2022—2023学年物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行章末优练题（含答案
文档属性
| 名称 | 2022—2023学年物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行章末优练题（含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 831.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-07 09:52:33 | ||
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文档简介
2022—2023学年物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行章末优练题含答案
人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
一、选择题。
1、下列说法中正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳做匀速圆周运动的一颗行星
D．日心说和地心说都不完善
2、地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有( )
A．物体在赤道处受的地球引力等于在两极处受的地球引力，而重力小于在两极处的
B．赤道处的角速度比南纬30°大
C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
3、在轨运行26年的哈勃太空望远镜，曾拍摄到天狼星A和天狼星B组成的双星系统在轨运行图像，如图所示。它们在彼此间的万有引力作用下同时绕某点(公共圆心)做匀速圆周运动，已知mA＝bmB，且b＞1，则下列结论正确的是( )
A.天狼星A和天狼星B的绕行方向可能相反
B.天狼星A和天狼星B的公共圆心可以不在质心连线上
C.天狼星A和天狼星B的向心加速度大小之比为b∶1
D.天狼星A和天狼星B的线速度大小之比为1∶b
4、2020年4月24日，在“中国航天日”启动仪式上，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，任务标识如图所示。根据计划，我国将在2020年实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视。设发射火星探测器的速度为，地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为、、，则下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
5、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时，物体的运动规律适用相对论理论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
6、如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同速度
7、北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统，它包括5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星，其中还有备用卫星在各自轨道上做匀速圆周运动。设地球的半径为R，同步卫星的轨道半径约为6.6R。如果某一备用卫星的运行周期约为地球自转周期的，则该备用卫星离地球表面的高度约为( )
A.0.65R B.1.65R C.2.3R D.3.3R
8、关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径都成正比
9、如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)( )
A．G B．G C．G D．0
10、(双选)下列说法正确的是( )
A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现的
C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上说法都不对
11、如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（ ）
A．a、b的周期比c大 B．a、b的向心力一定相等
C．a、b的速度大小相等 D．a、b的向心加速度比c小
12、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
13、关于开普勒第二定律，理解正确的是( )
A．行星绕太阳运动时，一定做匀速圆周运动
B．行星绕太阳运动时，一定做匀变速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
14、对于万有引力定律的数学表达式F＝G，下列说法中正确的是( )
A.只要是两个球体，就可用上式计算万有引力
B.r趋近0时，万有引力趋于无穷大
C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等
D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
15、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.无法计算
二、非选择题。
16、两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且，行星A和行星B的半径之比为，两行星的质量之比MA：MB =_____ ，则行星A和行星B的密度之比＝_____ ，行星表面的重力加速度之比＝_____ 。
17、如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。
18、（计算题）假设某航天员驾驶一艘宇宙飞船飞临X星球，然后在该星球上做火箭发射实验。微型火箭点火后加速上升4 s后熄火，测得火箭上升的最大高度为80 m，若火箭始终在垂直于星球表面的方向上运动，火箭燃料质量的损失及阻力忽略不计，且已知该星球的半径为地球半径的，质量为地球质量的，地球表面的重力加速度g0取10 m/s2。(忽略地球及星球的自转带来的影响)
(1)求该星球表面的重力加速度的大小；
(2)求火箭点火加速上升时所受的平均推力与其所受重力的比值。
19、（计算题）如图所示，嫦娥三号探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时悬停一会儿，之后探测器由静止自由下落，在重力（月球对探测器的重力）作用下经过t时落在月球表面上。已知月球半径为R且h远小于R，引力常数为G，忽略月球自转的影响。求：
（1）月球表面附近重力加速度g的大小；
（2）月球的密度；
（3）月球的第一宇宙速度v1是多大。
20、（计算类综合题）据报道：某国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km，g地取9.8 m/s2)
2022—2023学年物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行章末优练题含答案
人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
