第七章万有引力与宇宙航行单元测试卷 基础过关 2021-2022学年高一物理必修第二册（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卷 基础过关 2021-2022学年高一物理必修第二册（word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-14 00:02:01 | ||
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文档简介
第七章《万有引力与宇宙航行》单元测试卷 基础过关
一、单选题（本大题共11小题）
1．2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．卫星的运行速度为2πRT
B．地球表面的重力加速度为
C．地球的质量为
D．地球的第一宇宙速度为
2．2022年4月16日，神舟十三号飞船顺利脱离“天和核心舱”空间站，航天员安全返回地球。若“天和核心舱”空间站的轨道半径为r，地球质量为M，万有引力常量为G，不考虑空间站轨道修正，则“天和核心舱”运行的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，“食双星”是两颗相距为d的恒星A、B，只在相互引力作用下绕连线上O点做匀速圆周运动，彼此掩食（像月亮挡住太阳）而造成亮度发生周期性变化的两颗恒星。观察者在地球上通过望远镜观察“食双星”，视线与双星轨道共面。观测发现每隔时间T两颗恒星与望远镜共线一次，已知万有引力常量为G，则（ ）
A．恒星A、B运动的周期为T B．恒星A质量小于B的质量
C．恒星A、B的总质量为 D．恒星A线速度大于B的线速度
4．2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
5．发现未知星体是万有引力定律的重要成就之一，如“笔尖下发现的行星”——海王星，1843年，英国剑桥大学的学生亚当斯和法国巴黎年轻天文爱好者勒维耶根据天王星的观测资料，发现天王星实际运行的轨道与椭圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t时间发生一次最大的偏离，形成这种现象的原因是由海王星靠近天王星时两星间的万有引力引起的。已知天王星绕太阳运行的轨道半径为R，周期为T，假定两颗行星的运动可以认为是匀速圆周运动，请你利用所学知识确定海王星的轨道半径为（ ）
A． B．
C． D．
6．太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。图中坐标系的横轴是，纵轴是，这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，下列图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，飞船原来的线速度是，周期是，假设在某时刻它向前喷气做减速运动后，进入新轨道做匀速圆周运动，运动的线速度是，周期是，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
8．2021年4月，“帕克”越过阿尔文临界面，进入太阳大气层。按照规划，“帕克”将在6.4年服役时间里24次近距离飞掠太阳，且最后一次掠日的轨道高度为600万公里左右。若在2022年以后探测器某圈飞行的轨迹如图所示，椭圆轨道在远日点处与金星轨道相切，只考虑太阳对探测器的引力，下列说法正确的是（ ）
A．探测器绕太阳运行的周期小于1地球年大于1金星年
B．相同时间内，探测器与太阳中心连线和金星与太阳中心连线扫过的面积相等
C．探测器在远日点的速度比金星做圆周运动的速度大
D．探测器在远日点的加速度与金星做圆周运动的加速度大小相等
9．如图甲所示，河外星系中两黑洞A、B的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如图乙所示的示意图，黑洞A和黑洞B均可看成球体，OA＞OB，且黑洞A的半径大于黑洞B的半径，下列说法正确的是（ ）
A．两黑洞质量之间的关系一定是M1＞M2
B．黑洞A的运行角速度小于黑洞B的运行角速度
C．人类要把宇航器发射到距黑洞A较近的区域进行探索，发射速度一定大于第三宇宙速度
D．若两黑洞间的距离一定，把黑洞A上的物质移到黑洞B上，它们运行的周期变大
10．在中国空间站“天和”核心舱圆满完成两次“中国空间站太空授课”的“神舟十三号”飞行乘组航天员，已于4月16日采用“快速返回”技术安全返回。已知空间站离地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．在空间站内可以利用天平称量出“冰墩墩”的质量
B．空间站轨道处的重力加速度大小为
C．地球的平均密度为
D．空间站的线速度大小为
11．2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星——“羲和号”，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测，该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度约为。如图所示，a为“羲和号”，b为地球同步卫星，c为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球的半径约为，下列说法正确的是（ ）
