D．a、b、c、d中，d的角速度最大
7．（2022·河北邢台·高三期末）2021年11月23日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙遥三十七运载火箭成功发射“高分三号”02星。该卫星的成功发射将进一步提升我国卫星海陆观测能力，服务海洋强国建设和支撑“一带一路”倡议。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，线速度大小为v，引力常量为G，则地球的质量为（　　）
A． B． C． D．
8．（2022·辽宁丹东·高三期末）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，假设神舟十三号载人飞船在距地面高度为h的轨道做圆周运动。己知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．神舟十三号载人飞船运行的周期为
B．神舟十三号载人飞船的线速度为
C．神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度为0
D．地球的平均密度为
二、多选题
9．（2022·贵州遵义·高二期末）2021年9月20日，“天舟三号”货运飞船采用自主快速交会对接模式成功对接于空间站“天和”核心舱后向端口。假如开始对接前空间站和货运飞船都在沿逆时针方向做匀速圆周运动，其轨道如图所示，开始对接后，货运飞船变轨，从空间站后方以大于空间站的速度与之对接，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．对接前，货运飞船做匀速圆周运动的速度大于空间站做匀速圆周运动的速度
B．对接前，货运飞船做匀速圆周运动的周期大于空间站做匀速圆周运动的周期
C．货运飞船只有加速才能与空间站对接
D．对接后组合体的速度大于第一宇宙速度
10．（2022·北京·人大附中高一阶段练习）如图所示，a为赤道上的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星，以下说法中正确的是（　　）
A．a的运行周期大于c的运行周期
B．a的运行周期大于b的运行周期
C．b的运行速度大小大于c的运行速度大小
D．b的运行速度大小大于a的运行速度大小
11．（2022·山东枣庄·高三期末）海边会发生潮汐现象，潮来时，水面升高；潮退时，水面降低。有人认为这是由于太阳对海水的引力变化以及月球对海水的引力变化所造成的。中午，太阳对海水的引力方向指向海平面上方；半夜，太阳对海水的引力方向指向海平面下方；拂晓和黄昏，太阳对海水的引力方向跟海平面平行。月球对海水的引力方向的变化也有类似情况。太阳、月球对某一区域海水引力的周期性变化，就引起了潮汐现象。已知地球质量为M，半径为R。太阳质量约为地球质量的倍，太阳与地球的距离约为地球半径的倍，地球质量约为月球质量的80倍，月球与地球的距离约为地球半径的60倍。对于地球上同一片质量为m的海水来说，下列说法正确的是（ ）
A．太阳对这片海水的引力与地球对这片海水的引力之比约为
B．太阳对这片海水的引力与月球对这片海水的引力之比约为
C．我国农历中的“朔”是指太阳、月球和地球共线、且月球位于太阳和地球之间的月相，此时，海边容易形成大潮
D．对于同一片海水而言，地球、月球、太阳对它的引力的矢量和可能为零
三、填空题
12．（2021·云南·昆明一中高一期中）万有引力定律明确地向世人宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则，月地检验是验证万有引力的论据之一，我们对其中部分内容进行了如下分析∶
（1）月球绕地球的运动可以近似看成是匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T。则月球的向心加速度大小可表示为________。月球的质量为m。则月球做圆周运动的向心力为_________；
（2）地球的质量为M，引力常量为G，根据万有引力定律可知，地球与月球之间的万有引力可表示为_______；月球做匀速圆周运动所需要的向心力由万有引力提供，通过整理计算可知∶GM=_______。
13．（2021·河北·高一期中）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_________。
14．（2021·江西·贵溪市实验中学高一阶段练习）火星半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，忽略火星的自传，如果地球上的质量为60Kg的人到火星上去，那么此人在火星表面所受的重力是___________N，在火星表面由于火星的引力产生的加速度是___________m/s2；在地球表面上可举起60Kg杠铃的人，到火星上用同样的力，可举起质量为___________kg的物体。
四、解答题
15．（2021·福建·莆田第二十五中学高三阶段练习）我国载人航天计划于1992年正式启动以来，航天领域的发展非常迅速。假若几年后你成为一名宇航员并登上某未知星球，你沿水平方向以大小为v0的速度抛出一个小球，发现小球经时间5t落到星球表面上，且速度方向与星球表面间的夹角为θ，如图所示。已知该未知星球的半径为R，引力常量为G。求：
（1）该未知星球表面的重力加速度g；
（2）该未知星球的第一宇宙速度。
16．（2022·浙江·高三专题练习）中国计划已经实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，如图所示，发射一颗运动半径为的绕月卫星，登月着陆器从绕月卫星出发（不影响绕月卫星运动），沿椭圆轨道降落到月球的表面上，与月球表面经多次碰撞和弹跳才停下来。假设着陆器第一次弹起的最大高度为，水平速度为，第二次着陆时速度为，已知月球半径为，着陆器质量为，不计一切阻力和月球的自转。求：
（1）月球表面的重力加速度。
（2）在月球表面发射一颗月球卫星的最小发射速度是多大？
（3）设想软着陆器完成了对月球的科学考察任务后，再返回绕月卫星，返回与卫星对接时，二者具有相同的速度，着陆器在返回过程中需克服月球引力做功，则着陆器的电池应提供给着陆器多少能量，才能使着陆器安全返回到绕月卫星。
17．（2020·甘肃·嘉峪关市第一中学二模）某天体两极处的重力加速度为g0，赤道上的重力加速度为g，已知该天体的半径为R，万有引力常量为G。求：
（1）该天体自转的角速度；
（2）该天体的第一宇宙速度；
（3）若发射一棵该天体的同步卫星，高度是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．C
4．C
5．B
6．B
7．C
8．A
9．AC
10．BCD
11．AC
12．
13．
14． 235.2 3.92 150
15．（1）；（2）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）；（3）
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