第三章《万有引力定律》随堂练习（Word版含答案）

第三章《万有引力定律》随堂练习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．历史上主要有四位科学家对万有引力定律的形成和完善做出了杰出的贡献，按他们研究的先后顺序，排列正确的是（　　）
A．卡文迪许-牛顿-开普勒-第谷 B．开普勒-第谷-牛顿-卡文迪许
C．第谷-开普勒-牛顿-卡文迪许 D．第谷-开普勒-卡文迪许-牛顿
2．由航天员翟志刚、王亚平和叶光富执行的载人飞行任务是我国空间站建设的重要任务之一、空间站是一个特别的太空实验室，绕地球运行时，其中的物体将处于完全失重状态。下列实验在运行的空间站中可以进行的是（　　）
A．用牛顿管观察轻重不同的物体下落的快慢
B．观察桌面的微小形变
C．测量静摩擦力
D．用体重计测量人的质量
3．2021 年 9 月 17 日 12 时许，北京航天飞行控制中心通过指令成功将神舟十二号载人飞船轨道舱与返回舱分离。17 日 13 时许，中国宇航员聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利返回地球。飞船轨道舱运行在离地面高度约为 300km 的圆轨道上。下列说法正确的是（　　）
A．神州十二号运行的线速度小于地球同步卫星的线速度
B．神州十二号运行的角速度小于地球同步卫星的角速度
C．神州十二号运行的周期小于地球同步卫星的周期
D．神州十二号运行的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
4．一行星绕恒星做圆周运动，由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v，引力常量为G，则不正确的是（　　）
A．恒星的质量为 B．行星的质量为
C．行星运动的轨道半径为 D．行星运动的加速度为
5．“高分十三号”卫星是一颗光学遥感卫星，其轨道与地球赤道在同一平面内，并与地面上某观测点始终保持相对静止。已知地球半径为r1，卫星轨道半径为r2，则赤道上某点随地球自转的线速度大小v1与卫星运动的线速度大小v2之比为（　　）
A．r1∶r2 B．r2∶r1 C．r12∶r22 D．r22∶r12
6．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
7．空间站是一种在近地轨道（高度小于400 km，可看成圆轨道）长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和生活的载人航天器。下列说法正确的是（　　）
A．只需要知道空间站的周期就可以测出地球的质量
B．空间站的运行周期可能与月球绕地球运行的周期相差不大
C．空间站的运行周期一定小于地球自转周期
D．在空间站工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止
8．如图，质量相等的两颗地球卫星A、B，沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动，已知轨道半径，则它们运动的周期与和动能与大小关系分别为（　　）
A． ； B． ；
C． ； D． ；
9．“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。下列正确的是（　　）
A．月球表面重力加速度
B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度
D．月球同步卫星离月球表面高度为
10．三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B的周期为T2，则下列说法正确的是（　　）
A．A加速可追上同一轨道上的C
B．经过时间，A、B相距最远
C．A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度
D．A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
11．如图所示，是月亮女神、嫦娥1号绕月做圆周运行时某时刻的图片，用R1、R2、T1、T2分别表示月亮女神和嫦娥1号的轨道半径及周期，用R表示月亮的半径。此时二者的连线通过月心，轨道半径之比为1∶4。若不考虑月亮女神、嫦娥1号之间的引力，则下列说法正确的是（　　）
A．在图示轨道上，月亮女神的速度小于嫦娥1号
B．在图示轨道上，嫦娥1号的加速度大小是月亮女神的4倍
C．在图示轨道上，且从图示位置开始经二者第二次相距最近
D．若月亮女神从图示轨道上加速，可与嫦娥1号对接
二、填空题
12．地球的第一宇宙速度的大小是________km/s，第二宇宙速度的大小是________km/s，第三宇宙速度的大小是________km/s。实际上，人造地球卫星不在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，速度一定________第一宇宙速度（填“大于”“等于”或“小于”）。
13．“嫦娥三号卫星”简称“嫦娥三号”，专家称“三号星”，是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的第三颗人造绕月探月卫星。若“三号星”在离月球表面距离为h的圆形轨道绕月球飞行，周期为T1。若已知地球中心和月球中心距离为地球半径R的n倍，月球半径r，月球公转周期T2，引力常量G。则：月球的质量为______________；地球受月球的吸引力为____________。
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___________。
15．一个登月者，只用一个弹簧秤和一个质量为m的砝码，估测出了月球的质量和密度，请写出表达式M=_________，=__________（月球半径已知为R）。
16．公元172年，意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为“拉格朗日点”。若人造卫星位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。根据以上信息可以判断在拉格朗日点上的人造卫星角速度ω=__________rad/s，若发射一颗卫星定位于__________（选填L1、L2、L3、L4、L5）拉格朗日点上，其向心加速度最小。
三、解答题
17．宇航员在某星球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h。已知该星球的半径为R，且物体只受该星球的引力作用，忽略该星球的自转，求：
（1）该星球的质量；
（2）从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度。
18．通过万有引力定律来“称量”地球的质量。
19．火箭搭载着探测器从地球表面发射，飞向月球。探测器与火箭箭体分离后，进入月球表面附近的预定轨道，绕月球做匀速圆周运动。
（1）若测得探测器环绕月球运动的周期为T0，求月球的平均密度；（已知万有引力恒量为G，球体体积公式）
（2）火箭内的平台上放有测试仪器，若火箭从地面起飞后，一直以加速度竖直向上做匀加速直线运动（g0为地面附近的重力加速度），某时刻测试仪器对平台的压力是刚起飞时压力的，求此时火箭离地面的高度h。（已知地球半径为R）
20．2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）“天问一号”环绕火星运动的线速度的大小v；
（2）火星的质量M；
（3）火星表面的重力加速度的大小g。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．C
4．B
5．A
6．D
7．C
8．A
9．A
10．B
11．D
12． 7.9 11.2 16.7 小于
13．
14． 小于
15． （F为弹簧秤测重力时的示数） （F为弹簧秤测重力时的示数）
16． L1
17．（1）；（2）v0
18．
19．（1）；（2）2R
20．（1）；（2）；（3）
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