第三章测评--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第二册
第三章测评
(满分:100分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2024广东深圳阶段练习)“羲和号”卫星绕太阳做椭圆运动的轨道示意图如图所示,其中F1、F2是椭圆的两个焦点,O是椭圆的中心.若“羲和号”卫星经过P点的速率小于经过Q点的速率,则可判断太阳位于(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.F1点 B.F2点 C.O点 D.Q点
2.(2024湖南岳阳检测)地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.在地球表面附近运动的卫星的速度大于第一宇宙速度
B.在地球表面附近运动的卫星的速度等于第一宇宙速度
C.若想让卫星进入月球轨道,发射速度需大于第二宇宙速度
D.若想让卫星进入太阳轨道,发射速度需大于第三宇宙速度
3.已知地球的半径约为6 400 km,地球表面的重力加速度约为9.80 m/s2,引力常量约为6.67×10-11 N·m2/kg2,则地球的质量约为(　　)
A.2.0×1024 kg B.2.0×1030 kg
C.6.0×1024 kg D.6.0×1030 kg
4.如果忽略地球自转的影响,测得一个物体在峰底的重力为G1,在峰顶的重力为G2,峰底与地心间的距离为R,则峰顶到峰底的高度为(　　)
A.1-R B.-1R
C.-1R D.1-R
5.如图所示,A是准备发射的一颗卫星,在地球赤道表面上随地球一起转动,B是地面附近近地轨道上正常运行的卫星,C是地球同步卫星,则下列说法正确的是(　　)
A.卫星A的向心加速度等于重力加速度g
B.卫星C的线速度小于卫星A的线速度
C.卫星B所受的向心力一定大于卫星C所受的向心力
D.卫星B运行的线速度大小约等于地球第一宇宙速度
6.若已知月球半径为1 738 km,月球表面重力加速度约为地面表面重力加速度的,则月球第一宇宙速度的大小约为(　　)
A.54 m/s B.540 m/s
C.1 700 m/s D.17 000 m/s
7.(2024广东广州检测)某校天文小组通过望远镜观察木星周围的两颗卫星a、b,记录了不同时刻两卫星的位置变化如图甲所示.现以木星中心为原点,测量图甲中两卫星到木星中心的距离s,以木星的左侧为正方向,绘出s-t图像如图乙所示.已知两卫星绕木星近似做圆周运动,忽略在观测时间内观察者和木星的相对位置变化,由此可知(　　)
甲
乙
A.a公转周期为t0 B.b公转周期为2t0
C.a公转的角速度比b的小 D.a公转的线速度比b的大
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.(2024广东佛山高一阶段练习)飞船b与空间站a交会对接前绕地球做匀速圆周运动的位置如图所示,虚线为各自的轨道,则(　　)
A.a的周期大于b的周期 B.a的加速度小于b的加速度
C.a的运行速度大于b的运行速度 D.a的角速度大于b的角速度
9.探月工程中,“嫦娥三号”探测器的着月过程简化图如图所示,探测器由地面发射后,进入地月转移轨道,经过P点时变轨进入距离月球表面100 km的圆形轨道1,在轨道1上经过Q点时变轨进入椭圆轨道2,轨道2与月球表面相切于M点,月球车将在M点着陆月球.下列说法正确的是(　　)
A.“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小
B.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的速度大于在轨道2上经过Q点时的速度
C.“嫦娥三号”在轨道1上的运行周期比在轨道2上的小
D.“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度大于在轨道2上经过Q点时的加速度
10.(2024北京海淀阶段练习)宇宙中有半径均为R0的两颗恒星S1、S2,二者相距无限远.经过长期观测,发现若干行星分别环绕恒星S1、S2运动的公转周期的二次方T2与公转半径的三次方r3的规律如图所示.则 (　　)
A.S1的质量大于S2的质量
B.S1的密度小于S2的密度
C.S1表面的环绕速度大于S2表面的环绕速度
D.S1表面的重力加速度小于S2表面的重力加速度
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(4分)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.卡文迪许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G=6.67×10-11　　　　　(选填“N·m2/kg2”或“N·m/kg”).卡文迪许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”).
