人教版高一物理（2019）必修 第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 试题（有答案）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理（2019）必修 第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 试题（有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 646.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-04-26 09:37:06 | ||
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文档简介
万有引力与宇宙航行测试题
一、单选题
1．为了更好地了解太阳活动对地球的影响，2022年10月，我国成功将“夸父一号”卫星发射升空，进入稳定轨道后，从宇宙中看，卫星一方面围绕地球飞行（看作匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，另一方面轨道平面围绕太阳转动，保持这个面一直朝向太阳，卫星距地面高度720km左右，下列说法正确的是（ ）
A．以太阳为参考系，“夸父一号”做匀速圆周运动
B．“夸父一号”发射速度大于11.2km/s
C．“夸父一号”绕地球运行的周期大于地球的自转周期
D．“夸父一号”的绕行速度小于7.9km/s
2．如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的（ ）
A．夏至时地球公转的速度最大
B．冬至到夏至，地球公转的速度先增大再减小
C．从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一
D．从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间
3．如图所示，航天飞机在完成太空任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的近地点，关于航天飞机的运动，下列说法中错误的是（ ）
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的向心加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的向心加速度
4．神舟十五号航天员乘组入驻“天宫”空间站，与神舟十四号航天员乘组实现“太空会师”，开启了中国空间站长期有人驻留的时代。空间站的运行轨道可视为圆形轨道，下列说法正确的是（ ）
A．空间站的运行速度大于第一宇宙速度
B．航天员在空间站中处于完全失重状态，不受地球的引力作用
C．航天员出舱时，若与空间站连接的安全绳脱落，航天员将做离心运动飞离空间站
D．若已知空间站在轨运行周期、环绕速度及引力常量，则可估算出地球的质量
5．我国“天问一号”火星探测器成功实现了在火星表面的环绕飞行，其释放的着陆器成功实现了在火星表面的软着陆。已知火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，则“天问一号”环绕火星表面飞行的速度约为（ ）
A．3.5km/s B．7.9km/s C．4km/s D．11.2km/s
6．卫星发射前，在赤道上随地球一起做匀速圆周运动，后来经火箭发射成为近地卫星，随后经多次变轨成为地球同步卫星。下列有关叙述正确的是（ ）
A．卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下做匀速圆周运动的线速度大小相等
B．卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下向心力大小相等
C．在三种情形下，物体成为近地卫星时做匀速圆周运动的角速度最小
D．物体在赤道上随地球自转的向心加速度比它成为同步卫星时的向心加速度小
7．北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，随着2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，构成系统的55颗卫星全部完成发射。已知北斗系统的55颗卫星是由静止轨道卫星A（GEO）、倾斜地球同步轨道卫星B（IGSO）和中圆地球轨道卫星C（MEO）组成，如图所示，GEO卫星相对地球静止，IGSO卫星轨道高度与GEO卫星相同，MEO卫星轨道与IGSO卫星轨道共面，已知，地球自转周期为T，地球半径为R，地球赤道上的重力加速度为g，关于这三类轨道卫星，下列说法正确的是（ ）
A．IGSO卫星与GEO卫星所受向心力大小一定相等
B．MEO卫星的运行周期大于GEO卫星的运行周期
C．若IGSO卫星周围存在稀薄的大气，经过一段时间，稳定运行后IGSO卫星的运行速度会减小
D．GEO和IGSO卫星离地高度为
8．下列说法正确的是（ ）
A．发射探月卫星的速度应大于11.2km/s，小于16.7km/s
B．卡文迪许利用扭秤实验测得了引力常量G
C．根据开普勒第二定律可以推出地球在远日点速度大于在近日点速度
D．同步卫星绕地球转动时，可以出现在成都的正上方
二、多选题
9．“天问一号”沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行的半长轴为a、周期为T，引力常量为G，则下列分析正确的是（ ）
A．火星处在该椭圆轨道的一个焦点上
B．“天问一号”从近地点向远地点飞行的过程中速度逐渐增大
C．“天问一号”与火星的连线在相同时间内扫过的面积相等
D．火星的质量为
10．2022 年 11 月 29 日 23 时 08 分，搭载神舟十五号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约 10 分钟后，神舟十五号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道， 航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。已知神舟十五号飞船总质量为 m，进入轨道后做匀速圆周运动距离地面的高度为h，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。关于神舟十五号飞船在轨运行的周期 T、线速度 v、向心加速度 a，以下表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．a=g
11．2022年12月4日11时01分，神舟十四号与空间站天和核心舱分离，在太空执行任务183天陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员正式踏上回家之路。分离过程简化如图所示，脱离前与天和核心舱同处于半径为的圆轨道I，从P点脱离后神舟十四号飞船沿轨道II返回近地半径为的圆轨道III上，Q点为轨道II与轨道III轨道的切点，然后再多次调整轨道，顺利着陆在东风着陆场。下列判断正确的是（ ）
A．飞船由轨道I进入轨道II需要在P点减速
B．飞船由P到Q的时间大于在轨道III上运行周期的一半
