2022年高中物理第章万有引力与航天章末综合测评沪科版必修 .pdf

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1、1 章末综合测评 (五) ( 时间： 60 分钟满分： 100 分) 一、选择题 ( 本题共 10 小题，每小题6 分在每小题给出的四个选项中，第17 题只有一项符合题目要求，第810 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在物理学建立、 发展的过程中， 许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是( ) A德国天文学家开普勒对他的导师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律B英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量C伽利略用“月地检验”证实了万有引力定律的

2、正确性D牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上【解析】根据物理学史可知C错，A、B、D正确【答案】C 2(2015江苏高考) 过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b ”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕“51 peg b ”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4 天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的120. 该中心恒星与太阳的质量比约为 ( ) A.110B 1 C5 D 10 【解析】行星绕中心恒星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得GMmr2m42T2r，则M1M2r1r23T2T1212033654

3、21，选项 B正确【答案】B 3(2015北京高考) 假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么( ) A地球公转周期大于火星的周期公转B地球公转的线速度小于火星公转的线速度C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度【解析】根据GMmr2m2T2rmv2rmanm2r得，公转周期T2r3GM，故地球名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 公转

4、的周期较小，选项A错误；公转线速度vGMr，故地球公转的线速度较大，选项B错误；公转加速度anGMr2，故地球公转的加速度较大，选项 C错误；公转角速度GMr3，故地球公转的角速度较大，选项D正确【答案】D 4如图 1 所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是( ) 图 1 A物体A和卫星C具有相同大小的线速度B物体A和卫星C具有相同大小的加速度C卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定不相同D可能出现在每天的某一时刻卫星B在A的正上方【解析】

5、物体A和卫星B、C周期相同，故物体A和卫星C角速度相同， 但半径不同，根据vR可知二者线速度不同，A项错；根据aR2可知，物体A和卫星C向心加速度不同， B项错；根据牛顿第二定律，卫星B和卫星C在P点的加速度aGMr2，故两卫星在P点的加速度相同，C项错误；对于D选项，物体A是匀速圆周运动，线速度大小不变，角速度不变，而卫星B的线速度是变化的，近地点最大，远地点最小，即角速度发生变化，而周期相等，所以如图所示开始转动一周的过程中，会出现A先追上B，后又被B落下，一个周期后A和B都回到自己的起点所以可能出现： 在每天的某一时刻卫星B在A的正上方， 则D正确【答案】D 5同步卫星位于赤道上方，相对

6、地面静止不动如果地球半径为R，自转角速度为，地球表面的重力加速度为g. 那么，同步卫星绕地球的运行速度为( ) 【导学号：02690068】A.RgB.RgC. R2gD.3R2g名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 【解析】同步卫星的向心力等于地球对它的万有引力GMmr2m2r，故卫星的轨道半径r3GM2. 物体在地球表面的重力约等于所受地球的万有引力GMmR2mg，即GMgR2. 所以同步卫星的运行速度vr3g

7、R223gR2，D正确【答案】D 6宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( ) A双星相互间的万有引力增大B双星做圆周运动的角速度不变C双星做圆周运动的周期增大D双星做圆周运动的速度增大【解析】双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律，FGm1m2L2，知万有引力减小，故A 错误根据Gm1m2L2m1r12，Gm1m2L2m2r22，知m1r1m2r2，v1r1，v2r2，轨道半径之比等于质量的反比，双星间的距离变大，则双星的轨道

8、半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小，周期变大，线速度变小，故B、D错误， C正确【答案】C 7恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”中子星中子星的半径较小，一般在 7 20 km，但它的密度大得惊人若某中子星的半径为10 km，密度为1.2 1017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) 【导学号： 02690069】A7.9 km/s B 16.7 km/s C2.9 104 km/s D 5.8 104 km/s 【解析】中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径近似地认为是该中子星的球半径，且中子星对卫星的万有引力充当向

9、心力，由GMmr2mv2r，得vGMr，又MV4r33，得vr4G3110443.146.6710111.2 10173 m/s 5.8 107 m/s 5.8 104 km/s. 故选 D. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 【答案】D 8北京时间2005 年 7 月 4 日下午 1 时 52 分( 美国东部时间7 月 4 日凌晨 1 时 52 分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱， 实现了人

