《(新教材)人教版 物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试题》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(新教材)人教版 物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试题(12页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、绝密启用前(新教材)人教版 物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试题本试卷分第卷和第卷两部分,共100分分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分) 1.发现行星运动定律的科学家是()A 第谷B 卡文迪许C 牛顿D 开普勒2.极地卫星(轨道平面经过地球的南北两极)圆轨道的半径为r,周期为2 h赤道卫星(轨道平面为赤道平面)圆轨道半径为4r.则两卫星从距离最近到下一次最近的时间为()AhB 14 hC 16 hD 30 h3.澳大利亚科学家近日宣布,在离地球约14光年的红矮星wolf 1061周围发现了三颗行星b、c、d,它们的公转周期分别是5天、18天、67天,公转
2、轨道可视为圆,如图所示.已知万有引力常量为G.下列说法不正确的是()A 可求出b、c的公转半径之比B 可求出c、d的向心加速度之比C 若已知c的公转半径,可求出红矮星的质量D 若已知c的公转半径,可求出红矮星的密度4.我国成功发射“一箭20星”,在火箭上升的过程中分批释放卫星,使卫星分别进入离地200600 km高的轨道轨道均视为圆轨道,下列说法正确的是()A 离地近的卫星比离地远的卫星运动速率小B 离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度小C 上述卫星的角速度均大于地球自转的角速度D 同一轨道上的卫星受到的万有引力大小一定相同5.物理学发展历史中,在前人研究基础上经过多年的尝试性计算,首先发表行
3、星运动的三个定律的科学家是()A 哥白尼B 第谷C 伽利略D 开普勒6.我国的人造卫星围绕地球的运动,有近地点和远地点,由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点的运动速率小,如果近地点距地心距离为R1,远地点距地心距离为R2,则该卫星在远地点运动速率和近地点运动的速率之比为()ABCD7.已知地球半径为R,将一物体从地面发射至离地面高h处时,物体所受万有引力减少到原来的一半,则h为()ARB 2RCRDR8.引力波现在终于被人们用实验证实,爱因斯坦的预言成为科学真理.早在70年代就有科学家发现,高速转动的双星可能由于辐射引力波而使星体质量缓慢变小,观测到周期在缓慢减小,则该双星间的距离将(
4、)A 变大B 变小C 不变D 可能变大也可能变小9.现代观测表明,由于引力作用,恒星有“聚集”的特点,众多的恒星组成了不同层次的恒星系统,最简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星,事实上,冥王星也是和另一星体构成双星,如图所示,这两颗行星m1、m2各以一定速率绕它们连线上某一中心O匀速转动,这样才不至于因万有引力作用而吸引在一起,现测出双星间的距离始终为L,且它们做匀速圆周运动的半径r1与r2之比为32,则()A 它们的角速度大小之比为23B 它们的线速度大小之比为32C 它们的质量之比为32D 它们的周期之比为2310.重力是由万有引力产生的,以下说法中正确的是()A 同一物体在地球上任何地方其
5、重力都一样B 物体从地球表面移到空中,其重力变大C 同一物体在赤道上的重力比在两极处小些D 绕地球做圆周运动的飞船中的物体处于失重状态,不受地球的引力二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分) 11.(多选)根据开普勒定律,我们可以推出的正确结论有()A 人造地球卫星的轨道都是椭圆,地球在椭圆的一个焦点上B 同一卫星离地球越远,速率越小C 不同卫星,轨道越大周期越大D 同一卫星绕不同的行星运行,的值都相同12.(多选)对于公式m,下列说法中正确的是()A 式中的m0是物体以速度v运动时的质量B 当物体的运动速度v0时,物体的质量mm0,即物体的质量改变了,故经典力学不再适用C 当物体以较
6、小速度运动时,质量变化十分微弱,经典力学理论仍然适用,只有当物体以接近光速的速度运动时,质量变化才明显,故经典力学适用于低速运动,而不适用于高速运动D 通常由于物体的运动速度很小,故质量的变化引不起我们的感觉在分析地球上物体的运动时,不必考虑质量的变化13.(多选)两颗靠得很近的天体称为双星,它们以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动,这样就不至于由于引力作用而吸引在一起,则下述物理量中,与它们的质量成反比的是()A 线速度B 角速度C 向心加速度D 转动半径14.(多选)宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不会因为万有引力的作用而吸引到一起.如
7、图所示,某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比rArB12,则两颗天体的()A 质量之比mAmB21B 角速度之比AB12C 线速度大小之比vAvB12D 向心力大小之比FAFB21分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分) 15.由于银河系外某双黑洞系统的合并,美国国家科学基金会(NSF)宣布人类首次直接探测到了引力波,印证了爱因斯坦的预言.其实中国重大引力波探测工程“天琴计划”也已经正式启动,“天琴计划”的其中一个阶段就是需要发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测,假设我国发射的其中一颗高轨卫星以速度v沿圆形轨道环绕地球做匀速圆周运动,其周期为T,地
