第三章《万有引力定律》单元质量检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第三章《万有引力定律》单元质量检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 384.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 粤教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-04 19:45:19 | ||
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文档简介
第三章《万有引力定律》单元质量检测-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（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．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）
A．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C．卡文迪许在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
3．2019年12月27日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征5号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道Ⅰ是超同步转移轨道，轨道Ⅲ是地球同步轨道，轨道Ⅱ是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道Ⅱ、轨道Ⅰ的远地点切于M点，轨道Ⅱ的近地点与轨道Ⅲ切于N点，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道Ⅰ上运行时速度大小不变
B．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，卫星在M点需要减速
C．从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，卫星在N点需要减速
D．在轨道Ⅱ上，卫星从M点到N点受到地球的引力对卫星做功为零
4．太阳系第2752号小行星被命名为吴健雄星，其半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R=6400km，地球的第一宇宙速度大小为v1，这个小行星第一宇宙速度大小为v2，则v1∶v2为（ ）
A．20 B．40 C．400 D．1600
5．2008年4月25日23时35分，我国第一颗地球同步轨道数据中继卫星——天链一号01星，在西昌卫星发射中心成功发射升空。在接下来的十余年中，天链一号02至05星、天链二号01星陆续发射成功，实现全球组网运行。随着2021年12月14日00时09分天链二号02星的成功发射，我国在轨中继卫星数量增加至7颗。关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．它可以定点在北京的正上方
B．不同国家发射的这种卫星的轨道半径可能不一样
C．它运行的线速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D．它在轨道上运行时的向心加速度小于地球表面的重力加速度
6．“天问一号”探测器在着陆火星前绕火星的运动可视为匀速圆周运动，观察发现经过时间，探测器所通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度，如图所示。已知万有引力常量为，火星的半径为，由此可计算“天问一号”如果环绕火星表面运动，其速度大小为（ ）
A． B．
C． D．
7．天问一号携带的火星车于2021年5月15日顺利着陆火星。2021年9月份火星运行到太阳背后，太阳发出的强烈电磁波会干扰无线电通信，这就是日凌干扰现象。已知天问一号火星探测器由于此次日凌干扰，和地球通信中断的时间为一个月。火星和地球在同一轨道面做同方向的匀速圆周运动，已知火星绕太阳公转周期为687天。如图，在地球上观测火星与太阳所张视角小于临界角θ时，天问一号就不能和地球正常通信。θ值有可能是（ ）
A．4.8° B．7.2° C．14° D．28°
8．2020年7月23日我国成功发射执行火星探测任务的“天问一号”探测器，探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展登陆、巡视等任务。若火星探测器绕火星表面做匀速圆周运动转过θ（弧度制）所用时间为t，已知火星半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A．火星上的物体要脱离火星束缚所需速度至少为
B．火星赤道上的物体随火星自转的向心加速度为R
C．若火星探测器做圆周运动的轨道半径可调，则其转过相同弧长所用时间与轨道半径满足关系式
D．火星的质量为
9．在浩瀚的天空，有成千上万颗的人造天体一直在运行。为研究某未知天体，人类发射了一颗探测器围绕该天体做圆周运动，如图所示。若测得该天体相对探测器的张角为θ，探测器绕该天体运动的周期为T，引力常量为G，则该天体的密度为（ ）
A． B．
C． D．
10．近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（ ）
A． B． C． D．
11．如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，轨道1、2在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道1上经过A点的速度小于卫星在轨道2上经过A点的速度
C．卫星在轨道1上的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D．卫星在轨道1上经过A点的向心加速度大于卫星在轨道2上经过A点的向心加速度
12．北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行且技术成熟的卫星导航系统，目前已经实现全球的卫星导航功能。如图所示，北斗导航系统包含地球静止轨道卫星a（GEO）和中圆地球轨道卫星b（MEO）。若a、b的轨道半径之比为k，则（ ）
A．a、b两卫星运行线速度大小之比为
B．在相同时间内，a、b与地心连线扫过的面积之比为
