2018_2019学年高中物理第5章万有引力定律及其应用章末检测鲁科版必修2.doc

第5章 万有引力定律及其应用章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(共12小题，每小题5分，共60分。18题为单项选择题，912题为多项选择题)1.下列说法正确的是()A.开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律B.伽利略设计实验证实了力是物体运动的原因C.牛顿通过实验测出了万有引力常量D.经典力学不适用于宏观、低速运动解析开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律，选项A正确；伽利略设计实验证实了物体运动不需要力来维持，选项B错误；卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，选项C错误；经典力学不适用于微观和高速运动，选项D措误。答案A2.据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象。关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是()A.所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B.所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同C.离太阳越近的行星，其公转周期越小D.离太阳越远的行星，其公转周期越小解析所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A、B错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周期越小，故C正确，D错误。答案C3.(2017·北京理综)利用引力常量G和下列有关数据，不能计算出地球质量的是()A.地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C.月球绕地球做周周运动的周期及月球与地球间的距离D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离解析不考虑地球的自转，地球表面物体受到的万有引力等于重力，即mg，得M地，所以据A中给出的条件可求出地球的质量；根据m卫和T，得M地，所以据B中给出的条件可求出地球的质量；根据m月r，得M地，所以据C中给出的条件可求出地球的质量；根据m地r，得M太，所以据D中给出的条件可求出太阳的质量，但不能求出地球质量，本题答案为D。答案D4.(2017·全国卷)2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的()A.周期变大 B.速率变大C.向心力变大 D.向心加速度变大解析根据组合体受到的万有引力提供向心力可得， mr mma，解得T，v，a，由于轨道半径不变，所以周期、速率、加速度均不变，选项A、B、D错误；组合体比天宫二号质量大，向心力Fnman变大，选项C正确。答案C5.星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1。已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A. B. C. D.解析该星球的第一宇宙速度：Gm在该星球表面处万有引力等于重力：Gm 由以上两式得v1，则第二宇宙速度v2v1×，故A正确。答案A6.地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的()A. B.C. D.解析设地球原来自转的角速度为1，用F表示地球对赤道上的物体的万有引力，N表示地面对物体的支持力，由牛顿第二定律得FNmRma。而物体受到的支持力与物体的重力是一对平衡力，所以有NGmg。当赤道上的物体“飘”起来时，只有万有引力提供向心力，设此时地球转动的角速度为2，有FmR。联立以上三式可得，所以B项正确。答案B7.(2018·成都高一检测)假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4 200 km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A.4次 B.6次C.7次 D.8次解析设宇宙飞船的周期为T，由mr，得T2，则：，解得：T3 h。设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，有：·t1，解得t1 h。再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，有：·t22，解得：t2 h。由n6.5次知，接收站接收信号的次数为7次。答案C8.(2018·襄阳高一检测)黑洞是一种密度极大的天体，以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力作用，当黑洞表面的物体速度达到光速c时，才能恰好围绕其表面做匀速圆周运动，科学家对猎户座中位于银河系中心附近的星体进行了多年的观察，发现了与银河系中心距离为r的星体正以速率v绕银河系中心做匀速圆周运动，推测银河系中心可能存在一个大黑洞，如图1所示，由此可得出该黑洞的半径R为()图1A. B.C. D.解析设黑洞的质量为M，对离银河系r的星体m：Gm，对黑洞表面的物体m：Gm。解得Rr，故C正确。答案C9.(2018·烟台高一检测)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.卫星距离地面的高度为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根据Gm(RH)，得HR，A错误；由Gm，得v，故B正确；卫星运行时受到的万有引力提供向心力N，C错误；由牛顿第二定律Nman得an，而g，故ang，D正确。答案BD10. (2018·济南高一检测)2016年9月15日，我国的空间实验室“天宫二号”在酒泉成功发射。