8、球半径为R,引力常量为G,根据以上所给条件,试求:(1)地球的质量M.(2)地球的平均密度.(球体体积VR3)16.已知行星的下列数据:引力常量为G.(1)行星表面的重力加速度g;(2)行星半径R;(3)卫星A与行星两球心间的距离r;(4)行星的第一宇宙速度v1;(5)行星附近的卫星绕行星运动的周期T1;(6)卫星A绕行星运动的周期T2;(7)卫星A绕行星运动的速度v2;(8)卫星A绕行星运动的角速度.试选取适当的数据估算行星的质量(要求至少写出三种方法)17.如图是在同一平面不同轨道上同向运行的两颗人造地球卫星.设它们运行的周期分别是T1、T2(T1T2),且某时刻两卫星相距最近.问:(1)
9、两卫星再次相距最近的时间是多少?(2)两卫星相距最远的时间是多少?18.经过观察,科学家在宇宙中发现许多双星系统,一般双星系统距离其它星体很远,可以当作孤立系统处理,若双星系统中每个星体的质量都是M,两者相距为L(远大于星体半径),它们正绕着两者连线的中点做圆周运动(1)试计算该双星系统的运动周期T计算(2)若实际观察到的运动周期为T观测,且T观测T计算1(N0),为了解释T观测与T计算的不同,目前有理论认为,宇宙中可能存在观测不到的暗物质,假定有一部分暗物质对双星运动产生影响,该部分物质的作用等效于暗物质集中在双星连线的中点,试证明暗物体的质量M与星体的质量M之比.答案1.【答案】D【解析】
10、发现行星运动定律的科学家是开普勒,故选D.2.【答案】C【解析】卫星绕地球做圆周运动由万有引力提供向心力,据此有GmR可得,由此可知,赤道卫星轨道半径是极地卫星轨道半径的4倍,其运行周期是极地卫星周期的8倍,即赤道卫星的周期T28T116 h因为卫星做圆周运动,相距最近位置根据圆周的对称性可知,有两个位置,其两位置间的时间差为每个卫星周期的,因为极地卫星周期为2 h,其半周期为1 h,赤道卫星周期为16 h,其半周期为8 h,所以在赤道卫星运转8 h的过程中,极地卫星运转刚好是4个周期,故由第一次相距最近到第二次相距最近的时间为赤道卫星运转1个周期的时间即t16 h故选C.3.【答案】D【解析
11、】行星b、c的周期分别为5天、18天,均做匀速圆周运动,根据开普勒第三定律公式k,可以求解出轨道半径之比,选项A正确;根据万有引力等于向心力列式,对行星c、d,有Gman,故可以求解出c、d的向心加速度之比,选项B正确;已知c的公转半径和周期,根据牛顿第二定律,有Gmr,可以求解出红矮星的质量,但不知道红矮星的体积,无法求解红矮星的密度,选项C正确,D错误.4.【答案】C【解析】同步卫星的轨道高度约为 36 000 千米卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gm,解得:v,故离地近的卫星比离地远的卫星运动速率大;A错误;卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gma,解得:a,故离地近的
12、卫星比离地远的卫星向心加速度大,B错误;卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gm2r,解得:.同步卫星的角速度等于地球自转的角速度,同步卫星的轨道高度约为 36 000 千米,卫星分别进入离地200600 km高的轨道,是近地轨道,故角速度大于地球自转的角速度,C正确;由于卫星的质量不一定相等,故同一轨道上的卫星受到的万有引力大小不一定相等,D错误;故选C.5.【答案】D【解析】哥白尼提出了日心说,第谷对行星进行了大量的观察和记录,开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律,选项D正确,A、B、C错误.6.【答案】B【解析】由开普勒第二定律:行星与太阳的连线在相等时间内扫过的
13、面积相等即rmvc(常数),所以v,v近v远R2R1.7.【答案】D【解析】根据万有引力定律,FG,FGF,可得h(1)R.8.【答案】B9.【答案】B【解析】双星的角速度和周期都相同,故A、D均错;由m12r1,m22r2,解得m1m2r2r123,C错误由vr知,v1v2r1r232,B正确10.【答案】C【解析】不同的地方,由于重力加速度不同,导致重力不同,在地球表面随着纬度越高,重力加速度越大,则重力越大,所以同一物体在赤道上的重力比在两极处小些故A错误,C正确;物体从地球表面移到空中,重力加速度变小,则重力变小,故B错误;飞船绕地球作匀速圆周运动,受地球的引力提供向心力,故D错误11
14、.【答案】ABC【解析】由开普勒三定律知A、B、C均正确,注意开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星,有常量12.【答案】CD【解析】公式中m0是物体的静止质量,m是物体以速度v运动时的质量,A错由公式可知,只有当v接近光速时,物体的质量变化才明显,一般情况下物体的质量变化十分微小,故经典力学仍然适用,故B错,C、D正确13.【答案】ACD【解析】双星的角速度相等,根据Gmr12,GMr22得:m1r1Mr2,知它们的质量与转动的半径成反比线速度vr,则线速度之比等于转动半径之比,所以质量与线速度成反比故A、D正确,B错误根据ar2知,角速度相等,则向心加速度之比等于半径之比,质量与半径成反比,则质量与向心加速度成反比故C正确14.【答案】AC【解析】双星都绕O点做匀速圆周运动,由两者之间的万有引力提供向心力,角速度相等,设为.根据牛顿第二定律,对A星:GmA2rA对B星:GmB2rB