高中物理人教版必修2练习：第六章 万有引力与航天 章末检测 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第六章 万有引力与航天 章末检测 word版含解析

章末检测 [时间：90分钟 满分：100分] 一、单项选择题(共 6小题，每小题 4分，共 24分) 1．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献， 下列说法正确的是( ) A．开普勒进行了“月—地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律的结论 B．哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律 C．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律 D．牛顿发现了万有引力定律 2．某物体在地面上受到地球对它的万有引力为 F，为使此物体受到的引力减小到 F 4 ，应把此物 体置于距地面的高度为(R指地球半径)( ) A．R B．2R C．4R D．8R 3.不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾．如图 1所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示 意图，对此有如下说法，正确的是( ) 图 1 A．离地越低的太空垃圾运行周期越大 B．离地越高的太空垃圾运行角速度越小 C．由公式 v＝ gr得，离地越高的太空垃圾运行速率越大 D．太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞 4．(2015·江苏单科·3)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 1 20 ，该中心恒星与太阳的质量比约为( ) A. 1 10 B．1 C．5 D．10 5．已知引力常量 G，在下列给出的情景中，能根据测量数据求出月球密度的是( ) A．在月球表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度 H和时间 t B．发射一颗贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期 T C．观察月球绕地球的圆周运动，测出月球的直径 D和月球绕地球运行的周期 T D．发射一颗绕月球做匀速圆周运动的卫星，测出卫星离月球表面的高度 H和卫星的周期 T 6.“嫦娥”一号探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200 km 的 P点进行第一次 “刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图 2所示．之后，卫星在 P点经 过几次“刹车制动”，最终在距月球表面 200 km 的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．用 T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ的周期，用 a1、a2、a3分别表示卫星 沿三个轨道运动到 P点的加速度，则下面说法正确的是( ) 图 2 A．T1>T2>T3 B．T1a2>a3 D．a1T2>T3，A项正确， B项错误；不管沿哪一轨道运动到 P 点，卫星所受月球的引力都相等，由牛顿第二定律得 a1 ＝a2＝a3，故 C、D项均错误．] 7．BCD [若卫星在 a 轨道上，则万有引力可分解为两个分力，一个是向心力，一个是指向赤 道平面的力，卫星不稳定，故 A错误；对 b、c 轨道，其圆心是地心 ，万有引力无分力，故 B、 C正确；同步卫星一定在赤道正上方，故 D正确．] 8．ABC [由黄金代换式 GMm R2 ＝mg可求出月球的质量，代入密度公式可求出月球的密度，由 GMm R＋h2 ＝m v2 R＋h ＝ma可求出卫星所在处的加速度和卫星的线速度，因为卫星的质量未知，故 没法求卫星所需的向心力．] 9．CD [设月球质量为 M，卫星质量为 m，在月球表面上，万有引力约等于其重力有： GMm R2 ＝mg，卫星在高为 h的轨道上运行时，万有引力提供向心力有： GMm R＋h2 ＝mg′＝m v2 R＋h ＝mω2(R ＋h)＝m4π 2 T2 (R＋h)，由上二式算出 g′、v、ω、T可知 A、B错，C、D正确．所以本题选择 C、 D.] 10．AB [由 T＝2πR v 可得：R＝vT 2π ，A正确；由 GMm R2 ＝m v2 R 可得：M ＝ v3T 2πG ，C错误；由 M＝ 4 3 πR3ρ得：ρ＝ 3π GT2 ，B正确；由 GMm R2 ＝mg得：g＝2πv T ，D错误．] 11. 3 4 3 4 4 12．60 235.2 3.92 150 解析 人到火星上去后质量不变，仍为 60 kg；根据 mg＝GMm R2 ，则 g＝GM R2 ，所以 g 火 g 地 ＝ M 火 M 地 R 2 地 R 2 火 ＝ 1 10 ×22＝0.4，所以 g 火＝9.8×0.4 m/s2＝3.92 m/s2，人的重力为 mg 火＝60×3.92 N＝235.2 N， 在地球表面上可举起 60 kg 杠铃的人，到火星上用同样的力，可以举起质量为 m′＝ mg 地 g 火 ＝ 60×2.5 kg＝150 kg. 13．(1)v 20 2h (2)v0 R 2h 解析 (1)设该星球表面的重力加速度为 g′，物体做竖直上抛运动，由题意知 v 20 ＝2g′h，得 g′＝ v 20 2h . (2)卫星贴近星球表面运行，则有 mg′＝mv2 R ， 得 v＝ g′R＝v0 R 2h . 14.4π 2r3 T2G 解析 设两颗恒星的质量分别为 m1、m2，做圆周运动的半径分别为 r1、r2，角速度分别为ω1、 ω2.根据题意有ω1＝ω2① r1＋r2＝r② 根据万有引力定律和牛顿第二定律，有 Gm1m2 r2 ＝m1ω 21 r1③ Gm1m2 r2 ＝m2ω 22 r2④ 联立以上各式解得 r1＝ m2r m1＋m2 ⑤ 根据角速度与周期的关系知ω1＝ω2＝ 2π T ⑥ 联立③⑤⑥式解得这个双星系统的总质量 m1＋m2＝ 4π2r3 GT2 15．(1) 3π GT 20 (2)2πr R0 r g 解析 (1)设月球质量为 m，卫星质量为 m′，月球的半径为 Rm，对于绕月球表面飞行的卫星， 由万有引力提供向心力有 Gmm′ R 2m ＝m′4π2 T 20 Rm，解得 m＝4π2R 3m GT 20 又根据ρ＝ m 4 3 πR 3m 解得ρ＝ 3π GT 20 . (2)设地球的质量为 M，对于在地球表面的物体 m 表有 GMm 表 R 20 ＝m 表g，即 GM＝R 20 g 月球绕地球做圆周运动的向心力来自地球引力 即 GMm r2 ＝mr4π 2 T2 ，解得 T＝2πr R0 r g . 16．(1)2π R＋h3 gR2 (2) 2π gR2 R＋h3 －ω0 解析 (1)由万有引力定律和牛顿第二定律得 G Mm R＋h2 ＝m4π 2 T 2B (R＋h)① GMm R2 ＝mg② 联立①②解得 TB＝2π R＋h3 gR2 .③ (2)由题意得(ωB－ω0)t＝2π④ 由③得ωB＝ gR2 R＋h3 .⑤ 代入④得 t＝ 2π gR2 R＋h3 －ω0 .