C．飞船在轨道II上经过Q点的加速度要大于在轨道III上经过Q点的加速度
D．飞船在轨道I与地心连线和在轨道III与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
12．赤道上某处固定有很长的竖直索道，太空电梯可沿索道上下运动。电影《流浪地球2》有这样一个片段，太空电梯沿索道匀速上升，某时刻站在太空电梯地板上的人突然飘起来了，下列说法正确的是（ ）（已知地球半径，地球表面重力加速度g取）
A．太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的角速度变大
B．太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的线速度变大
C．站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为
D．站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为
三、实验题
13．牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。卡文迪什巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，即___________（选填“”或“”）。卡文迪什的实验涉及的物理思想方法是___________（选填“等效替代法”或“微量放大法”）。
14．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道运行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验器材：
A.精确秒表一只； B.质量为m的物体一个；
C.弹簧测力计一只； D.天平一架（包括砝码一套）。
已知宇航员在绕行及着陆后各做一次测量，根据所测量的数据可以求出该星球的质量M、半径R（已知引力常量为G）。
（1）两次测量的物理量分别为______；
（2）两次测量所选用的仪器有______（用该仪器前的字母序号表示）；
（3）用所测值求出星球质量M=______，半径R=______。
四、解答题
15．“嫦娥一号”探月卫星在空中运动的简化示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入“工作轨道”。探月卫星在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行（视为圆周运动），“工作轨道”周期为，距月球表面的高度为，月球半径为，引力常量为，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
（1）求月球质量；
（2）求月球的第一宇宙速度。
16．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为α，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：
（1）该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
17．已知万有引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。
（1）求地球的质量；
（2）某火箭内部有一个狭小空间放置了一个小型仪器（如图所示），火箭以的加速度向上匀加速升空的过程中，某时刻小型仪器受到平台给的支持力为其地表重力的0.75倍，求此时火箭距地球表面的高度。
试卷第4页，共5页
试卷第5页，共5页
参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．D
5．A
6．D
7．D
8．B
9．AC
10．BC
11．AB
12．BD
13． 微量放大法
14． 飞船绕行星表面运行的周期T、着陆后质量为m的物体的重力（等于F） ABC
15．（1）；（2）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）R
答案第1页，共2页
答案第1页，共1页
一、单选题
1．为了更好地了解太阳活动对地球的影响，2022年10月，我国成功将“夸父一号”卫星发射升空，进入稳定轨道后，从宇宙中看，卫星一方面围绕地球飞行（看作匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，另一方面轨道平面围绕太阳转动，保持这个面一直朝向太阳，卫星距地面高度720km左右，下列说法正确的是（ ）
A．以太阳为参考系，“夸父一号”做匀速圆周运动
B．“夸父一号”发射速度大于11.2km/s
C．“夸父一号”绕地球运行的周期大于地球的自转周期
D．“夸父一号”的绕行速度小于7.9km/s
2．如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的（ ）
A．夏至时地球公转的速度最大
B．冬至到夏至，地球公转的速度先增大再减小
C．从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一
D．从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间
3．如图所示，航天飞机在完成太空任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的近地点，关于航天飞机的运动，下列说法中错误的是（ ）
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的向心加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的向心加速度
4．神舟十五号航天员乘组入驻“天宫”空间站，与神舟十四号航天员乘组实现“太空会师”，开启了中国空间站长期有人驻留的时代。空间站的运行轨道可视为圆形轨道，下列说法正确的是（ ）
A．空间站的运行速度大于第一宇宙速度
B．航天员在空间站中处于完全失重状态，不受地球的引力作用
C．航天员出舱时，若与空间站连接的安全绳脱落，航天员将做离心运动飞离空间站
D．若已知空间站在轨运行周期、环绕速度及引力常量，则可估算出地球的质量
5．我国“天问一号”火星探测器成功实现了在火星表面的环绕飞行，其释放的着陆器成功实现了在火星表面的软着陆。已知火星的质量为地球的0.1倍，半径为地球的0.5倍，则“天问一号”环绕火星表面飞行的速度约为（ ）
A．3.5km/s B．7.9km/s C．4km/s D．11.2km/s
6．卫星发射前，在赤道上随地球一起做匀速圆周运动，后来经火箭发射成为近地卫星，随后经多次变轨成为地球同步卫星。下列有关叙述正确的是（ ）
A．卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下做匀速圆周运动的线速度大小相等
B．卫星在赤道上和成为近地卫星后的两种情形下向心力大小相等
C．在三种情形下，物体成为近地卫星时做匀速圆周运动的角速度最小
D．物体在赤道上随地球自转的向心加速度比它成为同步卫星时的向心加速度小