9月16日，“天宫二号”在椭圆轨道的远地点A开始变轨，变轨后在圆轨道上运行，如图2所示，A点离地面高度约为380 km，地球同步卫星离地面高度约为36 000 km。若“天宫二号”变轨前后质量不变，则下列说法正确的是()图2A.“天宫二号”在轨道上运行通过近地点B时速度最大B.“天宫二号”在轨道上运行的周期可能大于在轨道上运行的周期C.“天宫二号”在轨道上运行的周期一定大于24 hD.“天宫二号”在轨道上运行通过A点时的速度一定小于在轨道上运行通过A点时的速度解析“天宫二号”在轨道上运行时，近地点B的速度最大，选项A正确；因为椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，根据开普勒第三定律知“天宫二号”在轨道上运行的周期小于在轨道上运行的周期，选项B错误；地球同步卫星的周期为24 h，“天宫二号”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以“天宫二号”在轨道上运行的周期一定小于24 h，选项C错误；“天宫二号”由轨道上的A点变轨到轨道要加速，做离心运动，轨道变高，所以“天宫二号”在轨道上运行通过A点时的速度一定小于在轨道上运行通过A点时的速度，选项D正确。答案AD11.经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且“双星系统”一般远离其他天体。如图3所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1m232，则可知()图3A.m1、m2做圆周运动的角速度之比为23B.m1、m2做圆周运动的线速度之比为23C.m1做圆周运动的半径为LD.m2做圆周运动的半径为L解析由于T1T2，则相同，A错误；根据F万F向，对m1得Gm1m1r12对m2得Gm2m2r22又r1r2L由得，B正确；r1L，r2L，C正确，D错误，故选B、C。答案BC12. (2018·蚌埠高一检测)北斗卫星的核心功能是导航和定位。据了解，国产北斗技术的导航系统的精准误差不超过2米，是美国GPS(技术6米误差)精准度的3倍。“北斗”系统中两颗质量不相等的工作卫星沿同一轨道绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，如图4所示，若卫星均沿顺时针方向运行，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，AOB60°，则以下判断正确的是()图4A.这两颗卫星的加速度大小相等B.卫星1向后喷气就一定能追上卫星2C.卫星1由位置A运动到位置B所需的时间为 D.卫星1由位置A运动到位置B的过程中地球对卫星的引力做功不为零解析两卫星的轨道半径相同，加速度大小相等，故A正确；卫星1向后喷气时需要加速，所需要的向心力增大，而万有引力不变，卫星将做离心运动，轨道半径增大，不可能追上卫星2，故B错误；物体在地球表面时，重力等于万有引力，则得Gmg，得g，所以T，所以卫星1由A到B所需时间t ，故C正确；因卫星受到的万有引力与速度垂直，故万有引力不做功，D错误。答案AC二、非选择题(共4小题，共40分)13.(7分)我国已启动月球探测计划“嫦娥工程”。如图5为“嫦娥一号”月球探测器飞行路线示意图。图5(1)在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力_(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)结合图中信息，通过推理，可以得出_。A.探测器飞离地球时速度方向指向月球B.探测器经过多次轨道修正，进入预定绕月轨道C.探测器绕地球的旋转方向与绕月球的旋转方向一致D.探测器进入绕月轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道解析(1)根据万有引力定律FG，可知当距离增大时，引力减小。(2)由探测器的飞行路线可以看出，探测器飞离地球时指向月球的前方，当到达月球轨道时与月球“相遇”，故选项A错误；探测器经多次轨道修正后，才进入预定绕月轨道，故选项B正确；探测器绕地球的旋转方向为逆时针方向，绕月球的旋转方向为顺时针方向，故选项C错误；探测器进入绕月轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道，故选项D正确。答案(1)减小(2)BD14. (10分)已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，引力常量为G。如图6所示，A为在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星，B为地球的同步卫星。图6(1)求卫星A运动的速度大小v；(2)求卫星B到地面的高度h。解析(1)对卫星A，由牛顿第二定律得GmA，解得v(2)对卫星B，设它到地面高度为h，同理GmB(Rh)解得hR答案(1)(2)R15.(11分)(2018·邯郸高一检测)某星球的质量约为地球质量的9倍，半径为地球半径的一半，若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为60 m，则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？解析平抛运动水平位移xv0t竖直位移hgt2解以上两式得xv0由重力等于万有引力mgG得g所以()29×36x星x地10 m 答案10 m16.(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7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7(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，根据牛顿第二定律得：Gma物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力Gmg由以上两式得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，根据牛顿第二定律有：Gm(Rh2)，解得：h2R。答案(1)(2)R9