万有引力与航天 单元测试 2020-2021学年高一下学期物理人教版 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 万有引力与航天 单元测试 2020-2021学年高一下学期物理人教版 Word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 335.5KB | ||
| 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 16:37:31 | ||
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文档简介
万有引力与航天
1.半径为R的某均匀球形天体上，两“极点”处的重力加速度大小为g，“赤道”处的重力加速度大小为“极点”处的。已知引力常量为G，则下列说法正确的是( )。
A.该天体的质量为 B.该天体的平均密度为
C.该天体的第一宇宙速度为 D.该天体的自转周期为
2.约翰尼斯·开普勒被人们称为“天空立法者”。关于他提出的开普勒行星运动定律的内容正确的是( )
A.太阳位于土星绕太阳运行轨道的中心
B.相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积与火星和太阳连线扫过的面积相等
.若地球绕太阳运转的半长轴为，周期为，月球绕地球运转的半长轴为，周期为，由开普勒第三定律可得
D.某宇宙飞船绕太阳运动的半长轴是地球绕太阳运动半长轴的9倍，则该宇宙飞船绕太阳运行的周期是27年
3.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍.P与Q的周期之比约为( )
A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.16:1
4.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知(? )
A.火星与木星公转周期相等
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点上
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
5.宇航员在某星球上为了探测其自转周期做了如下实验：在该星球两极点，用弹簧秤测得质量为M的砝码所受重力为F，在赤道测得该砝码所受重力为。他还发现探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T。假设该星球可视为质量分布均匀的球体，则其自转周期为( )。
A. B. C. D.
6.美国信使号水星探测器到达水星后，绕水星表面做匀速圆周运动的周期为地球表面卫星周期的1.2倍，已知水星半径是地球半径的0.4倍。当探测器降落至水星表面后，竖直向上抬升探测头对水星地表进行观察，已知探测头质量为m，探测头从静止被匀加速抬升，速度达到用时为t，此过程中，探测器对探测头 的作用力大小约为（已知地球表面附近重力加速度为g）( )
A. B. C. D.
7.2021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.
8.火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的( )
A.轨道周长之比为2∶3 B.线速度大小之比为
C.角速度大小之比为 D.向心加速度大小之比为9∶4
9.设太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道可视作半径为r的圆.已知万有引力常量为G,则描述该行星运动的上述物理量满足( )
A. B. C. D.
10.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为(?? )
A. B. C. D.
11.我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知( )。
A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B.同步卫星与P点的速度之比为
C.量子卫星与同步卫星的速度之比为 D.量子卫星与P点的速度之比为
12.一颗距离地面高度等于地球半径的圆形轨道地球卫星，其轨道平面与赤道平面重合。已知地球同步卫星轨道高于该卫星轨道，地球表面重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A.该卫星绕地球运动的周期
B.该卫星的线速度小于地球同步卫星的线速度
C.该卫星绕地球运动的加速度大小
D.若该卫星绕行方向也是自西向东，则赤道上的一个固定点连续两次经过该卫星正下方的时间间隔大于该卫星的周期
答案以及解析
1.答案：D
解析：在两“极点”处有，在赤道处有，解得该天体的质量，该天体的自转周期，A项错误，D项正确；该天体的平均密度，B项错误；由可知该天体的第一宇宙速度，C项错误。
2.答案：D
解析：本题考查对开普勒行星运动定律的理解。行星绕太阳运转的轨道都是椭圆，A错误；根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，但相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积与火星和太阳连线扫过的面积不相等，B错误；开普勒第三定律成立的前提是绕同一中心天体运行，C错误；由开普勒第三定律有，当时，可得年，D正确。
3.答案：C
解析：地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，设地球和卫星的质量分别为，根据牛顿第二定律有，可得卫星的周期为,即卫星P与Q的周期之比，选项C正确，A、B、D错误.
4.答案：C
解析：由开普勒第三定律知,k与行星无关而与中心天体有关,火星与木星的轨道半长轴R不等,则公转周期不同,故选项A错误。由开普勒第二定律:从太阳到行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,故选项B错误。由开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,故C正确。从太阳到行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,是对同—个行星而言,故D错误,故选C。
5.答案：D
解析：设该星球和探测器的质量分别为，在两极点，有，在赤道，有，探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T，则有；联立以上三式解得，D项正确，A、B、C三项错误。
6.答案：C
解析：对近地卫星根据万有引力提供向心力，且球体体积，联立解得，星球密度，故水星密度是地球密度的，根据万有引力等于地表处的重力，故，对探测头根据牛顿运动定律，解得探测器对探测头的作用力大小为，故选项C正确。
7.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。
8.答案：C
解析：火星与地球轨道周长之比等于公转轨道半径之比，A项错；火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由，解得，所以火星与地球线速度大小之比为
，B项错；角速度大小之比为，C项对；向心加速度大小之比为4：9，D项错。
9.答案：A
解析：太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力即由此可得：，故A正确，BCD错误。故选A。
10.答案：B
解析：双星间的万有引力提供向心力。设原来双星间的距离为L，质量分别为，圆周运动的圆心距质量为m的恒星距离 为r。对质量为m的恒星: ； 对质量为M的恒星: ，得,即，则当总质量为,间距为时，，选项B正确。
11.答案：D
解析：由开普勒第三定律可知，，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，A项错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由可得同步卫星与P点的速度之比为，B项错误；由解得，量子卫星与同步卫星的速度之比为，C项错误；量子卫星与P点的速度之比为，D项正确。
12.答案：D
解析：对卫星，在地球表面,,解得,A项错误；该卫星的高度小于地球同步卫星的高度，则该卫星的线速度大于地球同步卫星的线速度，B项错误；对卫星， ，解得，C项错误：由得,D项正确。
1.半径为R的某均匀球形天体上，两“极点”处的重力加速度大小为g，“赤道”处的重力加速度大小为“极点”处的。已知引力常量为G，则下列说法正确的是( )。
A.该天体的质量为 B.该天体的平均密度为
C.该天体的第一宇宙速度为 D.该天体的自转周期为
2.约翰尼斯·开普勒被人们称为“天空立法者”。关于他提出的开普勒行星运动定律的内容正确的是( )
A.太阳位于土星绕太阳运行轨道的中心
B.相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积与火星和太阳连线扫过的面积相等
.若地球绕太阳运转的半长轴为，周期为，月球绕地球运转的半长轴为，周期为，由开普勒第三定律可得
D.某宇宙飞船绕太阳运动的半长轴是地球绕太阳运动半长轴的9倍，则该宇宙飞船绕太阳运行的周期是27年
3.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍.P与Q的周期之比约为( )
A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.16:1
4.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知(? )
A.火星与木星公转周期相等
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点上
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
5.宇航员在某星球上为了探测其自转周期做了如下实验：在该星球两极点，用弹簧秤测得质量为M的砝码所受重力为F，在赤道测得该砝码所受重力为。他还发现探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T。假设该星球可视为质量分布均匀的球体，则其自转周期为( )。