一、选择题。
1、下列说法中正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳做匀速圆周运动的一颗行星
D．日心说和地心说都不完善
【答案】D
2、地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有( )
A．物体在赤道处受的地球引力等于在两极处受的地球引力，而重力小于在两极处的
B．赤道处的角速度比南纬30°大
C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
【答案】A
3、在轨运行26年的哈勃太空望远镜，曾拍摄到天狼星A和天狼星B组成的双星系统在轨运行图像，如图所示。它们在彼此间的万有引力作用下同时绕某点(公共圆心)做匀速圆周运动，已知mA＝bmB，且b＞1，则下列结论正确的是( )
A.天狼星A和天狼星B的绕行方向可能相反
B.天狼星A和天狼星B的公共圆心可以不在质心连线上
C.天狼星A和天狼星B的向心加速度大小之比为b∶1
D.天狼星A和天狼星B的线速度大小之比为1∶b
【答案】D
4、2020年4月24日，在“中国航天日”启动仪式上，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，任务标识如图所示。根据计划，我国将在2020年实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视。设发射火星探测器的速度为，地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为、、，则下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
5、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时，物体的运动规律适用相对论理论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
【答案】BC
6、如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同速度
【答案】B
7、北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统，它包括5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星，其中还有备用卫星在各自轨道上做匀速圆周运动。设地球的半径为R，同步卫星的轨道半径约为6.6R。如果某一备用卫星的运行周期约为地球自转周期的，则该备用卫星离地球表面的高度约为( )
A.0.65R B.1.65R C.2.3R D.3.3R
【答案】A
8、关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径都成正比
【答案】A
9、如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)( )
A．G B．G C．G D．0
【答案】B
10、(双选)下列说法正确的是( )
A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现的
C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上说法都不对
【答案】AC
11、如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（ ）
A．a、b的周期比c大 B．a、b的向心力一定相等
C．a、b的速度大小相等 D．a、b的向心加速度比c小
【答案】C
12、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
【答案】BCD
13、关于开普勒第二定律，理解正确的是( )
A．行星绕太阳运动时，一定做匀速圆周运动
B．行星绕太阳运动时，一定做匀变速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
【答案】D
14、对于万有引力定律的数学表达式F＝G，下列说法中正确的是( )
A.只要是两个球体，就可用上式计算万有引力
B.r趋近0时，万有引力趋于无穷大
C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等
D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
【答案】C
15、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.无法计算
【答案】A
二、非选择题。
16、两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且，行星A和行星B的半径之比为，两行星的质量之比MA：MB =_____ ，则行星A和行星B的密度之比＝_____ ，行星表面的重力加速度之比＝_____ 。
【答案】2∶1 16∶1 8∶1
17、如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。
【答案】大于 c(或光速)
18、（计算题）假设某航天员驾驶一艘宇宙飞船飞临X星球，然后在该星球上做火箭发射实验。微型火箭点火后加速上升4 s后熄火，测得火箭上升的最大高度为80 m，若火箭始终在垂直于星球表面的方向上运动，火箭燃料质量的损失及阻力忽略不计，且已知该星球的半径为地球半径的，质量为地球质量的，地球表面的重力加速度g0取10 m/s2。(忽略地球及星球的自转带来的影响)
(1)求该星球表面的重力加速度的大小；
(2)求火箭点火加速上升时所受的平均推力与其所受重力的比值。
【答案】 (1)5 m/s2 (2)2
【解析】 (1)根据mg＝及mg0＝eq \f(GM0m,R)
解得g＝g0＝5 m/s2。
(2)加速上升阶段h1＝at2
减速上升阶段h2＝eq \f(v,2g)＝
又h1＋h2＝80 m
解得a＝5 m/s2
根据牛顿第二定律有F－mg＝ma
解得＝2。
19、（计算题）如图所示，嫦娥三号探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时悬停一会儿，之后探测器由静止自由下落，在重力（月球对探测器的重力）作用下经过t时落在月球表面上。已知月球半径为R且h远小于R，引力常数为G，忽略月球自转的影响。求：
（1）月球表面附近重力加速度g的大小；
（2）月球的密度；
（3）月球的第一宇宙速度v1是多大。
【答案】（1）； （2）； （3）
【详解】
（1）在月球表面附近做自由落体运动，在下落h的过程中则有
解得月球表面附近的重力加速度为
（2）不考虑自转，万有引力等于重力，对探测器则有
解得月球的质量
根据密度解得月球密度
（3）对贴近月球表面附近的卫星，万有引力提供向心力，则有
解得月球的第一宇宙速度
20、（计算类综合题）据报道：某国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km，g地取9.8 m/s2)
【答案】见解析。
【解析】对环月卫星，根据万有引力定律和牛顿第二定律得＝mr，解得T＝2π
r＝R月时，T有最小值，又＝g月
故Tmin＝2π＝2π＝2π
代入数据解得Tmin＝1.73 h
环月卫星最小周期为1.73 h，故该报道是则假新闻。
人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
