2018-2019学年教科版必修二 第三章 万有引力定律 检测试题
文档属性
| 名称 | 2018-2019学年教科版必修二 第三章 万有引力定律 检测试题 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 145.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-20 17:31:35 | ||
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文档简介
2018-2019学年教科版必修二 第三章 万有引力定律 检测试题
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共9小题,第1～6题为单项选择题,第7～9题为多项选择题,每小题6分,共54分)
1.关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是( B )
A.开普勒在牛顿定律的基础上,推导出了行星运动的规律
B.开普勒在第谷的天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,称为开普勒三定律
C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按这些规律运动的原因,并测出了引力常量
D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律
解析:开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,但并未找出行星按照这些规律运动的原因;牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律,卡文迪许通过扭秤实验测得了引力常量,故选项B正确.
2.两个质量均为m的星体,其连线的垂直平分线为MN,O为两星体连线的中点,如图所示,一个质量也为m的物体从O沿OM方向运动,则它受到的万有引力大小变化情况是( D )
A.一直增大
B.一直减小
C.先减小,后增大
D.先增大,后减小
解析:质量为m的物体在O点时,所受万有引力的合力为0,运动到无限远时,万有引力为0,在距O点不远的任一点,万有引力都不为0,D正确.
3.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的( C )
A. B. C.2倍 D.4倍
解析:宇航员在地球上所受的万有引力F地=,宇航员在该星球上所受的万有引力F引====2F地,C正确.
4.航天飞机中的物体处于失重状态,是指这个物体( D )
A.不受地球的吸引力
B.地球吸引力和向心力平衡
C.受的向心力和离心力平衡
D.对支持它的物体的压力为零
解析:航天飞机中的物体处于完全失重状态,只是物体对和它接触的接触面之间没有压力的作用了,但是物体的重力并不是没有了,而是作为圆周运动所需要的向心力了,故选项A错误,D正确;此时地球对物体的吸引力作为圆周运动所需要的向心力,不是和向心力平衡,故选项B错误;航天飞机中的物体此时只受到地球对物体的吸引力的作用,并没有向心力和离心力这两个力,故选项C错误.
5.一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上.已知引力常量G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为( D )
A. B. C. D.
解析:赤道表面的物体对天体表面的压力为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力,=mR,ρ=,联立解得T=,故选项D正确.
6.过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51pegb”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径为,该中心恒星与太阳的质量比约为( B )
A. B.1 C.5 D.10
解析:研究行星绕某一恒星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式为=mr,解得M=;“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的,所以该中心恒星与太阳的质量比约为≈1,故选项B正确.
7.美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星,实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”,如图所示.假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运动周期为5.74年,则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( BD )
A.近日点处线速度小于远日点处线速度
B.近日点处线速度大于远日点处线速度
C.近日点处加速度小于远日点处加速度
D.其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数
解析:根据开普勒第二定律可以判断A错误,B正确;近日点v大,R小,由a=知近日点加速度大,C错误;根据开普勒第三定律可以判断
D正确.
8.在轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里,一宇航员手拿一个小球,相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上,如图所示.下列说法正确的是( BD )
A.宇航员相对于地球的速度大于7.9 km/s
B.若宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球将沿原来的轨道继续做匀速圆周运动
C.宇航员不受地球的引力作用
D.宇航员对“地面”的压力等于0
解析:地球表面的环绕速度等于7.9 km/s,由=m得v=,知半径越大,则速度越小,所以宇航员相对于地球的速度小于7.9 km/s,故选项A错误;由于惯性,若宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球将沿原来的轨道继续做匀速圆周运动,此时万有引力提供向心力,故选项B正确;宇航员受地球的引力作用,并且此引力提供了宇航员做圆周运动的向心力,故选项C错;宇航员处于完全失重状态,所以宇航员对“地面”的压力等于0,故选项D错.
9.如图所示,a,b,c,d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星.其中a,c的轨道相交于点P,b,d在同一个圆轨道上.某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方.下列说法中正确的是( BC )
A.b,d存在相撞危险
B.a,c的加速度大小相等
C.b,d的角速度大小相等
D.c的线速度大小小于d的线速度大小
解析:由v=和ω=,b,d在同一轨道,知线速度、角速度大小是相等的,不可能相撞,故A错,C对;由a向=知a,c的加速度大小相等且大于b的加速度,故B对;由v=知,某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方,所以c的线速度大小大于d的线速度大小,故D错.
二、非选择题(共46分)
10.(8分)天宫二号绕地球做匀速圆周运动,在这种环境中无法用天平测量物体的质量.宇航员利用以下实验测量物体的质量:图中O点装有一力传感器(大小不计),小物体通过细绳与传感器连接,将细绳拉直,给物体一个初速度,让它在桌面上绕O点转动;读得拉力传感器示数F、测得小球转动n圈的时间为t、细绳长为L.
(1)在天宫二号中不能直接用天平测量物体质量的原因是? ;?
(2)该小物体的质量m= (用所测物理量符号表示).?
