第三章《万有引力定律》同步练习-2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册(word版含答案)

第三章《万有引力定律》同步练习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．行星绕太阳公转的半长轴a的立方与公转周期T的平方的比值是一个定值，即：（k与太阳的质量M有关），现将某行星轨道近似成圆轨道，已知万有引力常量为G，则关于k与M的关系为（ ）
A． B． C． D．
2．2020珠峰高程测量登山队从珠峰大本营出发，途径海拔高度分别为中间营地、三号营地，于北京时间5月27日上午11时整，成功登顶珠峰（如图所示），再测珠峰高度。测量登山队将重力仪带上了峰顶，这也是人类首次在珠峰峰顶开展重力测量。下列说法正确的是（　　）
A．在珠峰上测得的重力加速度比地面上的大
B．队员从中间营地到三号营地的位移大于
C．北京时间5月27日上午11时整是时间间隔
D．进行测量作业时不可以将登山者看成质点
3．月球绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为，线速度大小为。已知地球自转的周期为，引力常量为。则地球同步卫星的线速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
4．宇宙飞船在半径为的轨道上运行，变轨后的半径为，。宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的（　　）
A．向心加速度变小 B．角速度变小 C．周期变大 D．线速度变大
5．2021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
6．在人类对行星运动规律的认识过程，开普勒作出了划时代的贡献。对开普勒行星运动定律的理解，下列说法中正确的是（　　）
A．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据，发现了行星运动规律
B．此定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动
C．由开普勒第三定律，月亮围绕地球运动的值与人造卫星围绕地球运动的不相同
D．行星绕太阳做椭圆轨道运动时，线速度方向时刻在变，但大小始终不变
7．地球绕地轴自西向东转动。自转的平均角速度为。若地球的自转加快，转速达到原来的8倍，其他因素保持不变，则下列说法正确的是（　　）
A．近地卫星的速度变为原来的16倍
B．近地卫星的角速度变为原来的8倍
C．同步卫星的速度变为原来的8倍
D．同光卫是的轨道半径变为原来的
8．2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，成功入轨！北斗三号导航系统主要由三种卫星组成：地球同步静止轨道卫星（图中a）、倾斜轨道地球同步卫星（图中b）、中圆轨道卫星（图中c），b的周期与地球自转周期相同、轨道平面与地球赤道平面有一定的夹角，c的轨道半径是a的轨道半径的 k倍，地球的自转周期为T。若卫星都在圆轨道上运行，下列判断正确的是（　　）
A．卫星a和卫星c加速度之比为
B．卫星a和卫星c角速度之比为
C．卫星a和卫星b轨道半径不同
D．卫星a与卫星b所受的向心力大小相等
9．天文学家在宝瓶座NGC 7727星系中发现一个迄今为止离地球最近的超大质量双黑洞系统（可看成双星系统），在这个双黑洞系统中，黑洞甲的质量是太阳质量的1.54亿倍，黑洞乙的质量是太阳质量的630万倍。2.5亿年后，这两个黑洞最终将合并成为一个质量更大的超大质量黑洞。不考虑其他星体的影响，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙所受万有引力之比为154：63
B．甲、乙做圆周运动的半径之比154：63
C．若两黑洞的总质量不变，该双黑洞系统运行周期会随甲、乙间距减小而减小
D．若两黑洞间存在质量转移但总质量不变，两黑洞的动能均随甲、乙间距减小而增大
10．2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，约582秒后，神舟十三号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与中国空间站组合体完成自主快速交会对接。根据题中信息，下列说法不正确的是（　　）
A．飞船应从低轨道追赶空间站，因为低轨道线速度大
B．飞船从低轨道追上空间站时，需要火箭短时加速实现变轨
C．飞船从低轨道切入空间站轨道时，需要减速，以避免超过空间站
D．飞船和空间站自主对接前已经绕地球运行约4圈
11．天问一号携带的火星车于2021年5月15日顺利着陆火星。2021年9月份火星运行到太阳背后，太阳发出的强烈电磁波会干扰无线电通信，这就是日凌干扰现象。已知天问一号火星探测器由于此次日凌干扰，和地球通信中断的时间为一个月。火星和地球在同一轨道面做同方向的匀速圆周运动，已知火星绕太阳公转周期为687天。如图，在地球上观测火星与太阳所张视角小于临界角θ时，天问一号就不能和地球正常通信。θ值有可能是（　　）
A．4.8° B．7.2° C．14° D．28°