C．a、b两卫星运行时加速度大小之比为
D．a、b两卫星运行时周期之比为
二、填空题
13．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，卫星的路程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度是θ，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=____________。
14．火星的球半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，忽略火星的自转，如果地球上质量为60kg的人到火星上去，则此人在火星表面的质量是______ kg，所受的重力是______ N；在火星表面由于火星的引力产生的加速度是______ (取)
15．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，其大小是_________。
三、解答题
16．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
17．已知某卫星在赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为 r1，运行周期为 T，卫星运动方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为 G。求：
（1）地球质量M 的大小；
（2）如图所示，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心 距离为r2，求卫星在椭圆轨道上从远地点A到近地点B的最短时间 TAB；
（3）卫星在赤道上空轨道半径为 r1的圆形轨道上运行，小明住在赤道上某城市， 某时刻该卫星正处于小明的正上方，在后面的一段时间里，小明观察到每三天恰好 五次看到卫星掠过其正上方，求地球自转周期 T0。
18．2021年5月15日，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，相信不远的将来，我们就能实现宇航员登陆火星。假设宇航员在火星表面做实验，将一个小球以初速度竖直上抛，经过时间小球落回抛出点。已知火星的半径为，万有引力常量为，忽略空气阻力和火星自转影响。
（1）求火星表面附近的重力加速度；
（2）估算火星的质量；
（3）假设“天问一号”绕火星运行的轨道为圆形轨道，周期为，求“天问一号”距离火星表面的高度。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．C
3．C
4．C
5．D
6．B
7．A
8．D
9．A
10．C
11．B
12．B
13．
14． 60 240 4
15．7.9
16．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）；（3）
答案第1页，共2页
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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．关于行星运动定律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（ ）
A．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律
B．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
C．卡文迪许在实验室里通过扭秤实验，测量出了引力常量的数值
D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
3．2019年12月27日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征5号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道Ⅰ是超同步转移轨道，轨道Ⅲ是地球同步轨道，轨道Ⅱ是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道Ⅱ、轨道Ⅰ的远地点切于M点，轨道Ⅱ的近地点与轨道Ⅲ切于N点，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在轨道Ⅰ上运行时速度大小不变
B．从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，卫星在M点需要减速
C．从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，卫星在N点需要减速
D．在轨道Ⅱ上，卫星从M点到N点受到地球的引力对卫星做功为零
4．太阳系第2752号小行星被命名为吴健雄星，其半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R=6400km，地球的第一宇宙速度大小为v1，这个小行星第一宇宙速度大小为v2，则v1∶v2为（ ）
A．20 B．40 C．400 D．1600
5．2008年4月25日23时35分，我国第一颗地球同步轨道数据中继卫星——天链一号01星，在西昌卫星发射中心成功发射升空。在接下来的十余年中，天链一号02至05星、天链二号01星陆续发射成功，实现全球组网运行。随着2021年12月14日00时09分天链二号02星的成功发射，我国在轨中继卫星数量增加至7颗。关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）
A．它可以定点在北京的正上方
B．不同国家发射的这种卫星的轨道半径可能不一样
C．它运行的线速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D．它在轨道上运行时的向心加速度小于地球表面的重力加速度
6．“天问一号”探测器在着陆火星前绕火星的运动可视为匀速圆周运动，观察发现经过时间，探测器所通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度，如图所示。已知万有引力常量为，火星的半径为，由此可计算“天问一号”如果环绕火星表面运动，其速度大小为（ ）
A． B．
C． D．