A．a的发射速度大于第二宇宙速度
B．a、b、c的线速度大小关系为
C．a的向心加速度大于c的向心加速度
D．a的运行周期大于
二、多选题（本大题共3小题）
12．2003年11月16日，我国首位航天英雄杨利伟搭乘“神州五号”载人飞船，历时约21小时绕地球转动14圈；我国发射的“风云一号”气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为12小时，若飞船和卫星的运动轨迹均为圆，则（ ）
A．载人飞船与气象卫星的运行周期之比约为
B．载人飞船与气象卫星的轨道半径之比约为
C．载人飞船与气象卫星的线速度大小之比约为
D．载人飞船与气象卫星的向心加速度大小之比约为
13．2022年3月23日，中国空间站“天宫课堂”第二课开讲。空间站轨道可简化为高度约400km的圆轨道，认为空间站绕地球做匀速圆周运动。在400km的高空也有非常稀薄的气体，为了维持空间站长期在轨道上做圆周运动，需要连续补充能量。下列说法中正确的是（ ）
A．如果不补充能量，系统的周期将增大
B．如果不补充能量，空间站运行的角速度将变大
C．空间站的运行速度小于第一宇宙速度
D．空间站的运行速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
14．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船脱离近地轨道上的中国空间站，携翟志刚、王亚平、叶光富三名宇航员成功返回地面并安全着陆，着陆后宇航员要保持坐姿以逐渐适应地球的重力。基于以上事实，下列说法正确的是（ ）
A．我国空间站在近地圆轨道上飞行的速度大于第一宇宙速度
B．神舟十三号从近地圆轨道进入更内层轨道时需要减速变轨
C．神舟十三号进入大气层打开减速伞时宇航员处于超重状态
D．宇航员在地表的重力加速度大于他在近地轨道上的加速度
三、解答题（本大题共5小题）
15．我国发射的“嫦娥三号”卫星是登月探测器。该卫星先在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，再经变轨后成功落月。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，忽略月球自转及地球对卫星的影响。计算:
（1）月球的平均密度；
（2）物体在月球表面自由下落的加速度大小；
（3）在月球上发射月球卫星的最小发射速度。
16．设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道（轨道半径近似等于行星半径）绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：
（1）行星表面的重力加速度g；
（2）行星的密度ρ。
17．2021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。若在地球表面某高度以某一初速度水平抛出一小球，测得落地时水平射程为x1，在火星表面相同高度和相同初速度抛出，测得落地时水平射程为x2.假设“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动周期为T。已知火星的半径为R，地球表面重力加速度的大小为g，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的第一宇宙；
（3）“天问一号”绕火星飞行时的距离火星表面的高度h。
18．2022年4月17日下午3时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况，根据任务计划安排，今年将实施6次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船离地面的高度为，求：
（1）飞船绕地球运行的周期；
（2）如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，B的轨道半径为A的4倍，某时刻A、B相距最近，它们下次相距最近的时间。
19．“天问一号”一次性完成了“绕、落、巡”三大火星探测目标，惊艳了全世界。假设在火星上做如图所示的实验，在光滑的圆锥顶用长的细线悬挂一质量为的小球，圆锥顶角为74°，当圆锥和球一起绕圆锥轴线以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力。已知火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，地球表面的重力加速度，地球半径，，，，忽略星球的自转。求：
（1）火星表面的重力加速度g的大小；
（2）在火星上发射卫星的第一宇宙速度v；
（3）小球恰好对锥面无压力时细线对小球的拉力F及圆锥和小球一起匀速转动的周期T。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．C
5．A
6．B
7．B
8．D
9．C
10．D
11．C
12．AC
13．BC
14．BC
15．（1） ；（2）；（3）
