2020春人教物理必修二第6章 万有引力与航天（期末）练习含答案

2020春人教物理必修二第6章
万有引力与航天（期末）练习含答案
必修二第6章
万有引力与航天
一、选择题
1、已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是(　　)
A．卫星距地面的高度为
B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．卫星运行时受到的向心力大小为G
D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
2、、单选题
1.关于开普勒行星运动规律，下列理解错误的是（　　）
A.?行星绕太阳轨道都是椭圆???????????
B.?开普勒第三定律的T是表示自转周期
C.?远日点速度比近日点速度小???????
D.?绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其周期越大
3、有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点．现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为(　　)
A.
B.
C.
D.
4、设想把质量为m的物体(可视为质点)放到地球的中心,地球质量为M、半径为R。则物体与地球间的万有引力是
(
)
A.零
　　B.无穷大
　
C.G　　
D.无法确定
5、据报道,科学家曾在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重力为600
N
的人在这个行星表面的重力将变为960
N。由此可推知,该行星的半径与地球半径之比约为(　
　)
A.0.5
B.2
C.3.2
D.4
6、去年4月30日，西昌卫星发射中心发射了一圆轨道卫星，其轨道半径为2．8×107m，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4．2×107m）相比
A.?向心加速度较小??????????????B.?周期较大???????C.?线速度较大???????D.?机械能较大
7、天文学家发现了某恒星周围有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运动周期．由此可推算出(　　)
A．行星的质量
B．行星的半径
C．恒星的质量
D．恒星的半径
8、从长期来看，火星是一个可供人类移居的星球．假设有一天宇航员乘宇宙飞船登陆了火星，在火星上做自由落体实验，得到物体自由下落h所用的时间为t，设火星半径为R，据上述信息推断，宇宙飞船绕火星做圆周运动的周期不小于
(　　)
A．πt
B．2πt
C．πt
D．πt
9、(双选)关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是(　　)
A．经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
B．狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，不适用于低速运动
C．经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
D．狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，也适用于低速运动
10、(双选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是
(
)
A.第一宇宙速度v1=7.9
km/s,第二宇宙速度v2=11.2
km/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1,小于v2
B.美国发射的“凤凰”号火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度7.9
km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
二、非选择题
1、火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对性原理呢？
2、如图所示,火箭内平台上放有测试仪器,火箭从地面启动后,以的加速度竖直向上匀加速运动,升到某一高度时,测试仪器对平台的压力为启动前压力的。已知地球半径为R,求火箭此时离地面的高度。(g为地面附近的重力加速度)
3、我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面．宇航员从距该星球表面高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出一小球，测得小球做平抛运动的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常量为G.求：
(1)该星球表面的重力加速度；
(2)该星球的平均密度．
2020春人教物理必修二第6章
万有引力与航天（期末）练习含答案
必修二第6章
万有引力与航天
一、选择题
1、已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是(　　)
A．卫星距地面的高度为
B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．卫星运行时受到的向心力大小为G
D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
【解析】卫星距地面的高度应当是卫星距地心的距离减去地球的半径，故A错；近地卫星的速度等于第一宇宙速度，同步卫星的速度小于第一宇宙速度，B对；同样，万有引力提供向心力，而卫星距地心的距离大于地球半径R，C错；由＝mg得地球表面重力加速度g＝G，而卫星所在处的向心加速度g′＝G，D对．
【答案】BD
2、、单选题
1.关于开普勒行星运动规律，下列理解错误的是（　　）
A.?行星绕太阳轨道都是椭圆???????????
B.?开普勒第三定律的T是表示自转周期
C.?远日点速度比近日点速度小???????
D.?绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其周期越大
【答案】B
【解析】【解答】解：A、第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上．故A正确；
B、开普勒第三定律的T是表示公转周期，故B错误；
C、第二定律的内容为：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，可知行星绕太阳有近日点和远日点之分，近日点快，远日点慢，故C正确；
D、根据开普勒第三定律，所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方比值都相等，所以绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其周期越大，故D正确．
本题选错误的，故选：B．
3、有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点．现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为(　　)
A.
B.
C.
D.
