第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 416.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-09 23:19:47 | ||
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文档简介
第七章 万有引力与宇宙航行
一．选择题：（本题共12小题，每题4分，共48分．其中1-8题单选，9-12题多选．全选对得4分，选对但不全得2分，错选、多选或不答得0分．）
1．下列有关天体运动的说法正确的是（ ）
A．绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越小
B．在月球绕地球运动中，中的T表示月球自转的周期
C．对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D．若地球绕太阳运动的轨道半长轴为，周期为，月球绕地球运动轨道的半长轴为，周期为，则根据开普勒第三定律有：
2．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不能看做质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
C．由F＝G知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，紧靠在一起时，万有引力无穷大
D．引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，约等于6.67×10－11N·m2/kg2
3．地球和行星绕太阳做匀速圆周运动，地球和行星做匀速圆周运动的半径之比r1：r2=1：4，不计地球和行星之间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．行星绕太阳做圆周运动的周期为 4年
B．地球和行星的线速度大小之比为1∶2
C．由图示位置开始计时，至少再经过年，地球位于太阳和行星连线之间
D．地球和行星分别与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等
4．2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出其飞行周期T，已知引力常量G和月球半径R，则下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度为 B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度为 D．月球表面的重力加速度为
5．地球同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．2013年12月11日，“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示。关于“嫦娥三号”说法正确的是（ ）
A．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期
B．沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C．沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程，速度逐渐减小
7．太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备，它的作用是将人和物体送入空间站。假设太空电梯竖直向上匀速运动，它从地面上带了重64N的植物种子，当太空电梯上升到某高度时发现种子的重力“变成”了36N。已知地球的半径为R，不考虑地球的自转，则此时太空电梯距地面的高度为（ ）
A．R B． C． D．
8．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，一位观测员在北纬38°线对该卫星观测时发现：每天晚上相同时刻该卫星总能出现在天空正上方同一位置，则卫星的轨道必须满足下列哪些条件（已知地球质量为M，地球自转的周期为T，地球半径为R，引力常量为G）（ ）
A．该卫星一定在同步卫星轨道上
B．卫星轨道平面与地球在北纬38°线所确定的平面共面
C．满足轨道半径r＝（n＝1,2,3…）的全部轨道都可以
D．满足轨道半径r＝（n＝1,2,3…）的部分轨道都可以
9．我国首个火星探测器“天问一号”，于2020年7月23日在海南文昌航天发射中心成功发射，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，开展巡视探测，如图为“天问一号”环绕火星变轨示意图。已知地球质量为M，地球半径为R，地球表面重力加速度为g；火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的；着陆器质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”探测器环绕火星运动的速度应大于11.2m/s
B．若轨道Ⅰ为近火星圆轨道，测得周期为T，则火星的密度约为
C．“天问一号”在轨道Ⅱ运行到Q点的速度大于在圆轨道Ⅰ运行的速度
D．着陆器在火星表面所受重力约为
10．卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（ ）
A．增大石英丝的直径
B．减小T型架横梁的长度
C．利用平面镜对光线的反射
D．增大刻度尺与平面镜的距离
11．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍
B．核心舱在轨道上飞行的速度大于
C．核心舱在轨道上飞行的周期小于
