第三章 万有引力定律 综合训练（word版含答案）

第三章《万有引力定律》综合训练-2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器携带月球样品从月面起飞，约6分钟后进入高度约的预定环月圆轨道。已知万有引力常量，月球质量约，直径约。根据以上信息不能估算（　　）
A．月球表面重力加速度大小
B．样品在环月圆轨道运动时速度大小
C．上升器在月面时所受月球引力大小
D．上升器在环月圆轨道运动时向心加速度大小
2．根据国家航天局公布的消息，天问一号需要环绕火星飞行3个月，于5月份在火星北半球的乌托邦平原着陆，如果天问一号成功着陆火星，我国将是全球第二个着陆火星的国家，我们可以大胆地预测，在未来，中国人将登陆甚至移民火星。已知火星半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，假设某人在地球表面能跳起的最大高度为0.4m，则他在火星上能跳起的最大高度为（　　）
A．0.2m B．1m C．4m D．6m
3．物理学家通过艰辛的实验和理论研究，探索出自然规律，为人类的进步做出巨大贡献，值得我们敬仰，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
B．牛顿发现了万有引力定律，并规定了万有引力常量的值
C．开普勒总结归纳了行星运动定律，从而提出了日心说
D．卡文迪什比较准确地测出了万有引力常量的数值
4．公元年月日上午时分，神舟十三号所搭载的航天员成功开启天舟三号货物舱舱门，并顺利进入货运飞船。如图是宇航员此次任务配备的“机械臂”。下列说法中正确的是（　　）
A．宇航员在太空中仍受重力作用
B．“时分”是指一个时间间隔
C．宇航员在操作机械臂时，可以将机械臂视为质点
D．研究宇航员的运动状态时，只能以地面为参考系
5．据中国新闻网报道，2021年11月，中科院国家天文台发布了目前世界上最大时域多星光谱星表，为科学家研究宇宙中的多星系统提供了关键数据支持。已知宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系，一颗母星处在正三角形的中心，三角形的顶点各有一个质量相等的小星围绕母星做圆周运动，如图所示。如果两颗小星间的万有引力大小为F，母星与任意一颗小星间的万有引力大小为6F，则下列说法中正确的是（　　）
A．母星受到的合力大小为（）F
B．每颗小星受到的合力大小为（）F
C．母星的质量是每颗小星质量的倍
D．母星的质量是每颗小星质量的2倍
6．2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船成功对接中国空间站，随后2021年12月9日15时40分，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。若中国空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，绕行角速度为，离地面的高度为H，地球半径为R，万有引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．若质量为m的王亚平站在飞船内，并与飞船保持相对静止，此时她对飞船的压力大小为
B．神舟十三号载人飞船在低轨道只需沿径向加速即可直接与高轨道的空间站实现对接
C．低轨道的神州十三号载人飞船通过持续向后喷射物质，实现与高轨道的空间站对接，在此过程中飞船总的机械能不变
D．地球的质量为
7．如图为某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动的示意图，若A星的轨道半径大于B星的轨道半径，双星的总质量为M，双星间的距离为L，其运动周期为T，则（　　）
A．A的质量一定大于B的质量
B．A的线速度一定大于B的线速度
C．L一定，M越大，T越大
D．M一定，L越大，T越小
8．如图所示，飞船在地面指挥控制中心的控制下，由近地点圆形轨道A，经椭圆轨道B转变到远地点的圆轨道C，轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，当卫星在轨道上正常运行时，以下说法正确的是（　　）
A．卫星在圆轨道C上的速率小于在圆轨道A上的速率
B．卫星在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越大
C．卫星在轨道A与轨道B上经过P点的加速度不相等
D．卫星在轨道B上经过Q点时受到地球的引力大于经过P点时受到地球的引力
9．如图所示为静止于赤道地面上的物体，为低轨道卫星，为同步卫星，则下列说法中正确的是（　　）
A．卫星的周期可能为
B．若某时刻卫星经过的正上方，则再运动一圈会再次经过的正上方
C．的线速度比的线速度大
D．的向心加速度比的向心加速度大
10．天文学家在宝瓶座NGC 7727星系中发现一个迄今为止离地球最近的超大质量双黑洞系统（可看成双星系统），在这个双黑洞系统中，黑洞甲的质量是太阳质量的1.54亿倍，黑洞乙的质量是太阳质量的630万倍。2.5亿年后，这两个黑洞最终将合并成为一个质量更大的超大质量黑洞。不考虑其他星体的影响，以下说法正确的是（　　）
