第六章 万有引力与航天 章末测试 Word版含解析
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| 名称 | 第六章 万有引力与航天 章末测试 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 267.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-21 15:43:43 | ||
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文档简介
万有引力与航天
1.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕，自2016年起，每年4月24日定为“中国航天日”。已知“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点?N的高度分别为和。则( )
A．“东方红一号”的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．“东方红一号”在近地点的角速度小于远地点的角速度
C．“东方红一号”运行周期大于
D．“东方红一号”从M运动到?N的过程中机械能增加
2.所有绕太阳运转的行星,其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即,那么k的大小( )
A.只与行星质量有关 B.只与恒星质量有关
C.与行星及恒星的质量都有关 D.与恒星质量及行星的速率有关
3.在物理学发展历史中,许多物理学家做出了卓越贡献.以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的是(?? )
A.牛顿提出了"日心说" B.伽利略提出了"日心说"
C.哥白尼发现了行星运动的三大定律 D.地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的
4.若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )。
A. B. C. D.
5.2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器实施近火捕获制动，开启了环绕火星之旅。假设天问一号探测器在绕火星做圆周运动时距火星表面高为h,绕行的周期为;火星绕太阳公转的周期为,公转半径为R.太阳半径为,火星半径为.若忽略其他星球对天问一号探测器的影响，则火星与太阳质量之比为( )
A. B. C. D.
6.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律.在创建万有引力定律的过程中,牛顿( )
A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的二次方成反比”的猜想
B.根据“月—地检验”,得出地球对月球的引力与太阳对行星的引力不属于同种性质的力
C.根据和牛顿第三定律,分析了地、月间的引力关系,进而得出
D.根据大量实验数据得出了引力常量G的大小
7.用相同材料做成质量均匀分布的三个实心球1、2、3,其半径分别为,当1、2两个球单独接触时,二者之间的万有引力为;当2、3两个球单独接触时,二者之间的万有引力为,则与的大小之比为( )
A.1:2 B.9:32 C.1:16 D.1:4
8.如图所示,天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向匀速圆周运动,且行星的轨道半径比地球的轨道半径小,地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角.当行星处于最大观察视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期,已知该行星的最大观察视角为θ,不计行星与地球之间的引力,则该行星环绕太阳运动的周期约为( )
A.年 B.年 C.年 D.年
9.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则( )
A. B. C. D.
10.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比，则两颗天体的( )
A.质量之比 B.角速度之比
C.线速度大小之比 D.向心力大小之比
11.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ）
A．向心加速度大小之比为4:1 B．角速度之比为2:1
C．周期之比为1:4 D．轨道半径之比为1:4
12.2020年11月24日凌晨4:30，去月球“挖土”的“嫦娥五号”在海南文昌发射场搭乘长征五号遥五火箭发射升空。离开地球奔月的过程中，“嫦娥五号”需要两次制动才能进入环月轨道。“嫦娥五号”总体主任设计师表示：因为“嫦娥五号”太重了，我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道，这个轨道周期约8个小时。“嫦娥五号”在这上面转三圈，经过一天之后，再第二次近月制动，最终才进入200公里的环月圆轨道。有关此过程，下列说法正确的是(已知)( )
A.“嫦娥五号”在离开地球奔月的过程中，其速度必须大于地球的第二宇宙速度
B.高速飞行的“嫦娥五号”探测器在靠近月球时，实施第一次“刹车”制动，目的是使其相对月球的速度低于月球的第一宇宙速度，从而被月球引力捕获
C.只要知道“嫦娥五号”在200公里的环月圆轨道上的运行周期和万有引力常量，就可以求出月球质量
D.若已知月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的六分之一，月球半径是地球半径的十一分之三，则“嫦娥五号”探测器在环月圆轨道上的速度小于1.68km/s
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.第一宇宙速度是环绕速度，即卫星绕地球飞行的最小发射速度，第二宇宙速度是脱离速度，即卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，“东方红一号”卫星没有脱离地球引力束缚，故发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，故A正确；
B.根据开普勒第二定律可知,近地点的速度大,远地点速度小,根据椭圆对称性可知,近地点和远地点的曲率半径相等,，则近地点的角速度大，故B错误；
C.根据开普勒第三定律可知,，即半长轴或半径大的运行周期大，“东方红一号”卫星的半长轴小于同步卫星的半径，则运行周期小于24h，故C错误；
D.“东方红一号”卫星在椭圆轨道上运行，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误。
故选：A。
2.答案：B
解析：所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值，即公式；
A.式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故A错误；
B.式中的k只与恒星的质量有关，故B正确；
C.式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故C错误；
D.式中的k只与恒星的质量有关，与行星速率无关，故D错误。
3.答案：D
解析：AB、哥白尼提出了“日心说”,故AB错误;C、开普勒发现了行星运动三定律,故C错误;D、地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,故D正确;故选:D。
4.答案：A
解析：卫星在星体表面附近绕其做圆周运动，则由知卫星在星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期，A项正确。
5.答案：D
解析：由牛顿第二定律得，万有引力定律公式为，火星绕太阳公转时由万有引力提供向心力，故有，同理，天问一号探测器绕火星运动时有，联立解得，只有选项D正确。
6.答案：A
解析：在创建万有引力定律的过程中,牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即的结论;同时牛顿接受了吸引力与两中心距离的二次方成反比的猜想,再根据牛顿第三定律进而得出;然后进行“月—地检验”，进一步得出该规律适用于月地系统;但牛顿没有测出引力常量G,而是在提出万有引力定律后100多年,卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G的大小,故A正确.
