第四章《万有引力定律及航天》单元测试卷（Word版含答案）

第4章《万有引力定律及航天》测试卷2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．天启星座，我国第一个实现组网运行的物联网星座，由38颗低轨道、低倾角小卫星组成。2020年1月，忻州号（天启5号，以我省忻州市命名）成功进入高度为、通过地球两极上空的太阳同步轨道运行；7月25日，天启10号进入高度为、轨道平面与地轴夹角为45°的倾斜轨道运行。已知忻州号与天启10号的质量相等，则在轨运行时（　　）
A．两卫星的机械能一定相等 B．忻州号的速率一定小于天启10号的速率
C．忻州号可以定点于忻州市的上空 D．天启10号每天一定会多次经过赤道上空
2．发射地球同步卫星，简化后的基本过程如下，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后在轨道1上Q点处点火，使其进入椭圆轨道2，之后在椭圆轨道上P点处再次点火，将卫星送入同步轨道3，卫星在1、2轨道相切于Q点，2、3轨道相切于P点，现卫星分别在1、2、3轨道上正常运行，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道3上运行的速率大于在轨道1上运行的速率
B．卫星在轨道2上运行时经过P点的速率大于在轨道2上经过Q点的速率
C．卫星在轨道2上运动时经过P点的加速度等于在轨道3上经过P点的加速度
D．卫星在轨道2上经过Q点的加速度大于在轨道1上经过Q点的加速度
3．火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量，一宇航员在地球上最多能举起120kg的物体，那么他在火星上最多能举起的物体质量为（ ）
A．270kg B．225kg C．450kg D．180kg
4．2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式开通。北斗三号全球卫星导航系统中有24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星（同步卫星）、3颗倾斜地球同步轨道卫星，共30颗卫星组成。关于地球静止轨道卫星（同步卫星），下列说法不正确的是（　　）
A．它的周期与地球自转周期相同
B．它的周期、高度、速度大小都是一定的
C．我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空
D．我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空
5．2021年的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点火升空，并于6时56分完成载人飞船与空间站组合体的自主快速交会对接，这次我们的三名宇航员将在太空中驻扎半年之久。已知空间站在距离地球约的高度，每90分钟绕地球一圈，1天之内将经历16次日出日落。下列说法正确的是（　　）
A．知道空间站的周期、轨道高度和引力常量G，可求出空间站质量
B．仅知道空间站的周期、轨道半径和引力常量G，可求出地球的质量
C．空间站的运行角速度小于地球同步卫星运行的角速度
D．空间站内宇航员处于完全失重状态，地球对空间站内的宇航员没有引力作用
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．科学家发现，距离地球2764光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统。假设构成双星系统的恒星a、b距离其他天体很远，它们都绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动。其中恒星a不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，恒星b的质量和二者之间距离均保持不变，两恒星均可视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（　　）
A．恒星b的加速度大小缓慢增大
B．恒星b的线速度大小缓慢减小
C．恒星a的角速度大小缓慢减小
D．恒星a的轨道半径缓慢增大
8．2021年7月我国成功将全球首颗民用晨昏轨道气象卫星——“风云三号05星”送入预定圆轨道，轨道周期约为1.7h，被命名为“黎明星”，使我国成为国际上唯一同时拥有晨昏、上午、下午三条轨道气象卫星组网观测能力的国家，如图所示。某时刻“黎明星”正好经过赤道上P城市（未标出）正上方，则下列说法正确的是（　　）
A．“黎明星”做匀速圆周运动的速度大于7.9km/s
B．同步卫星的轨道半径约为“黎明星”的15倍
C．该时刻后“黎明星”经过1.7h能经过P城市正上方
D．该时刻后“黎明星”经过17天能经过P城市正上方
9．火星探测器着陆火星时，就可以用下面方法测量的火星的半径：先让飞船在火星引力的作用下在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动，记下环绕一周所用的时间T，然后回到火星表面，从高h处自由落下一个小球，记录小球下落的时间t，由此可测得火星的半径为（　　）
A． B． C． D．
10．如图为一退役卫星绕地球M运动的示意图，卫星先绕虚线圆轨道运行，在B点处变轨进入椭圆轨道，A、B分别为椭圆轨道的近地点和远地点，A点与地球球心的距离为a，B点与地球球心的距离为b，半短轴的长度为c，当退役卫星运动到A点时，再次变轨进入大气层以实现回收太空垃圾的目的。则下列说法中正确的是（引力常量为G，地球质量为M）（　　）
A．退役卫星沿椭圆轨道从B点经C点运动到A点的过程中，速率先减小后增大
B．退役卫星在C点的加速度大小
C．若要将退役卫星带回地球大气层，微型电力推进器需提供动力使其加速运动
D．退役卫星在A点变轨刚要进入大气层的速度比虚线圆轨道的速度小
二、填空题
11．万有引力定律只适用于计算_______________间的万有引力大小。对均匀球体可以看成质量集中在其球心，此时公式中的r为_______________的距离。
12．将地球半径R、自转周期T地面重力加速度g取为已知量，则地球同步卫星的轨道半径为___________R，轨道速度与第一宇宙速度的比值为___________。
13．(1)某一星球的第一宇宙速度为v，质量为m的宇航员在这个星球表面受到的重力为G，由此可知这个星球的半径是________．
(2)飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如图所示．其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆和地球表面相切于B点，设地球半径为R0，飞船从A点返回到地面上B点所需时间为________．
14．宇宙中有质量分别为、的甲、乙两颗恒星，甲、乙之间的距离为L，它们离其它天体十分遥远不受其它天体的作用，它们绕连线上一点O以相同的角速度做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则
(1)甲的轨道半径r1=______；
(2)它们的运转周期T=______。
三、解答题
15．我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号”发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。求
（1）组合体运动的线速度大小；
（2）组合体运动的向心加速度大小。
16．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍（如图所示），并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒第三定律估算，它下次飞近地球大约将在哪一年？
17．6月23日9时43分，随着我国北斗三号收官之星的发射成功，并于6月30日下午成功定点于地球同步轨道上，意味着我国北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G。不考虑地球自转的影响，求：
(1)地球质量M。
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动且运行周期为T，求卫星运行半径r。
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参考答案：
1．D
2．C
3．A
4．C
5．B
6．C
7．A
8．D
9．D
10．B
11． 质点 两球心之间
12．
13．
14．
15．（1）；（2）
16．2062年
17．(1)；(2)
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