2022-2023学年人教版（2019）必修二第七章 万有引力与宇宙运动 单元测试卷（含答案）

第七章 万有引力与宇宙运动 单元测试卷 学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1、在太阳系中，若火星轨道的半长轴为a，公转周期为T，则下列关系正确的是( ) A. B. C. D. 2、已知第一宇宙速度为7.9km/s，第二宇宙速度为11.2 km/s。一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星，其轨道半径为地球半径的2倍，则该卫星的线速度( ) A.一定小于7.9km/s B.一定等于7.9km/s C.一定大于7.9km/s D.介于7.9 km/s-11.2 km/s之间 3、两个质点相距r时，它们之间的万有引力为F，若它们间的距离缩短为，其中一个质点的质量变为原来的2倍，另一质点质量保持不变，则它们之间的万有引力为( ) A.2F B.4F C.8F D.16F 4、如图，为火星与太阳连线在相等时间内扫过的任意三个面积，由开普勒行星运动定律可知( ) A. B. C. D. 5、2021年4月29日，中国空间站“天和”核心舱发射升空，准确进入预定轨道。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆形轨道，轨道半径约为6800km，核心舱绕地球飞行的速度约为7.7km/s。发射升空过程中，核心舱与地球之间的万有引力( ) A.变小 B.变大 C.先变大后变小 D.先变小后变大 6、如图所示，某行星甲位于椭圆轨道I的一个焦点C上，卫星乙仅受甲的万有引力作用沿椭圆轨道I逆时针运动（甲、乙均视为质点），已知。卫星乙在某一时刻经过A点时变轨进入以C为圆心的圆形轨道Ⅱ做匀速圆周运动，以下说法正确的是( ) A.卫星乙在轨道I上的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能 B.卫星乙在轨道I上运动时，从D到E的时间大于从E到A的时间 C.卫星乙在轨道I上的运行周期是在轨道Ⅱ上运行周期的27倍 D.卫星乙在两个轨道运动时，经过A点的加速度大小不相等 7、如果真空中的光速为，当一个物体的运动速度为时，质量为3kg，当它的速度为时，其质量是（  ） A.2.25kg B.2.50kg C.3.00kg D.2.10kg 8、相对论已成为迄今人们认知并描述高速世界的最好理论工具。创建相对论的科学家是( ) A.牛顿 B.伽利略 C.开普勒 D.爱因斯坦 9、经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是( ) A. B. C. D. 10、经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是( ) A. B. C. D. 二、填空题 11、我国计划在南京建立国际领先的大科学工程装置——“强流高亮度超导质子源”.超导直线加速器将质子加速至0.9倍光速以上，加速过程中，质子的能量增加，则质子的质量________(选填“增加”“不变”或“减小”)，其物质波波长________(选填“增加”“不变”或“减小”). 12、2020年4月16日，“玉兔二号”月球车在月球表面按时开启第十七个月昼新一轮的探索旅程。“玉兔二号”月球车在月球表面受到月球引力为F，则“玉兔二号”月球车随“嫦娥四号”探测器登陆月球前在距离月球表面高度为月球半径3倍时，受月球引力为______。 13、若宇航员在月球表面附近自高h处以初速度水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L。已知月球半径为R，万有引力常量为G。则月球表面的重力加速度___________，月球的质量___________。 14、如果把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动，轨道平均半径约为，已知万有引力常量，则可估算出太阳的质量大约是________kg（结果取一位有效数字） 三、计算题 15、地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆（如图）。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年左右。 （1）请根据开普勒行星运动定律估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的多少倍。 （2）若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，请比较哪个速度大，并求得哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比。 