一、选择题。
1、下列说法中正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳做匀速圆周运动的一颗行星
D．日心说和地心说都不完善
2、地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有( )
A．物体在赤道处受的地球引力等于在两极处受的地球引力，而重力小于在两极处的
B．赤道处的角速度比南纬30°大
C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
3、在轨运行26年的哈勃太空望远镜，曾拍摄到天狼星A和天狼星B组成的双星系统在轨运行图像，如图所示。它们在彼此间的万有引力作用下同时绕某点(公共圆心)做匀速圆周运动，已知mA＝bmB，且b＞1，则下列结论正确的是( )
A.天狼星A和天狼星B的绕行方向可能相反
B.天狼星A和天狼星B的公共圆心可以不在质心连线上
C.天狼星A和天狼星B的向心加速度大小之比为b∶1
D.天狼星A和天狼星B的线速度大小之比为1∶b
4、2020年4月24日，在“中国航天日”启动仪式上，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，任务标识如图所示。根据计划，我国将在2020年实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视。设发射火星探测器的速度为，地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为、、，则下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
5、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时，物体的运动规律适用相对论理论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
6、如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同速度
7、北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统，它包括5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星，其中还有备用卫星在各自轨道上做匀速圆周运动。设地球的半径为R，同步卫星的轨道半径约为6.6R。如果某一备用卫星的运行周期约为地球自转周期的，则该备用卫星离地球表面的高度约为( )
A.0.65R B.1.65R C.2.3R D.3.3R
8、关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径都成正比
9、如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)( )
A．G B．G C．G D．0
10、(双选)下列说法正确的是( )
A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现的
C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上说法都不对
11、如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（ ）
A．a、b的周期比c大 B．a、b的向心力一定相等
C．a、b的速度大小相等 D．a、b的向心加速度比c小
12、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
13、关于开普勒第二定律，理解正确的是( )
A．行星绕太阳运动时，一定做匀速圆周运动
B．行星绕太阳运动时，一定做匀变速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
14、对于万有引力定律的数学表达式F＝G，下列说法中正确的是( )
A.只要是两个球体，就可用上式计算万有引力
B.r趋近0时，万有引力趋于无穷大
C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等
D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
15、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.无法计算
二、非选择题。
16、两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且，行星A和行星B的半径之比为，两行星的质量之比MA：MB =_____ ，则行星A和行星B的密度之比＝_____ ，行星表面的重力加速度之比＝_____ 。
17、如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。
18、（计算题）假设某航天员驾驶一艘宇宙飞船飞临X星球，然后在该星球上做火箭发射实验。微型火箭点火后加速上升4 s后熄火，测得火箭上升的最大高度为80 m，若火箭始终在垂直于星球表面的方向上运动，火箭燃料质量的损失及阻力忽略不计，且已知该星球的半径为地球半径的，质量为地球质量的，地球表面的重力加速度g0取10 m/s2。(忽略地球及星球的自转带来的影响)
(1)求该星球表面的重力加速度的大小；
(2)求火箭点火加速上升时所受的平均推力与其所受重力的比值。
19、（计算题）如图所示，嫦娥三号探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时悬停一会儿，之后探测器由静止自由下落，在重力（月球对探测器的重力）作用下经过t时落在月球表面上。已知月球半径为R且h远小于R，引力常数为G，忽略月球自转的影响。求：
（1）月球表面附近重力加速度g的大小；
（2）月球的密度；
（3）月球的第一宇宙速度v1是多大。
20、（计算类综合题）据报道：某国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km，g地取9.8 m/s2)
2022—2023学年物理人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行章末优练题含答案
人教版（2019）必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行
一、选择题。
1、下列说法中正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳做匀速圆周运动的一颗行星
D．日心说和地心说都不完善
【答案】D
2、地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有( )
A．物体在赤道处受的地球引力等于在两极处受的地球引力，而重力小于在两极处的
B．赤道处的角速度比南纬30°大
C．地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D．地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
【答案】A
3、在轨运行26年的哈勃太空望远镜，曾拍摄到天狼星A和天狼星B组成的双星系统在轨运行图像，如图所示。它们在彼此间的万有引力作用下同时绕某点(公共圆心)做匀速圆周运动，已知mA＝bmB，且b＞1，则下列结论正确的是( )