12.(10分)一艘宇宙飞船探索某一新发现的行星,进入该行星表面的圆形轨道绕该行星运行数圈后,着陆于该行星,宇宙飞船上备有下列器材:
A.精确停表一只 B.弹簧测力计一个
C.质量已知的钩码 D.天平一台
已知航天员在宇宙飞船绕行星飞行的过程中和飞船着陆后均做了测量,依据所测得的数据和引力常量G,可求得该行星的质量M和半径R.请回答下列问题:
(1)测量相关数据应选用的器材是　　　　　(选填器材前面的字母序号).
(2)宇宙飞船在绕行星表面运行的过程中,应直接测量的物理量是　　　　　(填一个物理量及符号),航天员在着陆后应间接测量的物理量是　　　　　(填一个物理量及符号).
(3)用测得的数据,可求得该行星的质量M=　　　　　,该行星的半径R=　　　　　(均用已知的物理量和测得的物理量表示).
13.(10分)(2023广东卷改编)如图甲所示,太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做半径为r的匀速圆周运动.太阳系内某探测器距离该恒星很远,可看作相对于恒星静止.由于P的遮挡,该探测器探测到Q的亮度随时间做如图乙所示的周期性变化(t0和t1已知),此周期与P的公转周期相同.已知引力常量为G,求:
(1)P公转的周期;
(2)恒星Q的质量.
14.(14分)载人登月计划是我国的“探月工程”计划中的第二大目标.假设航天员登上月球后,在离月球表面h(h R)处自由释放一小球,测出小球下落时间为t.已知引力常量为G,月球的半径为R,不考虑月球自转的影响.
(1)求月球表面的重力加速度大小g月;
(2)求月球的平均密度ρ;
(3)若在月球上发射一近月卫星,则最小发射速度是多少
15.(16分)(2024江苏南通期中)已知地球的半径为R,地球卫星A的圆轨道半径为2R,卫星B的圆轨道半径为R,两卫星轨道均在地球所在赤道平面内,且运行方向均与地球自转方向相同.由于地球遮挡,使卫星A、B不能一直保持直接通讯.已知地球表面的重力加速度大小为g,求:
(1)两卫星做圆周运动的周期TA和TB;
(2)卫星A和B能连续地直接通讯的最长时间间隔t.(信号传输时间可忽略)
第三章测评
1.B　解析 由开普勒第一定律可知太阳位于椭圆的焦点上,由开普勒第二定律可知近日点速度大,远日点速度小,故太阳位于F2点,B正确.
2.B　解析 第一宇宙速度指物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,所以在地球表面附近运动的卫星的速度等于第一宇宙速度,故A错误,B正确;若卫星发射速度大于第二宇宙速度,则会脱离地球束缚,不会进入月球轨道,故C错误;若卫星发射速度大于第三宇宙速度,则会脱离太阳系,不会进入太阳轨道,故D错误.
3.C　解析 设地球的质量为M,物体在地球表面所受的重力约等于与地球间的万有引力,即mg=,解得M= kg=6.0×1024 kg,故选C.
4.B　解析 如果忽略地球自转的影响,在峰底时满足G1=G,在峰顶时满足G2=G,联立解得h=-1R,B正确.
5.D　解析 根据万有引力提供向心力有G=m=mω2r=mr=ma,可知v=,ω=,T=,a=.卫星A的向心加速度a=ω2R=R,赤道表面上卫星A的周期是T=24 h,运动半径为地球半径R=6 400 km,计算可知,卫星A的向心加速度小于重力加速度,选项A错误;A、C具有相同的角速度,根据v=ωr可知,vC>vA,选项B错误;由于不知道卫星的质量,所以卫星B与卫星C所受的向心力大小无法比较,选项C错误;卫星B是近地卫星,因此根据v=可知,其速度大小约等于地球第一宇宙速度,选项D正确.