16．（1）；（2）ρ=
17．（1）；（2）；（3）
18．（1） ；（2）
19．（1）；（2）；（3），
答案第1页，共2页
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一、单选题（本大题共11小题）
1．2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．卫星的运行速度为2πRT
B．地球表面的重力加速度为
C．地球的质量为
D．地球的第一宇宙速度为
2．2022年4月16日，神舟十三号飞船顺利脱离“天和核心舱”空间站，航天员安全返回地球。若“天和核心舱”空间站的轨道半径为r，地球质量为M，万有引力常量为G，不考虑空间站轨道修正，则“天和核心舱”运行的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，“食双星”是两颗相距为d的恒星A、B，只在相互引力作用下绕连线上O点做匀速圆周运动，彼此掩食（像月亮挡住太阳）而造成亮度发生周期性变化的两颗恒星。观察者在地球上通过望远镜观察“食双星”，视线与双星轨道共面。观测发现每隔时间T两颗恒星与望远镜共线一次，已知万有引力常量为G，则（ ）
A．恒星A、B运动的周期为T B．恒星A质量小于B的质量
C．恒星A、B的总质量为 D．恒星A线速度大于B的线速度
4．2022年3月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A．所受地球引力的大小近似为零
B．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
D．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
5．发现未知星体是万有引力定律的重要成就之一，如“笔尖下发现的行星”——海王星，1843年，英国剑桥大学的学生亚当斯和法国巴黎年轻天文爱好者勒维耶根据天王星的观测资料，发现天王星实际运行的轨道与椭圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔t时间发生一次最大的偏离，形成这种现象的原因是由海王星靠近天王星时两星间的万有引力引起的。已知天王星绕太阳运行的轨道半径为R，周期为T，假定两颗行星的运动可以认为是匀速圆周运动，请你利用所学知识确定海王星的轨道半径为（ ）
A． B．
C． D．
6．太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。图中坐标系的横轴是，纵轴是，这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，下列图中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，飞船原来的线速度是，周期是，假设在某时刻它向前喷气做减速运动后，进入新轨道做匀速圆周运动，运动的线速度是，周期是，则（ ）
A．， B．，
C．， D．，
8．2021年4月，“帕克”越过阿尔文临界面，进入太阳大气层。按照规划，“帕克”将在6.4年服役时间里24次近距离飞掠太阳，且最后一次掠日的轨道高度为600万公里左右。若在2022年以后探测器某圈飞行的轨迹如图所示，椭圆轨道在远日点处与金星轨道相切，只考虑太阳对探测器的引力，下列说法正确的是（ ）
A．探测器绕太阳运行的周期小于1地球年大于1金星年
B．相同时间内，探测器与太阳中心连线和金星与太阳中心连线扫过的面积相等
C．探测器在远日点的速度比金星做圆周运动的速度大
D．探测器在远日点的加速度与金星做圆周运动的加速度大小相等
9．如图甲所示，河外星系中两黑洞A、B的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动。为研究方便简化为如图乙所示的示意图，黑洞A和黑洞B均可看成球体，OA＞OB，且黑洞A的半径大于黑洞B的半径，下列说法正确的是（ ）
A．两黑洞质量之间的关系一定是M1＞M2
B．黑洞A的运行角速度小于黑洞B的运行角速度
C．人类要把宇航器发射到距黑洞A较近的区域进行探索，发射速度一定大于第三宇宙速度
D．若两黑洞间的距离一定，把黑洞A上的物质移到黑洞B上，它们运行的周期变大
10．在中国空间站“天和”核心舱圆满完成两次“中国空间站太空授课”的“神舟十三号”飞行乘组航天员，已于4月16日采用“快速返回”技术安全返回。已知空间站离地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．在空间站内可以利用天平称量出“冰墩墩”的质量
B．空间站轨道处的重力加速度大小为
C．地球的平均密度为
D．空间站的线速度大小为
11．2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星——“羲和号”，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测，该卫星轨道为圆轨道，通过地球南北两极上方，离地高度约为。如图所示，a为“羲和号”，b为地球同步卫星，c为赤道上随地球一起转动的物体。已知地球的半径约为，下列说法正确的是（ ）
A．a的发射速度大于第二宇宙速度
B．a、b、c的线速度大小关系为