16、2016年8月16日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，并进入预定圆轨道。已知“墨子号”卫星的质量为m，其运行轨道离地面的高度为h，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G。求: （1）“墨子号”卫星的向心力大小； （2）地球的质量。 四、实验题 17、我国航天计划的下一个目标是登上月球，当飞船靠近月球表面的圆形轨道绕行几圈后登陆月球，飞船上备有以下实验器材： A．计时表一只； B．弹簧测力计一个； C．已知质量为m的物体一个； D．天平一只（附砝码一盒）。 已知宇航员在绕行时以及着陆后各做了一次测量，依据测量的数据，可求出月球的半径R及月球的质量M（已知万有引力常量为G）。 （1）两次测量所选用的器材分别为 、 和 。（填选项符号） （2）两次测量的物理量是 和 。 （3）试用所给物理量的符号分别写出月球半径R和质量M的表达式R＝ ，M＝ 。 参考答案 1、答案：D 解析：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，也就是开普勒第三定律，是开普勒发现的，即，则，故D正确。 故选D。 2、答案：A 解析：第一宇宙速度为，是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度，依据引力提供向心力，则有：，因其轨道半径为地球半径的2倍，即，因此该卫星的线速度一定小于7.9km/s。故A正确，BCD错误。 3、答案：C 解析：两个质点相距r时，它们之间的万有引力为，若它们间的距离缩短为，其中一个质点的质量变为原来的2倍，则它们之间的万有引力为，故C正确，ABD错误。 故选：C。 4、答案：D 解析：根据开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等，则有，故选D。 5、答案：A 解析：发射升空过程中，核心舱相对地球表面的高度H越来越大，设地球的质量为M，地球的半径为R，核心舱的质量为m，核心舱与地球之间的万有引力为 可知核心舱与地球之间的万有引力随高度的增大而减小，选项A正确，BCD错误； 故选A。 6、答案：B 解析：本题考查万有引力定律及开普勒定律。卫星乙由高轨道进入低轨道要在A点减速，乙的机械能减小，故A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在近地点速率最大，在远地点速率最小，而从D到E与从E到A的路程相同，平均速率越大，所用时间越短，故B正确；设轨道Ⅱ半径为R，则轨道I的半长轴为，根据开普勒第三定律可知，则乙在轨道I上的运行周期是在轨道Ⅱ上运行周期的倍，故C错误；卫星乙在两个轨道运动时，经过A点时所受万有引力相等，则加速度大小相等，故D错误。 7、答案：A 解析：根据爱因斯坦相对论的公式 可知 所以 当它的速度为时，质量为 故选A。 8、答案：D 解析：爱因斯坦在1905年5月，提出狭义相对论，1916年3月，完成总结性论文《广义相对论的基础》，故D正确，ABC错误。 9、答案：D 解析：经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，对微观、高速（接近光速）运动的物体不再适用，故ABC错误，D正确。 故选D。 10、答案：D 解析：经典力学有一定的局限性，经典力学只适用于宏观低速，当物体速度接近光速时，经典力学不再适用，选项D正确，ABC错误； 故选D。 11、答案：增加；减小 解析：根据爱因斯坦的狭义相对论质量公式：，可知接近光速运动的物体的质量会变大；因为动量变大，根据，可知物质波波长减小. 12、答案： 解析：“玉免二号”月球车在月球表面受到月球引力为：， “玉免二号”月球车随“嫦娥四号”探测器登陆月球前在距离月球表面高度为月球半径3倍时，受月球引力为 13、答案：； 解析：小球平抛，根据公式有 联立可得 月球表面的物体，自身重力等于万有引力，有 解得 14、答案： 解析：根据 地球的公转周期为1年，代入数据可得太阳的质量 15、答案：（1）18倍 （2）见解析 解析：解：（1）根据开普勒第三定律，哈雷彗星和地球都绕太阳运动，满足 则。 （2）根据开普勒第二定律知， 在近日点时， 在远日点时， 则。 16、答案：（1） （2） 解析：（1）“墨子号”卫星的向心力大小 （2）根据万有引力提供向心力，有 解得地球的质量为 17、答案：（1）A 、 B 、 C （2）飞船绕月球运行的周期T 、 质量为m的物体在月球上所受重力的大小F （3）R＝ 、 M＝ 解析：