7.答案：B
解析：1、2两个球的质量均为,3球的质量为,1、2两个球单独接触时,二者之间的万有引力为,2、3两个球单独接触时,二者之间的万有引力为，则有,B正确,A、C、D错误.
8.答案：A
解析：由图知,当行星处于最大观察视角处时,地球和行星的连线应与行星轨道相切,由几何关系得，根据开普勒第三定律得,解得年,A正确，B、C、D错误.
9.答案：B
解析：由开普勒第二定律可知，。若卫星过近地点做半径为r的匀速圆周运动，则满足，可得。现卫星过近地点做离心运动，则，故选项B正确，A、C、D错误。
10.答案：A
解析：双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，，所以，选项A正确，B、D错误；由可知，线速度大小之比，选项C错误。
11.答案：D
解析：D．该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减为原来的，根据
G=m,可得r=,可知变轨后轨道半径变为原来的4倍，D正确；
A．根据,得,则变轨后的向心加速度变为原来的，A错误；
B．根据ω=,可知变轨后角速度变为原来的，B错误；
C．根据T=,可知，变轨后周期变为原来的8倍，C错误。故选D。
12.答案：D
解析：A.嫦娥五号在离开地球奔月的过程中，其速度应小于地球的第二宇宙速度，选项A错误;B.要想嫦娥五号被月球引力捕获，则其速度应小于月球的第二宇宙速度，选项B错误;C.由于月球半径不知道，所以不能求出月球质量，选项C错误;D.环月圆轨道的速度应该小于月球第一宇宙速度。根据第一宇宙速度表达式可求月球的第一宇宙速度是地球第一字宙速度的，地球的第一宇宙为7.9km/s,则月球的第一字宙速度为1.68km/s，选项D正确.
1.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕，自2016年起，每年4月24日定为“中国航天日”。已知“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点?N的高度分别为和。则( )
A．“东方红一号”的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．“东方红一号”在近地点的角速度小于远地点的角速度
C．“东方红一号”运行周期大于
D．“东方红一号”从M运动到?N的过程中机械能增加
2.所有绕太阳运转的行星,其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即,那么k的大小( )
A.只与行星质量有关 B.只与恒星质量有关
C.与行星及恒星的质量都有关 D.与恒星质量及行星的速率有关
3.在物理学发展历史中,许多物理学家做出了卓越贡献.以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的是(?? )
A.牛顿提出了"日心说" B.伽利略提出了"日心说"
C.哥白尼发现了行星运动的三大定律 D.地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的
4.若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )。
A. B. C. D.
5.2021年2月10日，我国首次火星探测任务“天问一号”火星探测器实施近火捕获制动，开启了环绕火星之旅。假设天问一号探测器在绕火星做圆周运动时距火星表面高为h,绕行的周期为;火星绕太阳公转的周期为,公转半径为R.太阳半径为,火星半径为.若忽略其他星球对天问一号探测器的影响，则火星与太阳质量之比为( )
A. B. C. D.
6.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律.在创建万有引力定律的过程中,牛顿( )
A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的二次方成反比”的猜想
B.根据“月—地检验”,得出地球对月球的引力与太阳对行星的引力不属于同种性质的力
C.根据和牛顿第三定律,分析了地、月间的引力关系,进而得出
D.根据大量实验数据得出了引力常量G的大小
7.用相同材料做成质量均匀分布的三个实心球1、2、3,其半径分别为,当1、2两个球单独接触时,二者之间的万有引力为;当2、3两个球单独接触时,二者之间的万有引力为,则与的大小之比为( )
A.1:2 B.9:32 C.1:16 D.1:4
8.如图所示,天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向匀速圆周运动,且行星的轨道半径比地球的轨道半径小,地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角.当行星处于最大观察视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期,已知该行星的最大观察视角为θ,不计行星与地球之间的引力,则该行星环绕太阳运动的周期约为( )
A.年 B.年 C.年 D.年
9.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则( )