C．a的向心加速度大于c的向心加速度
D．a的运行周期大于
二、多选题（本大题共3小题）
12．2003年11月16日，我国首位航天英雄杨利伟搭乘“神州五号”载人飞船，历时约21小时绕地球转动14圈；我国发射的“风云一号”气象卫星是极地卫星，卫星飞过两极上空，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为12小时，若飞船和卫星的运动轨迹均为圆，则（ ）
A．载人飞船与气象卫星的运行周期之比约为
B．载人飞船与气象卫星的轨道半径之比约为
C．载人飞船与气象卫星的线速度大小之比约为
D．载人飞船与气象卫星的向心加速度大小之比约为
13．2022年3月23日，中国空间站“天宫课堂”第二课开讲。空间站轨道可简化为高度约400km的圆轨道，认为空间站绕地球做匀速圆周运动。在400km的高空也有非常稀薄的气体，为了维持空间站长期在轨道上做圆周运动，需要连续补充能量。下列说法中正确的是（ ）
A．如果不补充能量，系统的周期将增大
B．如果不补充能量，空间站运行的角速度将变大
C．空间站的运行速度小于第一宇宙速度
D．空间站的运行速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
14．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船脱离近地轨道上的中国空间站，携翟志刚、王亚平、叶光富三名宇航员成功返回地面并安全着陆，着陆后宇航员要保持坐姿以逐渐适应地球的重力。基于以上事实，下列说法正确的是（ ）
A．我国空间站在近地圆轨道上飞行的速度大于第一宇宙速度
B．神舟十三号从近地圆轨道进入更内层轨道时需要减速变轨
C．神舟十三号进入大气层打开减速伞时宇航员处于超重状态
D．宇航员在地表的重力加速度大于他在近地轨道上的加速度
三、解答题（本大题共5小题）
15．我国发射的“嫦娥三号”卫星是登月探测器。该卫星先在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做周期为T的匀速圆周运动，再经变轨后成功落月。已知月球的半径为R，万有引力常量为G，忽略月球自转及地球对卫星的影响。计算:
（1）月球的平均密度；
（2）物体在月球表面自由下落的加速度大小；
（3）在月球上发射月球卫星的最小发射速度。
16．设想利用载人飞船探索行星，飞船上备有计时器、质量为m的物体P、测力计等实验器材。该飞船到达很靠近行星表面的圆形轨道（轨道半径近似等于行星半径）绕行数圈后着陆。宇航员测得飞船绕行周期为T，物体P处于行星表面的重力为F。已知万有引力常量为G。不考虑行星自转。根据这些已知量，求：
（1）行星表面的重力加速度g；
（2）行星的密度ρ。
17．2021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。若在地球表面某高度以某一初速度水平抛出一小球，测得落地时水平射程为x1，在火星表面相同高度和相同初速度抛出，测得落地时水平射程为x2.假设“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动周期为T。已知火星的半径为R，地球表面重力加速度的大小为g，引力常量为G，不考虑火星的自转影响。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星的第一宇宙；
（3）“天问一号”绕火星飞行时的距离火星表面的高度h。
18．2022年4月17日下午3时，国务院新闻办公室举行新闻发布会介绍了中国空间站建造进展情况，根据任务计划安排，今年将实施6次飞行任务，完成我国空间站在轨建造，并将于6月发射神舟十四号载人飞船，3名航天员进驻核心舱并在轨驻留6个月。假设神舟十四号在飞行的过程中绕地球圆轨道运行，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，飞船离地面的高度为，求：
（1）飞船绕地球运行的周期；
（2）如图所示，卫星A与神舟十四号B在同一轨道平面，已知卫星A运行方向与B相同，B的轨道半径为A的4倍，某时刻A、B相距最近，它们下次相距最近的时间。
19．“天问一号”一次性完成了“绕、落、巡”三大火星探测目标，惊艳了全世界。假设在火星上做如图所示的实验，在光滑的圆锥顶用长的细线悬挂一质量为的小球，圆锥顶角为74°，当圆锥和球一起绕圆锥轴线以周期T匀速转动时，球恰好对锥面无压力。已知火星质量为地球质量的，火星半径为地球半径的，地球表面的重力加速度，地球半径，，，，忽略星球的自转。求：
（1）火星表面的重力加速度g的大小；
（2）在火星上发射卫星的第一宇宙速度v；
（3）小球恰好对锥面无压力时细线对小球的拉力F及圆锥和小球一起匀速转动的周期T。
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参考答案：
1．B
2．B
3．C
4．C
5．A
6．B
7．B
8．D
9．C
10．D
11．C
12．AC
13．BC
14．BC
15．（1） ；（2）；（3）
16．（1）；（2）ρ=
17．（1）；（2）；（3）
18．（1） ；（2）
19．（1）；（2）；（3），
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