解析:(1)天宫二号绕地球做匀速圆周运动时,所有的物体均处于完全失重状态.天平依据物体对两托盘的压力平衡原理测量质量.在完全失重时物体对托盘的压力为零,故不能用于测量物体的质量.
(2)小物体转动n圈的时间为t,则可知小物体圆周运动的周期为T=,圆周运动的半径r=L,据向心力公式可知F=mr,物体的质量为m==.
答案:(1)物体处于完全失重状态 (2)
11.(12分)一航天员在某行星的极地着陆时,发现自己在当地的重力是在地球上重力的k倍,进一步研究还发现,该行星一昼夜的时间与地球相同,而且物体在其赤道上完全失重,已知地球表面重力加速度为g,自转周期为T,引力常量为G,求这一行星的密度及第一宇
宙速度.
解析:设该行星表面的重力加速度为g0,密度为ρ,质量为M,半径为R,第一宇宙速度为v,由题意可得
g0=kg
在行星极地上,有G=mg0
由于物体在行星赤道上完全失重,由牛顿第二定律有
mg0=m()2R
又M=ρ·πR3
解得ρ=
由牛顿第二定律有G=m
解得v=.
答案:
12.(12分)宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统.它们以相互间的万有引力彼此提供向心力,从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动,若已知它们的运转周期为T,两星到某一共同圆心的距离分别为R1和R2,求
(1)这两颗恒星的线速度之比;
(2)这两颗恒星的总质量M.
解析:(1)由v=可得这两颗恒星的线速度之比v1∶v2=R1∶R2.
(2)由于两星有共同的周期T,由牛顿第二定律得
G=m1R1,
G=m2R2,
可得这两颗恒星的总质量
M=m1+m2=.
答案:(1)R1∶R2 (2)
13.(14分)宇航员驾驶宇宙飞船到达月球,他在月球表面做了一个实验:在离月球表面高度为h处,将一小球以初速度v0水平抛出,水平射程为x.已知月球的半径为R,万有引力常量为G.不考虑月球自转的影响.求:
(1)月球表面的重力加速度大小g0;
(2)月球的质量M;
(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v.
解析:(1)设小球落地时间为t,由平抛运动规律有
在水平方向上:x=v0t
在竖直方向上h=g0t2
解得g0=.
(2)设飞船质量为m,飞船在月球表面时,月球对飞船的引力等于飞船的重力,有G=mg0
解得M=.
(3)由牛顿第二定律有G=m.
解得v=.
答案:(1)
(2)
(3)
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(共9小题,第1～6题为单项选择题,第7～9题为多项选择题,每小题6分,共54分)
1.关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是( B )
A.开普勒在牛顿定律的基础上,推导出了行星运动的规律
B.开普勒在第谷的天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,称为开普勒三定律
C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按这些规律运动的原因,并测出了引力常量
D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律
解析:开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律,但并未找出行星按照这些规律运动的原因;牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律,卡文迪许通过扭秤实验测得了引力常量,故选项B正确.
2.两个质量均为m的星体,其连线的垂直平分线为MN,O为两星体连线的中点,如图所示,一个质量也为m的物体从O沿OM方向运动,则它受到的万有引力大小变化情况是( D )
A.一直增大
B.一直减小
C.先减小,后增大
D.先增大,后减小
解析:质量为m的物体在O点时,所受万有引力的合力为0,运动到无限远时,万有引力为0,在距O点不远的任一点,万有引力都不为0,D正确.
3.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的( C )
A. B. C.2倍 D.4倍
解析:宇航员在地球上所受的万有引力F地=,宇航员在该星球上所受的万有引力F引====2F地,C正确.
4.航天飞机中的物体处于失重状态,是指这个物体( D )
A.不受地球的吸引力
B.地球吸引力和向心力平衡
C.受的向心力和离心力平衡
D.对支持它的物体的压力为零
解析:航天飞机中的物体处于完全失重状态,只是物体对和它接触的接触面之间没有压力的作用了,但是物体的重力并不是没有了,而是作为圆周运动所需要的向心力了,故选项A错误,D正确;此时地球对物体的吸引力作为圆周运动所需要的向心力,不是和向心力平衡,故选项B错误;航天飞机中的物体此时只受到地球对物体的吸引力的作用,并没有向心力和离心力这两个力,故选项C错误.
5.一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上.已知引力常量G,若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零,则天体自转周期为( D )
A. B. C. D.
解析:赤道表面的物体对天体表面的压力为零,说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力,=mR,ρ=,联立解得T=,故选项D正确.
6.过去几千年来,人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内,行星“51pegb”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕.“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径为,该中心恒星与太阳的质量比约为( B )
A. B.1 C.5 D.10
解析:研究行星绕某一恒星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式为=mr,解得M=;“51pegb”绕其中心恒星做匀速圆周运动,周期约为4天,轨道半径约为地球绕太阳运动半径的,所以该中心恒星与太阳的质量比约为≈1,故选项B正确.
