第三章《万有引力定律》单元练习题（Word版含答案）

第三章《万有引力定律》单元练习题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．在物理学的重大发现中科学家们作出了巨大的贡献，创造出了许多物理学方法，如比值法、理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等。以下关于物理学史实或所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）
A．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
B．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，应用了放大法成功测出万有引力常量的数值
D．伽利略认为，物体下落的快慢是由重量决定的，重量越大的物体下落的越快
2．2021年6月17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，当经过A点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（　　）
A．在轨道Ⅰ上的速度小于沿轨道Ⅱ运动经过B点的速度
B．沿轨道Ⅱ运行的周期为
C．沿轨道Ⅱ从A运动到B的过程中，速度不断增大
D．沿轨道Ⅰ运行的周期大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的周期
3．我国的人造卫星围绕地球的运动，有近地点和远地点，由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小，如果近地点距地心距离为R1，远地点距地心距离为R2，则该卫星在近地点运动速率和远地点运动的速率之比为（　　）
A． B． C． D．
4．中国空间站天和核心舱于2021年4月29日发射升空，准确进入预定轨道。天和核心舱按既定飞行程序，开展各项在轨工作，先后与天舟三号货运飞船和神州十三号载人飞船成功对接，不断完成空间站的在轨建造过程。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的，万有引力常量为G。下列说法正确的是：（　　）
A．宇航员在空间站演示小球在水中“浮力消失实验”是因为小球在空中不受重力
B．空间站在轨道中的飞行速度约为第一宇宙速度的 倍
C．还需知道空间站的公转周期就可以算出地球的质量
D．若载人飞船完成任务返回地面，则其从空间站分离后需加速
5．地球上，在赤道上的一物体A和在台州的一物体B随地球自转而做匀速圆周运动，如图，它们的线速度分别为、，角速度分别为、，重力加速度分别为、则（　　）
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
6．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。
7．下列说法正确的是（ ）
A．伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量
B．根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C．在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
8．嫦娥五号探测器将由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空。如果嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面h的高度处绕月球做匀速圆周运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为R且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为g0且小于地球表面的重力加速度，引力常量为G，不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（　　）
A．嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
B．月球的平均密度ρ＝
C．嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的t时间内，绕月球运转圈数n＝
D．根据题给数据可求出月球的第二宇宙速度
9．已知火星半径大约是地球的一半，火星质量约为地球的 ，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（　　）
A．火星表面的重力加速度约为地球表面的
B．火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍
C．火星表面的第一宇宙速度约为地球的
D．火星受到太阳的万有引力约为地球的
10．神舟十三号航天员翟志刚出舱执行任务，此时航天员王亚平、叶光富还在舱内，飞船正在离地面大约360km高度处绕地球做匀速圆周运动，周期约为90分钟，对此分析正确的是（　　）
A．此时，航天员翟志刚必须紧紧抓住飞船舱外的金属杆，一旦放手，便一定会迅速脱离飞船而飞入茫茫太空
B．正常飞行时，飞船的万有引力恰好提供向心力，飞船如果要返回地球，则要通过减速来降低轨道高度
C．同步卫星的周期为24h，是飞船周期的16倍，所以同步卫星与飞船的加速度之比为1∶16
D．由于完全失重，所以舱内的王亚平要想使一袋水和一支笔都产生1m/s的加速度所需要的力是等大的
11．2020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
12．某卫星绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为，当卫星与地心连线扫过（弧度）的角度时，圆周运动通过的弧长为s，已知地球表面的重力加速度为g，则下列判断正确的是（　　）。
A．地球半径为 B．卫星的向心加速度为
C．卫星的线速度为 D．卫星的角速度为
二、填空题
13．设太阳质量为M，某行星绕太阳公转周期为T，轨道可视作半径为r的圆。已知万有引力常量为G，则描述该行星运动的上述物理量满足GM＝______
14．若一人造地球卫星的高度是地球半径的15倍，试估算此卫星的速度为___．已知地球半径R=6400 km．
15．(1)两个行星质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，则它们与太阳间的万有引力之比为________．它们的公转周期之比________．
(2)航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量．假设某同学在这种环境中设计了如图所示的装置(图中O为光滑小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动．设航天器中具有测量长度和时间的基本测量工具．
①实验时需要测量的物理量是：____________．（说明各物理量对应的字母）
②待测物体质量的表达式为m= _______(用所测物理量字母表示)．
16．如图所示，一个密度均匀、半径为R的球体，它和距球心为处的质点之间的万有引力大小为F.如果在球体内挖去一个半径为的小球体（图中阴影部分所示）后，剩余部分与质点之间的万有引力_________F.
三、解答题
17．A、B两行星在同一平面内绕同一恒星做匀速圆周运动，运行方向相同，A的轨道半径为r1，B的轨道半径为r2，已知恒星质量为M。恒星对行星的引力远大于行星间的引力，两行星的轨道半径r1(1)经过多长时间两行星距离又相距最近？
(2)经过多长时间两行星距离第一次相距最远？
18．上九天揽月，登月表取壤，嫦娥五号完成了中国探月的一大壮举。2020年12月2日，嫦娥五号在月球上采集月壤样品并封装，由上升器送入预定环月轨道．如果携带已封装月壤的上升器离开月球表面的一段运动过程中，在竖直方向上先加速上升，后减速上升，其图像如图所示。已知月球质量约为地球的，月球表面重力加速度约为地球表面的，求：
(1)月球与地球的半径之比（结果可保留根号）；
(2)加速及减速过程中，封装装置对月壤样品的作用力大小之差。
19．在2049年的某一天，一位中国航天员乘坐中国航天集团的飞行器，成功的降落火星上。他在离地高h处无初速释放一小球，并测得小球落地时速度为v（不计阻力），已知引力常量为G，火星半径为R。
（1）求火星的质量；
（2）在火星表面发射卫星的最小发射速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．B
3．B
4．B
5．D
6．C
7．C
8．B
9．C
10．B
11．B
12．D
13．
14．2
15． 弹簧测力计示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T
16．
17．(1)(n=1,2,3…)；(2)(k=1,2,3…)
18．(1)；(2)
19．（1）；（2）
答案第1页，共2页
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