12．2020年7月23日，我国“天宫一号”探测器在中国文昌航天发射场发射升空。设未来的某天，该探测器在火星表面完成探测任务返回地球，探测器在控制系统的指令下，离开火星表面竖直向上做加速直线运动；探测器的内部有一固定的压力传感器，质量为m的物体水平放置在压力传感器上，当探测器上升到距火星表面高度为火星半径的时，探测器的加速度为a，压力传感器的示数为F，引力常量为G。忽略火星的自转，则火星表面的重力加速度为（　　）
A． B． C． D．
二、填空题
13．某同学在学完《曲线运动》和《万有引力与航天》后做了以下实验：用手水平托着一物体以身体为中心轴匀速转动，转动过程中始终保持手上表面水平，且高度不变。实验中发现：
（1）若物体质量不变，而将手臂伸长一些时物体更_____（选填“容易”或“不易”）被甩出。
（2）若将物体上表面再粘上一些其他物体使物体质量增大，而保持手臂长度相同时，物体被甩出的可能性将_____（填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）人在月球上跳起的最大高度比在地球上跳起的最大高度要高很多，假设该同学登上月球，在月面上做这个实验时，与在地面上做这个实验相比，物体被甩出的可能性将_____（选填“增大”“不变”或“减小”）。
14．我国“天宫二号”空间站已在轨运行四年多，设其离地面的高度不变，运行周期为T。已知地球半径为R、质量为M，引力常量为G，则“天宫二号”的运行速度___________（选填“大于”“等于”或“小于”），离地面的高度为___________。
15．两颗人造地球卫星的质量之比mA:mB=2:1，轨道半径之比RA:RB=3:1，那么，它们的周期之比TA:TB=______，它们所受向心力之比FA:FB=______。
16．宇宙速度
（1）牛顿的设想：
如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度______，物体就不会落回地面，它将绕地球运动，成为______；
（2）第一宇宙速度的推导
（a）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为______运动，______提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于______，由，可得；
（b）已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由______ = 得：v = ；
（c）三个宇宙速度及含义：
数值 意义
第一宇宙速度 ______km/s 物体在______绕地球做匀速圆周运动的速度
第二宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其克服______引力，永远离开地球的最小地面发射速度
第三宇宙速度 ______km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱______引力束缚，飞到太阳系______的______地面发射速度
17．如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动，当卫星运动到轨道上远地点P时，速度大小为v，P点距离地球球心的距离为r，当卫星从近地点运动到P点的过程中，卫星的引力势能_______（选填“变大、“不变”或“变小”）；卫星在P点的加速度a________（选填“大于”“等于”或“小于”）。
三、解答题
18．开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大？
19．宇航员乘飞船到达某星球上后发现该星球上不存在大气。该宇航员将一滑块从固定光滑斜面底端以初速度沿斜面向上运动，经时间t滑块回到斜面底端，已知斜面倾角为。若将该星球视为密度均匀的球体，半径为R，引力常量为G。求：
（1）该星球的第一宇宙速度；
（2）该星球密度是多大。
20．已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。如果“火星探路者”在距火星表面高处自由下落个物体，那么此物体经过多少时间落到火星表面？着陆时的速度有多大？（地球表面重力加速度为）
21．最近几十年，人们对探测火星十分感兴趣，先后曾发射过许多探测器。称为“火星探路者”的火星探测器曾于1997年登上火星。2004年，又有“勇气”号和“机遇”号探测器登上火星。已知地球质量约是火星质量的9.3倍，地球直径约是火星直径的1.9倍。探测器在地球表面和火星表面所受引力大小的比值是多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．A
4．D
5．C
6．B
7．D
8．B
9．C
10．C
11．A
12．B
13． 不易 增大 不变
14． 小于
15．
16． 足够大 人造地球卫星 匀速圆周运动 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 外 最小
17． 变大 大于
18．近地点的速度比较大
19．（1）；（2）
20．
21．2.6
答案第1页，共2页
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