高中物理人教版必修二假期作业：第6章-综合检测2+Word版含解析

综合检测(二)
第六章　万有引力与航天
(分值：100分　时间：60分钟)
一、选择题(本题共8个小题，每小题6分．共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～8题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．)
1．(·德州高一检测)北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统(CNSS)，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星．关于这些卫星，以下说法正确的是(　　)
A．5颗同步卫星的轨道半径不都相同
B．5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内
C．导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度
D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越小
【解析】　同步卫星位于赤道平面内，轨道半径都相同，AB错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，故导航系统所有卫星的运行速度都小于第一宇宙速度，C正确；根据G＝mr，得T＝，导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大的，周期越大，D错误．
【答案】　C
2．(·承德高一期末)星球上的物体在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动所必须具备的速度v1叫做第一宇宙速度，物体脱离星球引力所需要的最小发射速度v2叫做第二宇宙速度，v2与v1的关系是v2＝ v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的1/6.若不计其他星球的影响，则该星球的第一宇宙速度v1和第二宇宙速度v2分别是(　　)
A．v1＝，v2＝
B．v1＝，v2＝
C．v1＝，v2＝
D．v1＝，v2＝
【解析】　对于贴着星球表面的卫星mg′＝m，解得：v1＝＝，又由v2＝v1，可求出v2＝ .
【答案】　B
3．(·朝阳区高一检测)若“嫦娥二号”探月卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t1，已知“嫦娥一号”探月卫星在环月圆轨道绕行n圈所用的时间为t2，且t1A．“嫦娥二号”运行的线速度较小
B．“嫦娥二号”运行的角速度较小
C．“嫦娥二号”运行的向心加速度较小
D．“嫦娥二号”距月球表面的高度较小
【解析】　根据T＝可知，“嫦娥二号”的周期T1小于“嫦娥一号”的周期T2，由G＝mr得T＝，则“嫦娥二号”的半径r1小于“嫦娥一号”的半径r2，故“嫦娥二号”距月球表面的高度较小，D正确；根据G＝mω2r＝m＝ma可得，ω＝，v＝，a＝，所以ABC错误．
【答案】　D
4．人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，R、ω、g这三个物理量之间的关系是
(　　)
A．ω＝ 　　　　　　 B．ω＝ 
C．ω＝  D．ω＝ 
【解析】　由G＝mrω2得ω＝，其中r＝2.5R，再根据黄金代换g＝可得ω＝ ，故A正确．
【答案】　A
5．某卫星在赤道上空飞行，轨道平面与赤道平面重合，轨道半径为r，飞行方向与地球的自转方向相同．设地球的自转角速度为ω0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g.在某时刻该卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它下次通过该建筑物正上方所需的时间可能为(　　)
A. B．2π( ＋)
C．2π＋ D.