解析：质量为M的球体对质点m的万有引力
F1＝G＝G
挖去的球体的质量M′＝M＝
质量为M′的球体对质点m的万有引力
F2＝G＝G
则剩余部分对质点m的万有引力
F＝F1－F2＝G－G＝.
答案：A
4、设想把质量为m的物体(可视为质点)放到地球的中心,地球质量为M、半径为R。则物体与地球间的万有引力是
(
)
A.零
　　B.无穷大
　
C.G　　
D.无法确定
【答案】A
5、据报道,科学家曾在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重力为600
N
的人在这个行星表面的重力将变为960
N。由此可推知,该行星的半径与地球半径之比约为(　
　)
A.0.5
B.2
C.3.2
D.4
解析:设地球质量为M1,半径为R1,行星质量为M2,半径为R2。人的质量为m,在地球和行星上的重力分别为G1,G2,则G1=G,G2=G。两式联立可得=2,选项B正确。
【答案】B
6、去年4月30日，西昌卫星发射中心发射了一圆轨道卫星，其轨道半径为2．8×107m，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4．2×107m）相比
A.?向心加速度较小??????????????B.?周期较大???????C.?线速度较大???????D.?机械能较大
【答案】
C
【解析】【分析】卫星做圆周运动万有引力提供向心力有可知半径越大引力越小即向心力越小，由向心力提供加速度可知，向心加速度越小，A答案错误；而由公式可知卫星线速度和周期分别为，
可知半径越大线速度越小，周期越大，所以B错；C对；卫星由低轨道运动到高轨道需要消耗其他形式的能量转化为机械能，所以高轨道机械能较大，D错；
7、天文学家发现了某恒星周围有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运动周期．由此可推算出(　　)
A．行星的质量
B．行星的半径
C．恒星的质量
D．恒星的半径
解析：由G＝mr，得M＝r3可求得恒星的质量，故选C.
答案：C
8、从长期来看，火星是一个可供人类移居的星球．假设有一天宇航员乘宇宙飞船登陆了火星，在火星上做自由落体实验，得到物体自由下落h所用的时间为t，设火星半径为R，据上述信息推断，宇宙飞船绕火星做圆周运动的周期不小于
(　　)
A．πt
B．2πt
C．πt
D．πt
【解析】物体自由下落，h＝g火t2，宇宙飞船绕火星表面飞行时运动周期最小，重力提供圆周运动的向心力，mg火＝mR，联立解得T＝πt，A选项正确．
【答案】A
9、(双选)关于经典力学和狭义相对论，下列说法中正确的是(　　)
A．经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
B．狭义相对论只适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，不适用于低速运动
C．经典力学既适用于低速运动，也适用于高速运动(速度接近真空中的光速)
D．狭义相对论既适用于高速运动(速度接近真空中的光速)，也适用于低速运动
解析：由于经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动，狭义相对论是普遍适用的，故选项A、D正确．
答案：AD
10、(双选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是
(
)
A.第一宇宙速度v1=7.9
km/s,第二宇宙速度v2=11.2
km/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1,小于v2
B.美国发射的“凤凰”号火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度7.9
km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
【答案】C、D
二、非选择题
1、火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对性原理呢？
【答案】见解析
【解析】由题意可知，光速应为c－0.75c=0.25c；而根据狭义相论可知，光速在任意参考系中均保持不变；故在地球上测得光速为c。
2、如图所示,火箭内平台上放有测试仪器,火箭从地面启动后,以的加速度竖直向上匀加速运动,升到某一高度时,测试仪器对平台的压力为启动前压力的。已知地球半径为R,求火箭此时离地面的高度。(g为地面附近的重力加速度)
【参考解析】
火箭上升过程中,物体受竖直向下的重力和向上的支持力,设高度为h时,重力加速度为g′。
由牛顿第二定律得
mg-mg′=m×,
得g′=g。
①
由万有引力定律知G=mg,
②
G=mg′。
③
由①②③联立得h=。
答案:
3、我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面．宇航员从距该星球表面高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出一小球，测得小球做平抛运动的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常量为G.求：
(1)该星球表面的重力加速度；
(2)该星球的平均密度．
解析：(1)小球在星球表面做平抛运动，有
L＝vt，h＝gt2，解得g＝
(2)在星球表面满足＝mg
又M＝ρ·πR3，解得ρ＝.
答案：(1)　(2)