A. B. C. D.
6.美国信使号水星探测器到达水星后，绕水星表面做匀速圆周运动的周期为地球表面卫星周期的1.2倍，已知水星半径是地球半径的0.4倍。当探测器降落至水星表面后，竖直向上抬升探测头对水星地表进行观察，已知探测头质量为m，探测头从静止被匀加速抬升，速度达到用时为t，此过程中，探测器对探测头 的作用力大小约为（已知地球表面附近重力加速度为g）( )
A. B. C. D.
7.2021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.
8.火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的( )
A.轨道周长之比为2∶3 B.线速度大小之比为
C.角速度大小之比为 D.向心加速度大小之比为9∶4
9.设太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道可视作半径为r的圆.已知万有引力常量为G,则描述该行星运动的上述物理量满足( )
A. B. C. D.
10.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的n倍,则此时圆周运动的周期为(?? )
A. B. C. D.
11.我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知( )。
A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B.同步卫星与P点的速度之比为
C.量子卫星与同步卫星的速度之比为 D.量子卫星与P点的速度之比为
12.一颗距离地面高度等于地球半径的圆形轨道地球卫星，其轨道平面与赤道平面重合。已知地球同步卫星轨道高于该卫星轨道，地球表面重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A.该卫星绕地球运动的周期
B.该卫星的线速度小于地球同步卫星的线速度
C.该卫星绕地球运动的加速度大小
D.若该卫星绕行方向也是自西向东，则赤道上的一个固定点连续两次经过该卫星正下方的时间间隔大于该卫星的周期
答案以及解析
1.答案：D
解析：在两“极点”处有，在赤道处有，解得该天体的质量，该天体的自转周期，A项错误，D项正确；该天体的平均密度，B项错误；由可知该天体的第一宇宙速度，C项错误。
2.答案：D
解析：本题考查对开普勒行星运动定律的理解。行星绕太阳运转的轨道都是椭圆，A错误；根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，但相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积与火星和太阳连线扫过的面积不相等，B错误；开普勒第三定律成立的前提是绕同一中心天体运行，C错误；由开普勒第三定律有，当时，可得年，D正确。
3.答案：C
解析：地球对卫星的万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，设地球和卫星的质量分别为，根据牛顿第二定律有，可得卫星的周期为,即卫星P与Q的周期之比，选项C正确，A、B、D错误.
4.答案：C
解析：由开普勒第三定律知,k与行星无关而与中心天体有关,火星与木星的轨道半长轴R不等,则公转周期不同,故选项A错误。由开普勒第二定律:从太阳到行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,故选项B错误。由开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,故C正确。从太阳到行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,是对同—个行星而言,故D错误,故选C。
5.答案：D
解析：设该星球和探测器的质量分别为，在两极点，有，在赤道，有，探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T，则有；联立以上三式解得，D项正确，A、B、C三项错误。
6.答案：C
解析：对近地卫星根据万有引力提供向心力，且球体体积，联立解得，星球密度，故水星密度是地球密度的，根据万有引力等于地表处的重力，故，对探测头根据牛顿运动定律，解得探测器对探测头的作用力大小为，故选项C正确。
7.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。
8.答案：C
解析：火星与地球轨道周长之比等于公转轨道半径之比，A项错；火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由，解得，所以火星与地球线速度大小之比为
，B项错；角速度大小之比为，C项对；向心加速度大小之比为4：9，D项错。
9.答案：A
解析：太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力即由此可得：，故A正确，BCD错误。故选A。
10.答案：B
解析：双星间的万有引力提供向心力。设原来双星间的距离为L，质量分别为，圆周运动的圆心距质量为m的恒星距离 为r。对质量为m的恒星: ； 对质量为M的恒星: ，得,即，则当总质量为,间距为时，，选项B正确。
11.答案：D
解析：由开普勒第三定律可知，，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，A项错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由可得同步卫星与P点的速度之比为，B项错误；由解得，量子卫星与同步卫星的速度之比为，C项错误；量子卫星与P点的速度之比为，D项正确。
12.答案：D
解析：对卫星，在地球表面,,解得,A项错误；该卫星的高度小于地球同步卫星的高度，则该卫星的线速度大于地球同步卫星的线速度，B项错误；对卫星， ，解得，C项错误：由得,D项正确。