6.C　解析 质量为m的卫星在地球表面有G=mg,由G=m可知,地球第一宇宙速度的大小v=,同理可得月球第一宇宙速度的大小v1==1 700 m/s,故选C.
7.D　解析 由图像可知,a公转周期为2t0,故A错误;由万有引力提供向心力可得=m=mω2r=m,可知T=,ω=,v=,由于b的轨道半径大于a的轨道半径,则b的公转周期大于a的公转周期,即b的公转周期大于2t0,a公转的角速度比b的大,a公转的线速度比b的大,故B、C错误,D正确.
8.AB　解析 由万有引力提供向心力有G=m=m=mω2r=ma,则T=2π,a=,v=,ω=,可知A、B正确,C、D错误.
9.AB　解析 月球的第一宇宙速度等于近月轨道的环绕速度,根据G=m,解得v=,由于轨道1的半径大于近月卫星的半径,则“嫦娥三号”在轨道1上的速度比月球的第一宇宙速度小,A正确;“嫦娥三号”从轨道2变轨到轨道1是由低轨道变轨到高轨道,需要在两轨道切点Q位置加速,B正确;根据开普勒定律可知,由于轨道1的半径大于轨道2的半长轴,则“嫦娥三号”在轨道1上的运动周期比在轨道2上的大,C错误;根据G=ma,解得a=G,卫星与月心间距相等,加速度大小相等,即“嫦娥三号”在轨道1上经过Q点时的加速度等于在轨道2上经过Q点时的加速度,D错误.
10.AC　解析 根据万有引力提供向心力有G=mr,得M=,根据图像可知绕S1公转的行星的比较大,所以S1的质量大于S2的质量,A正确;两恒星的半径相等,则体积相等,根据ρ=可知,S1的密度大于S2的密度,B错误;根据G=m,可得v=,可知S1表面的环绕速度大于S2表面的环绕速度,C正确;根据G=mg,可得g=,可知S1表面的重力加速度大于S2表面的重力加速度,D错误.
11.解析 根据万有引力公式F=,整理得G=,则引力常量的单位为N·m2/kg2.
卡文迪许测量引力常量使用的扭秤装置,入射光线不变,当入射角改变时,将扭秤转动的角度通过反射光线在屏上的光斑移动显示出来,采用的是微量放大法.
答案 N·m2/kg2　微量放大法
12.解析 (1)宇宙飞船在绕行星表面运行的过程中应用停表直接测量的物理量是宇宙飞船运行的周期T,航天员在着陆后应用弹簧测力计测钩码所受的重力,故选A、B、C.
(2)需要用停表直接测量宇宙飞船运行的周期T;可用弹簧测力计测量质量已知的钩码所受的重力,间接测量行星表面的重力加速度g.
(3)要测量行星的半径和质量,根据重力等于万有引力,有mg=G,根据万有引力提供向心力,有G=mR,由以上两式解得R=,M=.
答案 (1)ABC　(2)宇宙飞船运行的周期T　行星表面的重力加速度g　(3)
13.解析 (1)由图乙可知探测器探测到Q的亮度随时间变化的周期为
T=t1-t0
则P的公转周期为t1-t0.
(2)由万有引力提供向心力可得
=m
解得质量为
M=.
答案 (1)t1-t0　(2)
14.解析 (1)小球自由下落,有h=g月t2
得g月=.
(2)对月球表面的物体,有=mg月
M=ρ·πR3
联立解得ρ=.
(3)近月卫星贴近月球表面做匀速圆周运动,有G=mg月=
近月卫星贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的速度为v=
即最小发射速度为v=.
答案 (1)　(2)　(3)
15.解析 (1)设卫星B的质量为mB,卫星A的质量为mA,根据万有引力定律和圆周运动的规律有G=mA·2R
G=mBR
m0g=G
解得TA=4π,TB=2π.
(2)将卫星间的通讯信号视为沿直线传播,由于地球遮挡,使卫星A、B不能直接通讯,设未遮挡时间为t,则有它们与地心构成的角超过60°时就不能通讯,则有t-t=
解得t=.
答案 (1)4π　2π　(2)
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