【解析】　设卫星的角速度为ω，则它再次通过建筑物上方时，满足ωt－ω0t＝2π，对卫星，万有引力提供向心力，则G＝mrω2，而GM＝gR2，由以上三式可得t＝.A对．
【答案】　A
6．(·扬州高一检测)有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得(　　)
A．该行星的半径为
B．该行星的平均密度为
C．无法求出该行星的质量
D．该行星表面的重力加速度为
【解析】　由T＝可得：R＝，A正确；由＝m可得：M＝，C错误；由M＝πR3ρ得：ρ＝，B正确；由G＝mg得：g＝，D错误．
【答案】　AB
7．(·成都高一检测)2012年6月，“神舟九号”与“天宫一号”完美“牵手”，成功实现交会对接(如图1)．交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段．则下列说法正确的是
(　　)
图1
A．在远距离导引段，“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器前下方某处
B．在远距离导引段，“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器后下方某处
C．在组合体飞行段，“神舟九号”与“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9 km/s
D．分离后，“天宫一号”变轨升高至飞行轨道运行时，其速度比在交会对接轨道时大
【解析】　在远距离导引段，“神舟九号”位于“天宫一号”的后下方的低轨道上飞行，通过适当加速，“神舟九号”向高处跃升，并追上“天宫一号”与之完成对接，A错，B对；“神舟九号”与“天宫一号”组合体在地球上空数百公里的轨道上运动，线速度小于第一宇宙速度7.9 km/s，C对；分离后，“天宫一号”上升至较高轨道上运动，线速度变小，D错．
【答案】　BC
8．(·浙江高考)如图2所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M、半径为R.下列说法正确的是(　　)
图2
A．地球对一颗卫星的引力大小为
B．一颗卫星对地球的引力大小为
C．两颗卫星之间的引力大小为
D．三颗卫星对地球引力的合力大小为
【解析】　应用万有引力公式及力的合成规律分析．
地球与卫星之间的距离应为地心与卫星之间的距离，选项A错误，B正确；两颗相邻卫星与地球球心的连线互成120°角，间距为r，代入数据得，两颗卫星之间引力大小为，选项C正确；三颗卫星对地球引力的合力为零，选项D错误．
【答案】　BC
二、非选择题(本题共4小题，共52分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)
9．(8分)(·天津高考)“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段已经完成．设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a＝________ ，线速度v＝________.
【解析】　根据万有引力定律和牛顿第二定律解决问题．根据万有引力提供向心力得
G＝ma，G＝m，
得a＝，v＝.
【答案】　　
10．(10分)在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来．(已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T.火星可视为半径为r0的均匀球体)假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0.求：
(1)火星表面的重力加速度；
(2)它第二次落到火星表面时速度的大小．(不计火星大气阻力)
【解析】　(1)对于火星的卫星m有G＝m
对于火星表面的物体m0有G＝m0g，
则g＝.
(2)设落到火星表面时竖直方向速度为v1，
则有v＝2gh.
又v2＝v＋v，
所以，v＝ .
【答案】　(1)　(2) 
11．(10分)(·安庆高一期末)在某个半径为R＝105 m的行星表面，对于一个质量m＝1 kg的砝码，用弹簧测力计称量，其重力的大小G＝1.6 N．则：
(1)请您计算该星球的第一宇宙速度v1.
(2)请计算该星球的平均密度．(球体体积公式V＝πR3，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，结果保留两位有效数字)
【解析】　(1)g＝＝1.6 m/s2，
m′g＝m′，
解得：v1＝，
代入数值得第一宇宙速度：v1＝400 m/s.
(2)由mg＝G得M＝，
又V＝πR3，
所以ρ＝＝，
代入数据解得ρ＝5.7×104 kg/m3.
【答案】　(1)400 m/s　(2)5.7×104 kg/m3
12．(12分)我国登月嫦娥工程“嫦娥探月”已经进入实施阶段．设引力常数为G，月球质量为M，月球半径为r，月球绕地球运转周期为T0，探测卫星在月球表面做匀速圆周运动，地球半径为R，地球表面的引力加速度为g，光速为c.
(1)求卫星绕月运转周期T.
(2)若地球基地对卫星进行测控，则地面发出信号后至少经多长时间才能收到卫星的反馈信号？
【解析】　(1)由于月球引力提供向心力F＝＝mr，
则T＝2π .
(2)由于地球引力提供月球运动的向心力G＝m，
而在地球表面上G＝mg，
故得t＝＝.
【答案】　(1)2π 　(2)
13．(12分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上，在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道，如图3所示．已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响．求：
图3
(1)卫星在近地点A的加速度大小；
(2)远地点B距地面的高度．
【解析】　(1)设地球质量为M，卫星质量为m，万有引力常量为G，卫星在A点的加速度为a，由牛顿第二定律得：G＝ma，
物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，则G＝mg，
解以上两式得a＝.
(2)设远地点B距地面高度为h2，卫星受到的万有引力提供向心力得G＝m(R＋h2)，
解得h2＝－R.
【答案】　(1)　(2) －R