第4章 万有引力定律及航天章末综合测试卷 （word版含答案）

第4章《万有引力定律及航天》章末综合测试卷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．伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有（　　）
A．力不是维持物体运动的原因
B．物体之间普遍存在相互吸引力
C．即使忽略空气阻力，重物比轻物下落得快
D．物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反
2．2020年11月24日4时30分，在中国文昌航天发射场，长征五号遥五运载火箭成功发射了探月工程嫦娥五号探测器，开启了中国首次地外天体采样返回之旅。假设“嫦娥五号”在月球着陆前，先在距离月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，测得t时间内转过的圆心角为θ，已知月球半径为R，引力常量为G，则下列说法中正确的是（　　）
A．“嫦娥五号”的线速度大小为
B．“嫦娥五号”的运行周期为
C．月球的质量是
D．月球的质量是
3．已知火星的质量约为地球质量的、半径约为地球半径的 ，有两个探测器分别靠近火星和地球的表面运行，则两探测器分别绕火星运行的周期与绕地球运行的周期之比为（　　）
A． B． C． D．
4．中国航天带给了我们太多的惊喜与感动。2021年，“天问一号”登火、“羲和”探日、“神州十三号”载人飞船成功升空，没有什么可以阻挡中国探索宇宙的脚步。假设火星与地球质量均匀分布，其比值,“天问一号”绕火星和“神州十三号”载人飞船绕地球做圆周运动的周期之比，则天问一号”与“神州十三号”的轨道半径之比为（　　）
A．ab2 B． C． D．
5．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日：5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断中正确的是（　　）
地球 火星 木星
轨道半径（AU） 1.0 1.5 5.2
土星 天王星 海王星
轨道半径（AU） 9.5 19 30
A．各地外行星每年都会出现冲日现象
B．在2015年内一定会出现木星冲日
C．天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半
D．地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最长
6．2020年7月23日，我国天问一号火星探测器成功发射，2021年2月10日，顺利进入大椭圆环火星轨道，2021年5月15日顺利在火星着陆，实现了“绕、着、巡”三大目标。已知火星半径约为地球半径的p倍，火星质量约为地球质量的q倍，火星的第一宇宙速度约为地球的第一宇宙速度的k倍，则下列关系式正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．学了牛顿第二定律，你对力与运动的关系的认识，由初中的定性提高到了定量层面。用拟人方式叙述，外力使物体产生加速度，物体不愿产生加速度，是因为物体具有惯性，就好像懒人的懒惰一样。形成于春秋的《考工记 辀人篇》中有“劝登马力，马力既竭，辀（音zhōu，古代的一种马车）犹能一取焉”，意思是马拉车时，马虽对车不再施力了，但车还能向前运动一段距离，这应是中国典籍对惯性的最早记载。关于惯性的下列说法正确的是（　　）
A．“天和核心舱”环绕地心做快慢恒定的圆周运动，是由于惯性
B．改变物体的运动状态或受力情况，物体的惯性大小随之改变
C．“天宫课堂”中授课的王亚平没有惯性
D．你现在的惯性大于你出生时的惯性
8．物体做曲线运动时，在某点附近极短时间内的运动可以看作是圆周运动，圆周运动的半径为该点的曲率半径。已知椭圆长轴端点处的曲率半径公式为ρ=，其中r1和r2分别是长轴的两个端点到焦点F的距离（如图甲）。如图乙，卫星在椭圆轨道Ⅰ上运行，运行到远地点A时，速率为v1，之后变轨进入轨道Ⅱ做速率为v2的匀速圆周运动。若椭圆轨道近地点位于地球表面附近，远地点到地心的距离是R'，地球半径为R，则等于（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。则下列关系正确的是（　　）
A．物体A随地球自转的角速度小于卫星B的角速度
B．卫星B的线速度小于卫星C的线速度
C．物体A随地球自转的向心加速度大于卫星C的向心加速度
D．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
10．我国首次火星探测任务“天问一号”探测器计划飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星。如图所示，为关闭动力的“天问一号”探测器在火星引力作用下经椭圆轨道向火星靠近，然后绕火星做匀速圆周运动已知探测器绕火星做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，引力常数为G，火星半径为R，下列说法正确的是（　　）
A．探测器在B处由椭圆轨道进入圆轨道必须点火加速
B．图中探测器在飞向B处的过程中，机械能不变
C．根据题中条件不能算出火星的密度
D．根据题中条件可以算出探测器在圆轨道受到火星引力大小
11．北京时间2021年10月16日，我国长征二号F运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空，11月8日两名航天员圆满完成出舱活动全部既定任务。如图为三舱做匀速圆周运动的在轨简图，已知三舱飞行周期为T，地球半径为，轨道舱的质量为m，距离地面的高度为，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
A．返回舱和轨道舱对接时各自受力平衡
B．长征二号F运载火箭需要把神舟十三号载人飞船加速到第二宇宙速度，然后停止加速
C．三舱在轨运行的速度大小为
D．由已知数据可以求出地球的质量和密度
12．2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体。由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，估算一下，当两颗中子星相距约1600 km时，绕二者连线上的某点每秒转动（　　）
A．0.5圈 B．1.5圈 C．2.5圈 D．3.5圈
二、填空题
13．我国探月工程已顺利将“嫦娥一号”探测器送入极月圆形环月工作轨道，图为“嫦娥一号”探测器飞行路线示意图。
（1）在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力 _______（选填“增大”“减小”或“不变”。）
（2）已知月球与地球质量之比为M 月∶M 地=1∶81，当探测器飞到月球与地球连线上某点P时，它在此处所受地球引力与月球引力之比为4∶1，此时P到月球球心与地球球心的距离之比为 _____。
（3）结合图中信息，通过推理，可以得出的结论是( )
①探测器飞离地球时速度方向指向月球。
②探测器经过多次轨道修正，进入预定绕月轨道。
③探测器绕地球的旋转方向与绕月球的旋转方向一致。
④探测器进入月球轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
14．2020年，我国将首次发射火星探测器并在火星着陆，这将是我国航天事业的又一大突破。已知地球与火星的质量之比约为10:1，半径之比约为2:1，设甲乙两卫星分别在地球和火星表面做匀速圆周运动，则地球与火星的第一宇宙之比为_______；地球与火星表面的自由落体加速度之比为______；甲乙两卫星的向心加速度之比为___________。
15．如图所示，飞行器P绕某星球做周期为T的匀速圆周运动，星球相对于飞行器的张角为，已知引力常量为G，则该星球的密度为________。
16．如图所示，设行星绕太阳的运动皆为匀速圆周运动，已知金星自身的半径是火星的倍，质量为火星的倍，不考虑行星自转的影响，则金星表面的重力加速度是火星的__________倍；金星上的第一宇宙速度是火星的___________倍。
三、解答题
17．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。
18．2020年12月17日，嫦娥五号携带了4斤的月球土壤样本返回地球。2030年中国计划实现载人登月。到那时候我国宇航员可以在月球上进行一系列的物理实验。例如：在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为。已知月球半径为，万有引力常量为，不考虑月球自转影响。由以上的数据可求：
（1）月球的质量。
（2）若在月球表面附近上发射一颗卫星，求卫星绕月球做匀速圆周运动的周期。
19．若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t小球落回抛出点。已知月球半径为r，引力常量为G，试求出
(1)月球的质量M；
(2)在月球发射卫星的最小发射速度。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．C
3．A
4．C
5．B
6．A
7．D
8．A
9．A
10．B
11．D
12．B
13． 减小 2∶9 D
14． 5:2 5:2
15．
16．
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）
19．(1)；(2)
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