7.美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星,实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”,如图所示.假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运动周期为5.74年,则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( BD )
A.近日点处线速度小于远日点处线速度
B.近日点处线速度大于远日点处线速度
C.近日点处加速度小于远日点处加速度
D.其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数
解析:根据开普勒第二定律可以判断A错误,B正确;近日点v大,R小,由a=知近日点加速度大,C错误;根据开普勒第三定律可以判断
D正确.
8.在轨道上做匀速圆周运动的国际空间站里,一宇航员手拿一个小球,相对于太空舱静止“站立”于舱内朝向地球一侧的“地面”上,如图所示.下列说法正确的是( BD )
A.宇航员相对于地球的速度大于7.9 km/s
B.若宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球将沿原来的轨道继续做匀速圆周运动
C.宇航员不受地球的引力作用
D.宇航员对“地面”的压力等于0
解析:地球表面的环绕速度等于7.9 km/s,由=m得v=,知半径越大,则速度越小,所以宇航员相对于地球的速度小于7.9 km/s,故选项A错误;由于惯性,若宇航员相对于太空舱无初速释放小球,小球将沿原来的轨道继续做匀速圆周运动,此时万有引力提供向心力,故选项B正确;宇航员受地球的引力作用,并且此引力提供了宇航员做圆周运动的向心力,故选项C错;宇航员处于完全失重状态,所以宇航员对“地面”的压力等于0,故选项D错.
9.如图所示,a,b,c,d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星.其中a,c的轨道相交于点P,b,d在同一个圆轨道上.某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方.下列说法中正确的是( BC )
A.b,d存在相撞危险
B.a,c的加速度大小相等
C.b,d的角速度大小相等
D.c的线速度大小小于d的线速度大小
解析:由v=和ω=,b,d在同一轨道,知线速度、角速度大小是相等的,不可能相撞,故A错,C对;由a向=知a,c的加速度大小相等且大于b的加速度,故B对;由v=知,某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方,所以c的线速度大小大于d的线速度大小,故D错.
二、非选择题(共46分)
10.(8分)天宫二号绕地球做匀速圆周运动,在这种环境中无法用天平测量物体的质量.宇航员利用以下实验测量物体的质量:图中O点装有一力传感器(大小不计),小物体通过细绳与传感器连接,将细绳拉直,给物体一个初速度,让它在桌面上绕O点转动;读得拉力传感器示数F、测得小球转动n圈的时间为t、细绳长为L.
(1)在天宫二号中不能直接用天平测量物体质量的原因是? ;?
(2)该小物体的质量m= (用所测物理量符号表示).?
解析:(1)天宫二号绕地球做匀速圆周运动时,所有的物体均处于完全失重状态.天平依据物体对两托盘的压力平衡原理测量质量.在完全失重时物体对托盘的压力为零,故不能用于测量物体的质量.
(2)小物体转动n圈的时间为t,则可知小物体圆周运动的周期为T=,圆周运动的半径r=L,据向心力公式可知F=mr,物体的质量为m==.
答案:(1)物体处于完全失重状态 (2)
11.(12分)一航天员在某行星的极地着陆时,发现自己在当地的重力是在地球上重力的k倍,进一步研究还发现,该行星一昼夜的时间与地球相同,而且物体在其赤道上完全失重,已知地球表面重力加速度为g,自转周期为T,引力常量为G,求这一行星的密度及第一宇
宙速度.
解析:设该行星表面的重力加速度为g0,密度为ρ,质量为M,半径为R,第一宇宙速度为v,由题意可得
g0=kg
在行星极地上,有G=mg0
由于物体在行星赤道上完全失重,由牛顿第二定律有
mg0=m()2R
又M=ρ·πR3
解得ρ=
由牛顿第二定律有G=m
解得v=.
答案:
12.(12分)宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统.它们以相互间的万有引力彼此提供向心力,从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动,若已知它们的运转周期为T,两星到某一共同圆心的距离分别为R1和R2,求
(1)这两颗恒星的线速度之比;
(2)这两颗恒星的总质量M.
解析:(1)由v=可得这两颗恒星的线速度之比v1∶v2=R1∶R2.
(2)由于两星有共同的周期T,由牛顿第二定律得
G=m1R1,
G=m2R2,
可得这两颗恒星的总质量
M=m1+m2=.
答案:(1)R1∶R2 (2)
13.(14分)宇航员驾驶宇宙飞船到达月球,他在月球表面做了一个实验:在离月球表面高度为h处,将一小球以初速度v0水平抛出,水平射程为x.已知月球的半径为R,万有引力常量为G.不考虑月球自转的影响.求:
(1)月球表面的重力加速度大小g0;
(2)月球的质量M;
(3)飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v.
解析:(1)设小球落地时间为t,由平抛运动规律有
在水平方向上:x=v0t
在竖直方向上h=g0t2
解得g0=.
(2)设飞船质量为m,飞船在月球表面时,月球对飞船的引力等于飞船的重力,有G=mg0
解得M=.
(3)由牛顿第二定律有G=m.
解得v=.
答案:(1)
(2)
(3)