A.天狼星A和天狼星B的绕行方向可能相反
B.天狼星A和天狼星B的公共圆心可以不在质心连线上
C.天狼星A和天狼星B的向心加速度大小之比为b∶1
D.天狼星A和天狼星B的线速度大小之比为1∶b
【答案】D
4、2020年4月24日，在“中国航天日”启动仪式上，备受关注的中国首次火星探测任务名称、任务标识正式公布。中国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，任务标识如图所示。根据计划，我国将在2020年实施首次火星探测任务，目标是通过一次发射任务，实现火星环绕和着陆巡视。设发射火星探测器的速度为，地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为、、，则下列关系式正确的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
5、(双选)关于牛顿力学、相对论和量子力学，下列说法中正确的是( )
A.相对论和牛顿力学是相互对立、互不相容的两种理论
B.在物体高速运动时，物体的运动规律适用相对论理论，在低速运动时，物体的运动适用牛顿运动定律
C.牛顿力学适用于宏观物体的运动，量子力学适用于微观粒子的运动
D.不论是宏观物体，还是微观粒子，牛顿力学和量子力学都是适用的
【答案】BC
6、如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同
B.不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同
C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同速度
【答案】B
7、北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统，它包括5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星，其中还有备用卫星在各自轨道上做匀速圆周运动。设地球的半径为R，同步卫星的轨道半径约为6.6R。如果某一备用卫星的运行周期约为地球自转周期的，则该备用卫星离地球表面的高度约为( )
A.0.65R B.1.65R C.2.3R D.3.3R
【答案】A
8、关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是( )
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径都成正比
【答案】A
9、如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)( )
A．G B．G C．G D．0
【答案】B
10、(双选)下列说法正确的是( )
A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的
B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道发现的
C.天王星的运行轨道偏离根据万有引力定律计算出来的轨道，其原因是天王星受到轨道外面其他行星的引力作用
D.以上说法都不对
【答案】AC
11、如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星，则（ ）
A．a、b的周期比c大 B．a、b的向心力一定相等
C．a、b的速度大小相等 D．a、b的向心加速度比c小
【答案】C
12、(多选)牛顿运动定律适用于下列哪些情况( )
A.研究原子中电子的运动
B.研究“嫦娥四号”的高速发射
C.研究地球绕太阳的运动
D.研究飞机从深圳飞往北京的航线
【答案】BCD
13、关于开普勒第二定律，理解正确的是( )
A．行星绕太阳运动时，一定做匀速圆周运动
B．行星绕太阳运动时，一定做匀变速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
【答案】D
14、对于万有引力定律的数学表达式F＝G，下列说法中正确的是( )
A.只要是两个球体，就可用上式计算万有引力
B.r趋近0时，万有引力趋于无穷大
C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等
D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
【答案】C
15、有两个行星A、B，在这两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运行的周期相等，则行星A、B的密度之比为( )
A.1∶1 B.2∶1 C.1∶2 D.无法计算
【答案】A
二、非选择题。
16、两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且，行星A和行星B的半径之比为，两行星的质量之比MA：MB =_____ ，则行星A和行星B的密度之比＝_____ ，行星表面的重力加速度之比＝_____ 。
【答案】2∶1 16∶1 8∶1
17、如图所示，两艘飞船A、B沿同一直线同向飞行，相对地面的速度均为v(v接近光速c)。地面上测得它们相距为L，则A测得两飞船间的距离________(选填“大于”“等于”或“小于”)L。当B向A发出一光信号，A测得该信号的速度为________。
【答案】大于 c(或光速)
18、（计算题）假设某航天员驾驶一艘宇宙飞船飞临X星球，然后在该星球上做火箭发射实验。微型火箭点火后加速上升4 s后熄火，测得火箭上升的最大高度为80 m，若火箭始终在垂直于星球表面的方向上运动，火箭燃料质量的损失及阻力忽略不计，且已知该星球的半径为地球半径的，质量为地球质量的，地球表面的重力加速度g0取10 m/s2。(忽略地球及星球的自转带来的影响)
(1)求该星球表面的重力加速度的大小；
(2)求火箭点火加速上升时所受的平均推力与其所受重力的比值。
【答案】 (1)5 m/s2 (2)2
【解析】 (1)根据mg＝及mg0＝eq \f(GM0m,R)
解得g＝g0＝5 m/s2。
(2)加速上升阶段h1＝at2
减速上升阶段h2＝eq \f(v,2g)＝
又h1＋h2＝80 m
解得a＝5 m/s2
根据牛顿第二定律有F－mg＝ma
解得＝2。
19、（计算题）如图所示，嫦娥三号探测器在月球上着陆的最后阶段为：当探测器下降到距离月球表面高度为h时悬停一会儿，之后探测器由静止自由下落，在重力（月球对探测器的重力）作用下经过t时落在月球表面上。已知月球半径为R且h远小于R，引力常数为G，忽略月球自转的影响。求：
（1）月球表面附近重力加速度g的大小；
（2）月球的密度；
（3）月球的第一宇宙速度v1是多大。
【答案】（1）； （2）； （3）
【详解】
（1）在月球表面附近做自由落体运动，在下落h的过程中则有
解得月球表面附近的重力加速度为
（2）不考虑自转，万有引力等于重力，对探测器则有
解得月球的质量
根据密度解得月球密度
（3）对贴近月球表面附近的卫星，万有引力提供向心力，则有
解得月球的第一宇宙速度
20、（计算类综合题）据报道：某国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km，g地取9.8 m/s2)
【答案】见解析。
【解析】对环月卫星，根据万有引力定律和牛顿第二定律得＝mr，解得T＝2π
r＝R月时，T有最小值，又＝g月
故Tmin＝2π＝2π＝2π
代入数据解得Tmin＝1.73 h
环月卫星最小周期为1.73 h，故该报道是则假新闻。