A. B. C. D.
10.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示，某双星系统中两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比，则两颗天体的( )
A.质量之比 B.角速度之比
C.线速度大小之比 D.向心力大小之比
11.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ）
A．向心加速度大小之比为4:1 B．角速度之比为2:1
C．周期之比为1:4 D．轨道半径之比为1:4
12.2020年11月24日凌晨4:30，去月球“挖土”的“嫦娥五号”在海南文昌发射场搭乘长征五号遥五火箭发射升空。离开地球奔月的过程中，“嫦娥五号”需要两次制动才能进入环月轨道。“嫦娥五号”总体主任设计师表示：因为“嫦娥五号”太重了，我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道，这个轨道周期约8个小时。“嫦娥五号”在这上面转三圈，经过一天之后，再第二次近月制动，最终才进入200公里的环月圆轨道。有关此过程，下列说法正确的是(已知)( )
A.“嫦娥五号”在离开地球奔月的过程中，其速度必须大于地球的第二宇宙速度
B.高速飞行的“嫦娥五号”探测器在靠近月球时，实施第一次“刹车”制动，目的是使其相对月球的速度低于月球的第一宇宙速度，从而被月球引力捕获
C.只要知道“嫦娥五号”在200公里的环月圆轨道上的运行周期和万有引力常量，就可以求出月球质量
D.若已知月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的六分之一，月球半径是地球半径的十一分之三，则“嫦娥五号”探测器在环月圆轨道上的速度小于1.68km/s
答案以及解析
1.答案：A
解析：A.第一宇宙速度是环绕速度，即卫星绕地球飞行的最小发射速度，第二宇宙速度是脱离速度，即卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，“东方红一号”卫星没有脱离地球引力束缚，故发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，故A正确；
B.根据开普勒第二定律可知,近地点的速度大,远地点速度小,根据椭圆对称性可知,近地点和远地点的曲率半径相等,，则近地点的角速度大，故B错误；
C.根据开普勒第三定律可知,，即半长轴或半径大的运行周期大，“东方红一号”卫星的半长轴小于同步卫星的半径，则运行周期小于24h，故C错误；
D.“东方红一号”卫星在椭圆轨道上运行，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误。
故选：A。
2.答案：B
解析：所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值，即公式；
A.式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故A错误；
B.式中的k只与恒星的质量有关，故B正确；
C.式中的k只与恒星的质量有关，与行星质量无关，故C错误；
D.式中的k只与恒星的质量有关，与行星速率无关，故D错误。
3.答案：D
解析：AB、哥白尼提出了“日心说”,故AB错误;C、开普勒发现了行星运动三定律,故C错误;D、地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,故D正确;故选:D。
4.答案：A
解析：卫星在星体表面附近绕其做圆周运动，则由知卫星在星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期，A项正确。
5.答案：D
解析：由牛顿第二定律得，万有引力定律公式为，火星绕太阳公转时由万有引力提供向心力，故有，同理，天问一号探测器绕火星运动时有，联立解得，只有选项D正确。
6.答案：A
解析：在创建万有引力定律的过程中,牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即的结论;同时牛顿接受了吸引力与两中心距离的二次方成反比的猜想,再根据牛顿第三定律进而得出;然后进行“月—地检验”，进一步得出该规律适用于月地系统;但牛顿没有测出引力常量G,而是在提出万有引力定律后100多年,卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G的大小,故A正确.
7.答案：B
解析：1、2两个球的质量均为,3球的质量为,1、2两个球单独接触时,二者之间的万有引力为,2、3两个球单独接触时,二者之间的万有引力为，则有,B正确,A、C、D错误.
8.答案：A
解析：由图知,当行星处于最大观察视角处时,地球和行星的连线应与行星轨道相切,由几何关系得，根据开普勒第三定律得,解得年,A正确，B、C、D错误.
9.答案：B
解析：由开普勒第二定律可知，。若卫星过近地点做半径为r的匀速圆周运动，则满足，可得。现卫星过近地点做离心运动，则，故选项B正确，A、C、D错误。
10.答案：A
解析：双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，，所以，选项A正确，B、D错误；由可知，线速度大小之比，选项C错误。
11.答案：D
解析：D．该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减为原来的，根据
G=m,可得r=,可知变轨后轨道半径变为原来的4倍，D正确；
A．根据,得,则变轨后的向心加速度变为原来的，A错误；
B．根据ω=,可知变轨后角速度变为原来的，B错误；
C．根据T=,可知，变轨后周期变为原来的8倍，C错误。故选D。
12.答案：D
解析：A.嫦娥五号在离开地球奔月的过程中，其速度应小于地球的第二宇宙速度，选项A错误;B.要想嫦娥五号被月球引力捕获，则其速度应小于月球的第二宇宙速度，选项B错误;C.由于月球半径不知道，所以不能求出月球质量，选项C错误;D.环月圆轨道的速度应该小于月球第一宇宙速度。根据第一宇宙速度表达式可求月球的第一宇宙速度是地球第一字宙速度的，地球的第一宇宙为7.9km/s,则月球的第一字宙速度为1.68km/s，选项D正确.