A．甲、乙所受万有引力之比为154：63
B．甲、乙做圆周运动的半径之比154：63
C．若两黑洞的总质量不变，该双黑洞系统运行周期会随甲、乙间距减小而减小
D．若两黑洞间存在质量转移但总质量不变，两黑洞的动能均随甲、乙间距减小而增大
11．年月日时分，中国“实践十三号”卫星在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射，它的另外一个名字是中星十六号，“实践十三号”是我国首颗高通量通信卫星，通信总容量为，通信总容量超过了之前我国研制 的所有通信卫星容量的总和。如图已知该卫星轨道半径为r，地球半径为R，地面重力加速度为g下列说法正确的是（　　）
A．发射“实践十三号”卫星的速度必须大于第二宇宙速度
B．在绕地球做圆周运动的轨道上，卫星周期与卫星质量有关
C．若某时刻两颗工作卫星甲、乙分别位于同一轨道上的A、B两位置，则甲向后喷气就一定能追上乙
D．卫星甲由A位置运动到B位置所需的时间为
12．如图所示，A为地球表面赤道上的物体，为轨道在赤道平面内的实验卫星，为在赤道上空的地球同步卫星，已知卫星和卫星的轨道半径之比为3：1，且两卫星的环绕方向相同，下列说法正确的是（　　）
A．卫星运行速度之比为3：1
B．卫星的加速度大于物体A的加速度
C．同一物体在卫星中对支持物的压力比在卫星中大
D．在卫星中一天内可看到3次日出
二、填空题
13．v = 7.9 km/s是人造卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，叫做第一宇宙速度．v = 11.2 km/s是物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的速度，叫做__________速度．v = 16.7 km/s是使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去的速度，叫做__________速度
14．开普勒行星运动定律
（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是___________，太阳处在椭圆的一个___________上。
（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的___________。
（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的___________跟它的___________的比值都相等，即=k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量。
15．已知一颗人造卫星在某行星表面绕行星做匀速圆周运动，经过时间t，卫星运动的路程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，那么该卫星的环绕周期T＝________，设万有引力常量为G，该行星的质量为M＝________。
16．一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的轨道半径之比为__________，向心加速度之比为__________，角速度之比为__________。
三、解答题
17．已知地球的半径为R，地球质量M，引力常量G，不考虑地球自转的影响。
(1)求地球第一宇宙速度v的表达式；
(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面的高度为h，求卫星的运行角速度表达式。
18．火星半径是地球半径的一半，火星质量约为地球质量的，那么地球表面质量为m的人受到地球的吸引力约为火星表面同质量的人受到火星引力的多少倍？
19．为了方便研究物体与地球间的万有引力问题，通常将地球视为质量分布均匀的球体。已知地球的质量为M，半径为R，引力常量为G，不考虑空气阻力的影响。
（1）求北极点的重力加速度的大小；
（2）若“天宫二号”绕地球运动的轨道可视为圆周，其轨道距地面的高度为h，求“天宫二号”绕地球运行的周期和速率；
（3）若已知地球质量M=6.0×1024kg，地球半径R=6400km，其自转周期T=24h，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。在赤道处地面有一质量为m的物体A，用W0表示物体A在赤道处地面上所受的重力，F0表示其在赤道处地面上所受的万有引力。请求出的值（结果保留1位有效数字）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．A
5．D
6．D
7．B
8．A
9．C
10．C
11．D
12．B
13． 第二宇宙； 第三宇宙
14． 椭圆 焦点 面积 轨道半长轴的三次方 公转周期的二次方
15． 2πt
16． 1:4 16:1 8:1
17．(1)；(2)
18．
19．（1）；（2）；；（3）
答案第1页，共2页
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