D．后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小
12．经科学家探测，宇宙深处某些未知星域可能存在具有生命的行星。假设未来某宇航员先后登陆甲、乙两颗行星。经测量发现行星甲的半径是行星乙半径的4倍，行星甲表面重力加速度约为行星乙表面重力加速度的6倍，甲、乙两行星均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（ ）
A．行星甲的密度与行星乙的密度之比为
B．行星甲的质量与行星乙的质量之比为
C．行星甲的第一宇宙速度与行星乙的第一宇宙速度之比为
D．同一物体在行星甲表面受到的引力与它在行星乙表面受到的引力之比为
二、填空题(共12分)
13．两颗人造卫星A、B的质量之比mA：mB=1：2，轨道半径之比rA：rB=1：3，则两颗卫星做圆周运动的向心力之比FA：FB=_______，向心加速度之比aA：aB=_______。
14．探索火星的奥秘承载着人类征服宇宙的梦想。假设人类某次利用飞船探测火星的过程中，飞船只在万有引力作用下贴着火星表面绕火星做圆周运动时，测得其绕行速度为v，绕行一周所用时间为T，已知引力常量为G，则：
（1）火星表面的重力加速度为______；（2）火星的质量为______。
三、解答题(共46分)
15．（10分）如图所示，质量为、半径为、密度均匀的球体表面处有一质量为的质点，此时对的万有引力为，从中挖去一半径为的球体后，剩下部分对质点的万有引力为，求的值？
16．（10分）一宇航员在半径为R的某星球表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为l的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，当小球绕O点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为v0，绳的弹力为零。不计小球的尺寸，已知引力常量为G，求：
（1）该行星表面的重力加速度；
（2）该行星的第一宇宙速度。
17．（12分）如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动。地球的轨道半径为R，运转周期为T，地球和太阳中心的连线与地球和行星中心的连线所夹的角叫地球对该行尾的观察视角（简称视角），己知该行星的最大视角为，当行星处于最大视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。某时刻该行星恰好处于最佳观察期，求：
（1）行星绕太阳运转的周期T；
（2）该行星下一次处于最佳观察期至少经历的时间。
18．（14分）如图所示，宇宙中三颗质量分别为4m、m、m的恒星a、b、c的球心位于等边三角形的三个顶点，它们在相互之间的万有引力作用下共同绕三角形内某一点做匀速圆周运动，运行周期相同，等边三角形边长为L。已知恒星a表面重力加速度为g，引力恒量为G，将恒星视为均匀球体，忽略星球自转，求：
（1）恒星a的星球半径R；
（2）恒星的运行周期T。
参考答案：
1．C 2．D 3．C 4．C 5．A 6．B 7．B 8．C
9．BD 10．CD 11．AC 12．AD
13． 9：2 9：1
14．
15．
16．（1）；（2）
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）
一．选择题：（本题共12小题，每题4分，共48分．其中1-8题单选，9-12题多选．全选对得4分，选对但不全得2分，错选、多选或不答得0分．）
1．下列有关天体运动的说法正确的是（ ）
A．绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越小
B．在月球绕地球运动中，中的T表示月球自转的周期
C．对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D．若地球绕太阳运动的轨道半长轴为，周期为，月球绕地球运动轨道的半长轴为，周期为，则根据开普勒第三定律有：
2．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不能看做质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
C．由F＝G知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，紧靠在一起时，万有引力无穷大
D．引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，约等于6.67×10－11N·m2/kg2
3．地球和行星绕太阳做匀速圆周运动，地球和行星做匀速圆周运动的半径之比r1：r2=1：4，不计地球和行星之间的相互影响，下列说法正确的是（ ）
A．行星绕太阳做圆周运动的周期为 4年
B．地球和行星的线速度大小之比为1∶2
C．由图示位置开始计时，至少再经过年，地球位于太阳和行星连线之间
D．地球和行星分别与太阳的连线在相同的时间内扫过的面积相等
4．2020年11月24日，长征五号遥五运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。假设嫦娥五号环绕月球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出其飞行周期T，已知引力常量G和月球半径R，则下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号绕月球飞行的线速度为 B．月球的质量为
C．月球的第一宇宙速度为 D．月球表面的重力加速度为
5．地球同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．2013年12月11日，“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示。关于“嫦娥三号”说法正确的是（ ）
