第四章 万有引力与航天 章末综合训练（word版含答案）

第4章 万有引力与航天 章末综合训练
一、单选题
1．（2022·河北·高三专题练习）科学家发现太阳绕银河系中心O处的“黑洞”做圆周运动（可视为做匀速圆周运动），转一圈大概需要2.2亿年，这个时间被称为银河年，而地球绕太阳转动一圈（可视为做匀速圆周运动）仅需要1年。另一恒星S也绕O处做匀速圆周运动，周期约为16年，已知O处离太阳的距离约为2.6万光年，太阳到地球的距离为光年，引力常量为G，根据题给信息可以推断出（　　）
A．恒星S的线速度小于太阳的 B．“黑洞”与地球间的质量关系
C．恒星S与太阳间的质量关系 D．恒星S和太阳的向心加速度之比
2．（2021·辽宁·沈阳二中高一阶段练习）如图所示，A为静止在赤道上物体，为近地圆轨道卫星，为地球同步卫星。A、、三物体质量相同，向心加速度大小分别为、、，向心力大小分别为、、、线速度大小分别为、、，周期分别为、、，则（　　）
A． B． C． D．
3．（2022·四川省南充高级中学高三阶段练习）已知地球的半径为R，自转周期为T，地球表面的重力加速度为g，则关于地球的卫星说法正确的是（　　）
A．第二宇宙速度大于月球的公转速度
B．同步卫星的周期大于月球的公转周期
C．最小发射速度为
D．同步卫星到地面的高度为
4．（2022·天津市红桥区教师发展中心高三期末）火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，则火星上与地球上的第一宇宙速度之比为（　　）
A．：5 B．5：1 C．：2 D．1：5
5．（2022·福建·高三阶段练习）2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（　　）
A．在“天宫”中宇航员由于没有受到地球引力而处于漂浮状态
B．即使在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员仍可用弹簧拉力器炼身体
C．“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
D．“天宫”能和地面课堂实时交流，是因其绕地球运行角速度和地球自转角速度相同
6．（2017·四川·成都外国语学校高三期末）人类正在有计划地探索地球外其他星球，若宇宙空间某处有质量均匀分布的实心球形天体，宇航员在星球上可完成以下工作；1、测得A物体质量。2、测出离球面已知高度h平抛物体落地时间t。3、观测其卫星匀速圆周运动的周期T。4、测出此卫星离球面高度H。5、用弹簧测力计测得A物体在该天体的极地比赤道上重P，已知引力常量G。则下列有关推断正确的是（　　）
A．由3、4可推知星球质量
B．由1、5可推知星球同步卫星周期
C．由2、3、4可推知星球的第一宇宙速度
D．由1、2、5可推知该天体的密度
7．（2021·河南省直辖县级单位·高三阶段练习）某兴趣小组想利用小孔成像实验估测太阳的密度。设计如图所示的装置，不透明的圆桶一端密封，中央有一小孔，另一端为半透明纸。将圆桶轴线正对太阳方向，可观察到太阳的像的直径为d。已知圆桶长为L，地球绕太阳公转周期为T。则估测太阳密度的表达式为（　　）
A． B． C． D．
8．（2021·重庆市第十一中学校高三阶段练习）2021年11月14日，中国航天员翟志刚、王亚平和叶光富在天宫空间站天和核心舱内无线连线做客了董卿的节目《朗读者》，细心的观众发现三人都脸部浮肿、面色发红，专家介绍这是在太空微重力环境中，人体循环中分配到上肢的水分会增加10%，脸部的水分多了就让人感觉浮肿了一圈，时间长了就会大脑发胀，满脸通红，长期在太空站工作会对航天员身体造成很大的伤害。设天宫空间站做圆周运动的轨道距地面高度为，地球半径为R，地球表面处重力加速度大小为g，则下列正确的是（　　）
A．航天员身体出现的异样是在空间站内处于失重状态造成的
B．航天员身体出现的异样是在空间站内处于超重状态造成的
C．天宫空间站运动的向心加速度大小为
D．天宫空间站运动的线速度大小为
9．（2022·全国·高一课时练习）宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用而互相绕转，称之为双星系统。设某双星系统中的A、B两星球绕其连线上的某固定点O做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知引力常量为G，若AO>OB，则（　　）
A．两星球的总质量等于
B．星球A的向心力大于星球B的向心力
C．星球A的线速度一定小于星球B的线速度
D．双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期减小
10．（2022·江苏泰州·高三期末）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹。“北斗”导航系统第49颗卫星为地球倾斜同步轨道卫星，该卫星的轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。它绕地球做匀速圆周运动的运行周期等于地球的自转周期，关于地球倾斜同步轨道卫星（　　）
A．卫星的向心加速度大于地球表面重力加速度
B．卫星的发射速度一定大于11.2km/s
C．卫星一天两次经过赤道正上方同一位置
D．卫星的运行速度大于第一宇宙速度