7．天问一号携带的火星车于2021年5月15日顺利着陆火星。2021年9月份火星运行到太阳背后，太阳发出的强烈电磁波会干扰无线电通信，这就是日凌干扰现象。已知天问一号火星探测器由于此次日凌干扰，和地球通信中断的时间为一个月。火星和地球在同一轨道面做同方向的匀速圆周运动，已知火星绕太阳公转周期为687天。如图，在地球上观测火星与太阳所张视角小于临界角θ时，天问一号就不能和地球正常通信。θ值有可能是（ ）
A．4.8° B．7.2° C．14° D．28°
8．2020年7月23日我国成功发射执行火星探测任务的“天问一号”探测器，探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，并择机开展登陆、巡视等任务。若火星探测器绕火星表面做匀速圆周运动转过θ（弧度制）所用时间为t，已知火星半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A．火星上的物体要脱离火星束缚所需速度至少为
B．火星赤道上的物体随火星自转的向心加速度为R
C．若火星探测器做圆周运动的轨道半径可调，则其转过相同弧长所用时间与轨道半径满足关系式
D．火星的质量为
9．在浩瀚的天空，有成千上万颗的人造天体一直在运行。为研究某未知天体，人类发射了一颗探测器围绕该天体做圆周运动，如图所示。若测得该天体相对探测器的张角为θ，探测器绕该天体运动的周期为T，引力常量为G，则该天体的密度为（ ）
A． B．
C． D．
10．近年来我国的火星探测工程和探月工程都取得了巨大进展。已知火星和月球的半径分别为R1和R2，质量分别为M1和M2，表面重力加速度分别为g1和g2，第一宇宙速度分别为v1和v2，其对应的轨道周期分别为T1和T2，则（ ）
A． B． C． D．
11．如图所示是同一卫星绕地球飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点，轨道1、2在A点相切，B点是轨道2的远地点，则下列说法中正确的是（ ）
A．三条轨道中，卫星在轨道1上绕地球运行的周期最大
B．卫星在轨道1上经过A点的速度小于卫星在轨道2上经过A点的速度
C．卫星在轨道1上的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D．卫星在轨道1上经过A点的向心加速度大于卫星在轨道2上经过A点的向心加速度
12．北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行且技术成熟的卫星导航系统，目前已经实现全球的卫星导航功能。如图所示，北斗导航系统包含地球静止轨道卫星a（GEO）和中圆地球轨道卫星b（MEO）。若a、b的轨道半径之比为k，则（ ）
A．a、b两卫星运行线速度大小之比为
B．在相同时间内，a、b与地心连线扫过的面积之比为
C．a、b两卫星运行时加速度大小之比为
D．a、b两卫星运行时周期之比为
二、填空题
13．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，卫星的路程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度是θ，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=____________。
14．火星的球半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，忽略火星的自转，如果地球上质量为60kg的人到火星上去，则此人在火星表面的质量是______ kg，所受的重力是______ N；在火星表面由于火星的引力产生的加速度是______ (取)
15．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度，其大小是_________。
三、解答题
16．1995年人类在太阳系以外首次发现绕恒星公转的行星,此后,又相继发现了一百五十多颗在太阳系以外的行星。检测出这些太阳系以外的行星的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星(M>m),在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着。如图所示,我们认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动(图中没有表示出恒星,且恒星不在C点)。设引力常量为G，恒星以及行星的大小忽略不计，其他天体对它们的影响不计，行星在轨道上逆时针公转,恒星与行星间的万有引力为行星做圆周运动提供向心力。
(1)恒星、行星、点C之间的位置关系如何 简单说明理由。
(2)求恒星和C点之间的距离、行星的速率v和恒星的速率v'。
17．已知某卫星在赤道上空的圆形轨道运行，轨道半径为 r1，运行周期为 T，卫星运动方向与地球自转方向相同，不计空气阻力，万有引力常量为 G。求：
（1）地球质量M 的大小；
（2）如图所示，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心 距离为r2，求卫星在椭圆轨道上从远地点A到近地点B的最短时间 TAB；
（3）卫星在赤道上空轨道半径为 r1的圆形轨道上运行，小明住在赤道上某城市， 某时刻该卫星正处于小明的正上方，在后面的一段时间里，小明观察到每三天恰好 五次看到卫星掠过其正上方，求地球自转周期 T0。
18．2021年5月15日，我国火星探测器“天问一号”的着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，相信不远的将来，我们就能实现宇航员登陆火星。假设宇航员在火星表面做实验，将一个小球以初速度竖直上抛，经过时间小球落回抛出点。已知火星的半径为，万有引力常量为，忽略空气阻力和火星自转影响。
（1）求火星表面附近的重力加速度；
（2）估算火星的质量；
（3）假设“天问一号”绕火星运行的轨道为圆形轨道，周期为，求“天问一号”距离火星表面的高度。
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参考答案：
1．D
2．C
3．C
4．C
5．D
6．B
7．A
8．D
9．A
10．C
11．B
12．B
13．
14． 60 240 4
15．7.9
16．（1）恒星和行星实际上组成了双星系统,即恒星、行星、点C在一条直线上,恒星和行星都绕C点做匀速圆周运动,恒星的轨道半径相对较小,相对位置如图所示 ；（2），，
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）；（3）
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