7．北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，随着2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空，构成系统的55颗卫星全部完成发射。已知北斗系统的55颗卫星是由静止轨道卫星A（GEO）、倾斜地球同步轨道卫星B（IGSO）和中圆地球轨道卫星C（MEO）组成，如图所示，GEO卫星相对地球静止，IGSO卫星轨道高度与GEO卫星相同，MEO卫星轨道与IGSO卫星轨道共面，已知，地球自转周期为T，地球半径为R，地球赤道上的重力加速度为g，关于这三类轨道卫星，下列说法正确的是（ ）
A．IGSO卫星与GEO卫星所受向心力大小一定相等
B．MEO卫星的运行周期大于GEO卫星的运行周期
C．若IGSO卫星周围存在稀薄的大气，经过一段时间，稳定运行后IGSO卫星的运行速度会减小
D．GEO和IGSO卫星离地高度为
8．下列说法正确的是（ ）
A．发射探月卫星的速度应大于11.2km/s，小于16.7km/s
B．卡文迪许利用扭秤实验测得了引力常量G
C．根据开普勒第二定律可以推出地球在远日点速度大于在近日点速度
D．同步卫星绕地球转动时，可以出现在成都的正上方
二、多选题
9．“天问一号”沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行的半长轴为a、周期为T，引力常量为G，则下列分析正确的是（ ）
A．火星处在该椭圆轨道的一个焦点上
B．“天问一号”从近地点向远地点飞行的过程中速度逐渐增大
C．“天问一号”与火星的连线在相同时间内扫过的面积相等
D．火星的质量为
10．2022 年 11 月 29 日 23 时 08 分，搭载神舟十五号载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约 10 分钟后，神舟十五号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道， 航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。已知神舟十五号飞船总质量为 m，进入轨道后做匀速圆周运动距离地面的高度为h，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。关于神舟十五号飞船在轨运行的周期 T、线速度 v、向心加速度 a，以下表达式正确的是（ ）
A． B． C． D．a=g
11．2022年12月4日11时01分，神舟十四号与空间站天和核心舱分离，在太空执行任务183天陈冬、刘洋、蔡旭哲三名航天员正式踏上回家之路。分离过程简化如图所示，脱离前与天和核心舱同处于半径为的圆轨道I，从P点脱离后神舟十四号飞船沿轨道II返回近地半径为的圆轨道III上，Q点为轨道II与轨道III轨道的切点，然后再多次调整轨道，顺利着陆在东风着陆场。下列判断正确的是（ ）
A．飞船由轨道I进入轨道II需要在P点减速
B．飞船由P到Q的时间大于在轨道III上运行周期的一半
C．飞船在轨道II上经过Q点的加速度要大于在轨道III上经过Q点的加速度
D．飞船在轨道I与地心连线和在轨道III与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
12．赤道上某处固定有很长的竖直索道，太空电梯可沿索道上下运动。电影《流浪地球2》有这样一个片段，太空电梯沿索道匀速上升，某时刻站在太空电梯地板上的人突然飘起来了，下列说法正确的是（ ）（已知地球半径，地球表面重力加速度g取）
A．太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的角速度变大
B．太空电梯沿索道匀速上升时，太空电梯绕地心运动的线速度变大
C．站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为
D．站在太空电梯地板上的人突然飘起来时，太空电梯离地面的高度约为
三、实验题
13．牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值。这是因为一般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来。卡文迪什巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引力常量G的值，即___________（选填“”或“”）。卡文迪什的实验涉及的物理思想方法是___________（选填“等效替代法”或“微量放大法”）。
14．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道运行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验器材：
A.精确秒表一只； B.质量为m的物体一个；
C.弹簧测力计一只； D.天平一架（包括砝码一套）。
已知宇航员在绕行及着陆后各做一次测量，根据所测量的数据可以求出该星球的质量M、半径R（已知引力常量为G）。
（1）两次测量的物理量分别为______；
（2）两次测量所选用的仪器有______（用该仪器前的字母序号表示）；
（3）用所测值求出星球质量M=______，半径R=______。
四、解答题
15．“嫦娥一号”探月卫星在空中运动的简化示意图如图所示。卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入“工作轨道”。探月卫星在环绕月球的“工作轨道”上绕月飞行（视为圆周运动），“工作轨道”周期为，距月球表面的高度为，月球半径为，引力常量为，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响。
（1）求月球质量；
（2）求月球的第一宇宙速度。
16．宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点，沿水平方向以初速度v0抛出一个小球，测得小球经时间t落到斜坡另一点Q上，斜坡的倾角为α，已知该星球的半径为R，引力常量为G，球的体积公式是。求：
（1）该星球表面的重力加速度g；
（2）该星球的密度；
（3）该星球的第一宇宙速度。
17．已知万有引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g。
（1）求地球的质量；
（2）某火箭内部有一个狭小空间放置了一个小型仪器（如图所示），火箭以的加速度向上匀加速升空的过程中，某时刻小型仪器受到平台给的支持力为其地表重力的0.75倍，求此时火箭距地球表面的高度。
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参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．D
5．A
6．D
7．D
8．B
9．AC
10．BC
11．AB
12．BD
13． 微量放大法
14． 飞船绕行星表面运行的周期T、着陆后质量为m的物体的重力（等于F） ABC
15．（1）；（2）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）R
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