11．（2022·福建漳州·一模）2021年10月17日，“神舟十三号”载人飞船出征太空。11月7日，航天员王亚平成为中国首位进行出舱活动的女航天员。王亚平在中国空间站“天和”核心舱中一天可以看到16次日出日落。我国的北斗同步卫星也在太空为我们提供导航通信服务。下列说法正确的是（　　）
A．“神舟十三号”的发射速度为第二宇宙速度
B．“天和”核心舱围绕地球运动的速度为第一宇宙速度
C．“天和”核心舱围绕地球运动的周期是北斗同步卫星周期的
D．“天和”核心舱的向心加速度比北斗同步卫星的向心加速度大
二、填空题
12．（2021·全国·高一课前预习）月—地检验
（1）检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为_____的力。
（2）检验方法：
（a）假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F=_____。
（b）根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=_____=_____（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。
（c）假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹==G（式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离）。
（d）=，由于r≈60R，所以=_____
（3）验证：
（a）苹果自由落体加速度a苹=g=9.8m/s2。
（b）月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈_____m/s2（保留两位有效数字），≈_____（数值）≈（比例）。
（4）结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从_____的规律。
13．（2021·广西·崇左高中高一阶段练习）如图所示，a是地球赤道上的物体，b是近地气象卫星，c是地球同步卫星，设它们都绕地心做匀速圆周运动，请写出a、b、c的运行的速度va、vb、vc；向心加速度aa、ab、ac，的大小关系。
（1）运行的速度∶___________；
（2）向心加速度∶___________。
14．（2021·河南周口·高一阶段练习）一质量为的苹果静止在水平地面上时对地面的压力为，则地球表面的重力加速度可以表示为__________；月球绕地球的运动可以看成匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期为，月球和地球间的距离为，则月球的向心加速度可表示为__________；地球可以看成质量均匀、半径为的均匀球体，如果我们能验证__________，那我们就证明了地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力。
三、解答题
15．（2021·北京市密云区第二中学高三阶段练习）“神舟十一号”飞船返回舱在内蒙古中部预定区域成功着陆，执行飞行任务的航天员在“天宫二号”空间实验室工作生活30天后，顺利返回祖国，创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录，标志着我国载人航天工程空间实验室任务取得重要成果。有同学设想在不久的将来，宇航员可以在月球表面以初速度v0将一物体沿着水平方向抛出，测出物体下落高度h，水平射程为x，已知月球的半径为R，引力常量为G。请你求出：
（1）月球表面的重力加速度大小g；
（2）月球的质量M；
（3）月球的第一宇宙速度v
16．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，地球的两个卫星绕地球在同一平面内做匀速圆周运动，已知卫星一运行的周期为T1=T0，地球的半径为R0，卫星一和卫星二到地球中心之间的距离分别为R1=2R0，R2=4R0，引力常量为G，某时刻，两卫星与地心之间的夹角为。求：（结果均用T0、R0、G表示）
（1）卫星二围绕地球做圆周运动的周期；
（2）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近；
（3）地球表面的重力加速度。
17．（2021·福建省龙岩第一中学高三期中）“嫦娥”奔月，“北斗”启航，有力地支撑了我国从航天大国向航天强国迈进。月球绕地球做圆周运动的周期大约为27天，“北斗”中的地球同步卫星绕地球运动轨道半径大概为地球半径的6.6倍。地球半径约为月球半径的4倍，地球质量约为月球质量的81倍。已知地球第一宇宙速度km/s。（结果保留三位有效数字）
（1）月球绕地球运动半径为地球半径的多少倍？
（2）求月球的第一宇宙速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．A
4．A
5．B
6．C
7．C
8．A
9．D
10．C
11．D
12． 同一性质 2.70×10-3 0.276×10-3 相同
13． vb>vc >va ab>ac >aa
14．
15．（1）；（2）；（3）v0
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页