A．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道I运行的周期
B．沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
C．沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程，速度逐渐减小
7．太空电梯是人类构想的一种通往太空的设备，它的作用是将人和物体送入空间站。假设太空电梯竖直向上匀速运动，它从地面上带了重64N的植物种子，当太空电梯上升到某高度时发现种子的重力“变成”了36N。已知地球的半径为R，不考虑地球的自转，则此时太空电梯距地面的高度为（ ）
A．R B． C． D．
8．有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，一位观测员在北纬38°线对该卫星观测时发现：每天晚上相同时刻该卫星总能出现在天空正上方同一位置，则卫星的轨道必须满足下列哪些条件（已知地球质量为M，地球自转的周期为T，地球半径为R，引力常量为G）（ ）
A．该卫星一定在同步卫星轨道上
B．卫星轨道平面与地球在北纬38°线所确定的平面共面
C．满足轨道半径r＝（n＝1,2,3…）的全部轨道都可以
D．满足轨道半径r＝（n＝1,2,3…）的部分轨道都可以
9．我国首个火星探测器“天问一号”，于2020年7月23日在海南文昌航天发射中心成功发射，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，开展巡视探测，如图为“天问一号”环绕火星变轨示意图。已知地球质量为M，地球半径为R，地球表面重力加速度为g；火星的质量约为地球质量的，半径约为地球半径的；着陆器质量为m。下列说法正确的是（ ）
A．“天问一号”探测器环绕火星运动的速度应大于11.2m/s
B．若轨道Ⅰ为近火星圆轨道，测得周期为T，则火星的密度约为
C．“天问一号”在轨道Ⅱ运行到Q点的速度大于在圆轨道Ⅰ运行的速度
D．着陆器在火星表面所受重力约为
10．卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（ ）
A．增大石英丝的直径
B．减小T型架横梁的长度
C．利用平面镜对光线的反射
D．增大刻度尺与平面镜的距离
11．2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍
B．核心舱在轨道上飞行的速度大于
C．核心舱在轨道上飞行的周期小于
D．后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小
12．经科学家探测，宇宙深处某些未知星域可能存在具有生命的行星。假设未来某宇航员先后登陆甲、乙两颗行星。经测量发现行星甲的半径是行星乙半径的4倍，行星甲表面重力加速度约为行星乙表面重力加速度的6倍，甲、乙两行星均为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（ ）
A．行星甲的密度与行星乙的密度之比为
B．行星甲的质量与行星乙的质量之比为
C．行星甲的第一宇宙速度与行星乙的第一宇宙速度之比为
D．同一物体在行星甲表面受到的引力与它在行星乙表面受到的引力之比为
二、填空题(共12分)
13．两颗人造卫星A、B的质量之比mA：mB=1：2，轨道半径之比rA：rB=1：3，则两颗卫星做圆周运动的向心力之比FA：FB=_______，向心加速度之比aA：aB=_______。
14．探索火星的奥秘承载着人类征服宇宙的梦想。假设人类某次利用飞船探测火星的过程中，飞船只在万有引力作用下贴着火星表面绕火星做圆周运动时，测得其绕行速度为v，绕行一周所用时间为T，已知引力常量为G，则：
（1）火星表面的重力加速度为______；（2）火星的质量为______。
三、解答题(共46分)
15．（10分）如图所示，质量为、半径为、密度均匀的球体表面处有一质量为的质点，此时对的万有引力为，从中挖去一半径为的球体后，剩下部分对质点的万有引力为，求的值？
16．（10分）一宇航员在半径为R的某星球表面，做如下实验：如图所示，在不可伸长的长度为l的轻绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，当小球绕O点在竖直面内做圆周运动通过最高点速度为v0，绳的弹力为零。不计小球的尺寸，已知引力常量为G，求：
（1）该行星表面的重力加速度；
（2）该行星的第一宇宙速度。
17．（12分）如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动。地球的轨道半径为R，运转周期为T，地球和太阳中心的连线与地球和行星中心的连线所夹的角叫地球对该行尾的观察视角（简称视角），己知该行星的最大视角为，当行星处于最大视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。某时刻该行星恰好处于最佳观察期，求：
（1）行星绕太阳运转的周期T；
（2）该行星下一次处于最佳观察期至少经历的时间。
18．（14分）如图所示，宇宙中三颗质量分别为4m、m、m的恒星a、b、c的球心位于等边三角形的三个顶点，它们在相互之间的万有引力作用下共同绕三角形内某一点做匀速圆周运动，运行周期相同，等边三角形边长为L。已知恒星a表面重力加速度为g，引力恒量为G，将恒星视为均匀球体，忽略星球自转，求：
（1）恒星a的星球半径R；
（2）恒星的运行周期T。
参考答案：
1．C 2．D 3．C 4．C 5．A 6．B 7．B 8．C
9．BD 10．CD 11．AC 12．AD
13． 9：2 9：1
14．
15．
16．（1）；（2）
17．（1）；（2）
18．（1）；（2）