10、类历史上第一次对彗星的“大对撞”， 如图 2 所示 假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为 5.74 年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( ) 图 2 A绕太阳运动的角速度不变B近日点处线速度大于远日点处线速度C近日点处加速度大于远日点处加速度D其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数【解析】由开普勒第二定律知近日点处线速度大于远日点处线速度，B正确；由开普勒第三定律可知D正确；由万有引力提供向心力得C正确【答案】BCD 92013 年 6 月 11 日 17 时 38 分，我国利用“神舟十号”飞船将聂海胜、张晓光、王亚平三名宇航员

11、送入太空设宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，能计算出的物理量是( ) 图 3 A地球的质量B地球的平均密度C飞船所需的向心力D飞船线速度的大小【解析】由GMmRH2m42T2(RH)，可得：M42RH3GT2，选项 A可求出；又根据 M43R3，选项 B可求出；根据v2RHT，选项 D可求出；由于飞船的质量未知，所以无法确定飞船的向心力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - -

12、- - - - - - 5 【答案】ABD 10迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581 ”运行的行星“ G1 581c”却很值得我们期待该行星的温度在0 到 40 之间，质量是地球的 6 倍、直径是地球的1.5 倍，公转周期为13 个地球日 “Gliese581 ”的质量是太阳质量的 0.31 倍设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则( ) A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B如果人到了该行星，其体重是地球上的223倍C该行星与“ Gliese581 ”的距离是日地距离的13365倍D由于该行星公转速度比地球大，地

13、球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化【解析】解题关键是明确中心天体对行星的万有引力提供了行星的向心力，对行星的卫星有GMmr2mv2r，得vGMr，将质量关系和半径关系代入得第一宇宙速度关系为v行v地2，选项 A错误；由GMmr2mg得，人在该行星上的体重是地球上的223倍，选项B正确；对行星应用万有引力定律GMmr2mr42T2，得r3GMT242，r1r23M1M2T21T2230.311323652，选项 C错误根据爱因斯坦的狭义相对论可判 D选项正确【答案】BD 二、非选择题(共 3 小题，共 40 分) 11(12 分) 已知太阳的质量为M，地球的质量为m1，月球的质量为m2

14、，当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球之间，如图4 所示设月球到太阳的距离为a，地球到月球的距离为b，则太阳对地球的引力F1和对月球的吸引力F2的大小之比为多少？图 4 【解析】由太阳对行星的引力满足Fmr2知太阳对地球的引力名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 6 F1GMm1ab2太阳对月球的引力F2GMm2a2故F1/F2m1a2m2ab2. 【答案】m1a2m2ab212(12

15、 分)2007 年 10 月 24 日 18 时，“嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12 小时椭圆轨道 24 小时椭圆轨道 48小时椭圆轨道地月转移轨道.11月 5 日 11 时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12 小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道 . 如图5 所示已知月球半径为R. 图 5 (1) 请回答：“嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2) 写出月球表面重力加速度的表达式【解析】(1) 加速(2) 设月球表面的重力加速度为g月，在月球表面有GMmR2mg月卫星在极月

16、圆轨道有GMmRh2m(2T)2(Rh) 解得g月42Rh3T2R2. 【答案】(1) 加速(2)42Rh3T2R213(16 分) 我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星500”的实验活动假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径的12，质量是地球质量的19. 已知地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R， 忽略火星以及地球自转的影响，求：【导学号： 02690070】(1) 火星表面的重力加速度g的大小；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页

17、- - - - - - - - - 7 (2) 王跃登陆火星后，经测量发现火星上一昼夜的时间为t，如果要发射一颗火星的同步卫星，它正常运行时距离火星表面将有多远？【解析】(1) 在地球表面，万有引力与重力相等，GMm0R2m0g对火星GMm0R2m0g联立解得g49g. (2) 火星的同步卫星做匀速圆周运动的向心力由火星的万有引力提供，且运行周期与火星自转周期相同设卫星离火星表面的高度为h，则GMm0Rh2m0(2t)2(Rh) 解出同步卫星离火星表面高度h3gR2t236212R. 【答案】(1)49g(2)3gR2t236212R名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -