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1、第6章万有引力与航天单元综合测评(时间：90分钟满分：100分)第卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分请将答案填写在答题栏内)1下述说法中正确的有()A一天24 h，太阳以地球为中心转动一周是公认的事实B由开普勒定律可知，各行星都分别在以太阳为圆心的各圆周上做匀速圆周运动C太阳系的八颗行星中，水星离太阳最近，由开普勒第三定律可知其运动周期最小D月球也是行星，它绕太阳一周需一个月的时间解析：地心说是错误的，故A错；月球是地球的卫星，绕地球一周的周期是一个月，故D错；由开普勒定律可知B错，C正确，故答案选C.答案：C2由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀
2、速圆周运动对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是()A向心力都指向地心B速度等于第一宇宙速度C加速度等于重力加速度D周期与地球自转的周期相等解析：本题重点考查了地球上的物体做匀速圆周运动的知识由于地球上的物体随着地球的自转做圆周运动，则其周期与地球的自转周期相同，D正确，不同纬度处的物体的轨道平面是不相同的，如图，m处的物体的向心力指向O点，选项A错误；由于第一宇宙速度是围绕地球运行时，轨道半径最小时的速度，即在地表处围绕地球运行的卫星的速度，则选项B错误；由图可知，向心力只是万有引力的一个分量，另一个分量是重力，因此加速度不等于重力加速度，选项C错误答案：D3设地球半径为R，第一宇宙
3、速度为v，则在地球上以2v的速度发射一卫星，则此卫星将()A在离地球表面2R的轨道运行B在离地球表面R的轨道运行C将脱离地球绕太阳运行成为一行星D将脱离太阳成为一恒星解析：地球第一宇宙速度为7.9 km/s，若以2v15.8 km/s的速度发射，则11.2 km/s2v16.7 km/s，所以将脱离地球绕太阳运行成为一行星答案：C4(多选题)可以发射一颗这样的人造地球卫星，使其圆轨道 ()A与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C与地球表面上的赤道线是共面同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D与地球表面上的赤道线是共面同心圆，但卫星相对地球表面
4、是运动的解析：人造卫星绕地球做圆周运动所需的向心力是万有引力提供的，人造卫星受地球的引力一定指向地心，所以任何人造卫星的稳定轨道平面都是通过地心的A选项所述的卫星不能满足这个条件，A错B选项所述的卫星虽然满足这个条件，但是由于地球在自转，经线所决定的平面也在转动，这样的卫星又不可能有与地球自转同方向的速度，所以不可能始终在某一经线所决定的平面内，如图所示，故B项也错无论高低如何，轨道平面与地球赤道平面重合的卫星都是存在的，C选项所述卫星就是地球同步卫星，而D项所述卫星不是同步卫星，故C、D项都对答案：CD5宇宙飞船到了月球上空后以速度v绕月球做圆周运动，如图所示，为了使飞船落在月球上的B点，在
5、轨道A点，火箭发动器在短时间内发动，向外喷射高温燃气，喷气的方向应当是()A与v的方向一致B与v的方向相反C垂直v的方向向右 D垂直v的方向向左解析：因为要使飞船做向心运动，只有减小速度，这样需要的向心力减小，而此时万有引力大于所需向心力，所以只有向前喷气，使v减小，从而做向心运动，落到B点，故A正确答案：A6不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾如图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()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解析：设地球质量为M
6、，垃圾质量为m，垃圾的轨道半径为r.由牛顿第二定律可得：Gm()2r，垃圾的运行周期：T2，由于、G、M是常数，所以离地越低的太空垃圾运行周期越小，故A错误；由牛顿第二定律可得：Gm2r，垃圾运行的角速度，由于G、M是常数，所以离地越高的垃圾的角速度越小，故B正确；由牛顿第二定律可得：Gm，垃圾运行的线速度v，由于G、M是常数，所以离地越高的垃圾线速度越小，故C错误；由线速度公式v可知，在同一轨道上的航天器与太空垃圾线速度相同，如果它们绕地球飞行的运转方向相同，它们不会碰撞，故D错误答案：B7原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享了2009年度的诺贝
7、尔物理学奖早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”假设“高锟星”为均匀的球体，其质量为地球质量的，半径为地球半径的，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面重力加速度的()A. B.C. D.解析：根据黄金代换式g，并利用题设条件，可求出C项正确答案：C8卫星在到达预定的圆周轨道之前，运载火箭的最后一节火箭仍和卫星连接在一起(卫星在前，火箭在后)，先在大气层外某一轨道a上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使卫星加速并实现星箭脱离，最后卫星到达预定轨道b，关于星箭脱离后，下列说法正确的是()A预定轨道b比某一轨道a
8、离地面更高，卫星速度比脱离前大B预定轨道b比某一轨道a离地面更低，卫星的运行周期变小C预定轨道b比某一轨道a离地面更高，卫星的向心加速度变小D卫星和火箭仍在同一轨道上运动，卫星的速度比火箭大解析：火箭与卫星脱离时，使卫星加速，此时Gm，卫星将做离心运动，到达比a更高的预定轨道；由Gman得an，即r越大，卫星的向心加速度越小答案：C9. “神舟十号”绕地球做匀速圆周运动的过程中，下列事件不可能发生的是()A航天员在轨道舱内能利用弹簧拉力器进行体能锻炼B悬浮在轨道舱内的水呈现圆球状C航天员出舱后，手中举起的五星红旗迎风飘扬D从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的线速度相等解析：“神舟十号”在绕地
9、球做匀速圆周运动的过程中处于完全失重状态，在该状态下，一切由重力产生的物理现象都将消失，靠重力才能使用的仪器也不能使用；弹簧拉力器不是靠重力工作的，其工作原理与其本身劲度系数有关，所以即使其处于完全失重状态也不影响使用，选项A可能发生，不符合题意；悬浮在轨道舱内的水不受重力的影响，其在液体表面张力的作用下会呈现圆球状，所以选项B可能发生，不符合题意；太空中无空气也就无风，五星红旗不可能迎风飘扬，选项C符合题意；从飞船舱外自由释放的伴飞小卫星与飞船的轨道半径相同，线速度相等，选项D可能发生，不符合题意本题答案为C.答案：C10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，绕球心连线
10、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，则下列说法错误的是()A双星间的万有引力减小B双星做圆周运动的角速度增大C双星做圆周运动的周期增大D双星做圆周运动的半径增大解析：距离增大万有引力减小，A正确；由m1r12m2r22及r1r2r得r1，r2，可知D正确FGm1r12m2r22，r增大F减小，因r1增大，故减小，B错；由T知C正确答案：B11下面是地球、火星的有关情况比较.星球地球火星公转半径1.5108 km2.25108 km自转周期23时56分24时37分表面温度15 100 0 大气主要成分78%的N2,21%的O2约9
11、5%的CO2根据以上信息，关于地球及火星(行星的运动可看做圆周运动)，下列推测正确的是()A地球公转的线速度小于火星公转的线速度B地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度C地球的自转角速度小于火星的自转角速度D地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度解析：地球和火星都绕太阳公转，由Gm，得v ，地球公转的半径小，故地球公转的线速度大，A项错误；由Gma，得地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度，B项正确；地球自转周期小于火星，由得地球的自转角速度大于火星的自转角速度，C项错误；由于题目没有给出地球和火星的质量及相应的半径，故不能比较它们表面的重力加速度，D项错误答案：B12(多选
12、题)下表是卫星发射的几组数据，其中发射速度v0是燃料燃烧完毕时火箭具有的速度，之后火箭带着卫星依靠惯性继续上升，到达指定高度h后再星箭分离，分离后的卫星以环绕速度v绕地球运动根据发射过程和表格中的数据，下面哪些说法是正确的()卫星离地面高度h(km)环绕速度v(km/s)发射速度v0(km/s)07.917.912007.788.025007.618.1910007.358.4250005.529.48011.18A.不计空气阻力，在火箭依靠惯性上升的过程中机械能守恒B离地越高的卫星机械能越大C离地越高的卫星环绕周期越大D当发射速度达到11.18 km/s时，卫星能脱离地球到达宇宙的任何地方解
13、析：由机械能守恒定律知，A正确对B选项，由于卫星的机械能除了与高度有关外，还与质量有关，所以是错误的；由Gmr知，离地面越高的卫星周期越大，C正确；从列表中可以看出，11.18 km/s的发射速度是第二宇宙速度，此速度是使卫星脱离地球围绕太阳运转，成为太阳的人造行星的最小发射速度，但逃逸不出太阳系，D错误答案：AC第卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题共4小题，共52分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)“嫦娥三号”探测器在西昌发射中心发射成功“嫦娥三号”经过几次成功变轨以后，探测器状态极其良
14、好，成功进入绕月轨道“嫦娥三号”探测器在月球表面预选着陆区域成功着陆，标志我国已成为世界上第三个实现地外天体软着陆的国家设“嫦娥三号”探测器环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球表面的重力加速度为g、月球半径为R，引力常量为G，则(1)探测器绕月球运动的向心加速度为多大；(2)探测器绕月球运动的周期为多大解析：(1)对于月球表面附近的物体有mg根据牛顿第二定律有ma解得a(2)万有引力提供探测器做匀速圆周运动的向心力有m()2(Rh)解得T2.答案：(1)(2)214(13分)晴天晚上，人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内，一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面，卫星自西向东运动，春分期间太阳垂直射向赤道，赤道上某处的人在日落后8小时时在西边的地平线附近恰能看到它，之后极快地变暗而看不到了，已知地球的半径R地6.4106 m地面上的重力加速度为10 m/s2.估算：(答案要求精确到两位有效数字)(1)卫星轨道离地面的高度；(2)卫星的速度大小解析：(1)根据题意作出如图所示由题意得AOA120，BOA60，由此得卫星的轨道半径r2R地，卫星距地面的高度hR地6.4106 m，(2)由万有引力提供向心力得，由于地球表面的重力加速度g，由得v m/s5.7103 m/s. 答案：(1)6.4106 m
