（2021新人教版）高中物理必修第二册 第七章万有引力与宇宙航行 期末复习通关检测 A卷(带解析).docx

1、2019-20202019-2020 学年高中物理人教版（学年高中物理人教版（20192019）必修第二册期末复习通关检测）必修第二册期末复习通关检测 第七章第七章 万有引力与宇宙航行万有引力与宇宙航行 A A 卷卷 1.下列说法符合物理史实的是（） A.天文学家第谷通过艰苦的观测，总结出行星运动三大定律 B.开普勒进行“月一地检验”，并总结出了天上、地上物 体所受的引力遵循相同的规律 C.布鲁诺在他的著作天体运行论中第一次提出了 “日心说”的观点 D.卡文迪什通过扭秤实验测出了引力常量G的值， 也 直接检验了万有引力定律的正 确性 2.为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半

2、径约为地球半径的 16 倍;另一 地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的 4 倍。P与Q的周期之比约为() A. 2:1B.4:1C.8:1D.16:1 3.如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P 为近日点,Q 为远日点,M、N 为轨道短轴的两个端点, 运行的周期为 T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从 P 经过 M、Q 到 N 的运动过程中() A.从 P 到 M 所用的时间等于 0 4 T B.从 Q 到 N 阶段,速率逐渐减小 C.从 P 到 Q 阶段,速率逐渐变小 D.从 M 到 N 阶段,万有引力对它先充当阻力后充当动力 4.经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利

3、伟星”的轨道均处在火星和 木星轨道之间。已知“神舟星”平均每天绕太阳运行 174 万公里，“杨利伟星”平 均每天绕太阳运行 145 万公里。假设两行星均绕太阳做匀速圆周运动，则两星相比较 () A.“神舟星”的轨道半径大B.“神舟星”的公转周期大 C.“神舟星”的加速度大D.“神舟星”受到的向心力大 5.长期以来“卡戎星Charon”被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径 1 19600kmr , 公转周期 1 6.39T 天。2006 年 3 月,天文学家新发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转轨 道半径 2 48000kmr ,则它的公转周期 2 T最接近于() A.15 天B.25

4、天C.35 天D.45 天 6.在地球表面用弹簧秤悬挂一个小球处于静止时,示数为 F,假如宇航员登上某个半径为地球 2 倍的行星表面,仍用弹簧秤悬挂这个小球处于静止,弹簧秤示数为 4 F ,则下列说法正确的是 () A.这个行星的质量与地球质量之比为 1:1 B.这个行星的自转周期与地球的自转周期之比为2 2 :1 C.这个行星的重力加速度与地球的重力加速度之比为 1:4 D.这个行星的平均密度与地球的平均密度之比为 1:4 7.如图所示的图形为中国月球探测工程形象标志，它以中国书法的笔触，抽象地勾 勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测的终极梦想。位敢于思考的 同学，为探月宇航员设计

5、了测量一颗卫星绕某星球表面做圆周运动的最小周期的方 法：在某星球表面以初速度 0 v竖直 上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽 略其他力的影响，物体上升的最大高度为h，已知该星球的直径为d，如果在这 个星球上发射一颗绕它运行的卫星， 其做圆周运动的最小周期为（） A. 0 dh v B. 0 2 dh v C. 0 d vh D. 0 2d vh 8.牛顿在思考万有引力定律时就曾想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大,落点一次 比一次远。如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。如图 所氺是牛顿设想的一颗卫星,它沿椭圆轨道运动。下列说法正确的是() A.

6、地球的球心与椭圆的中心重合 B.卫星在近地点的速率小于在远地地球点的速率 C.卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度 D.卫星与椭圆中心的连线在相等时间内扫过相等的面积 9.2019 年 1 月 15 日， 嫦娥四号生物科普试验载荷项目团队发布消息称停留在月球上的“嫦娥 四号”探测器上的一颗棉花种子已经发芽，这是人类首次在月球上进行生物生长实验。如图 所示，“嫦娥四号”先在环月圆轨道I上运动，接着在I上的A点实施变轨进入近月的椭圆 轨道，再在近月点B实施近月制动，最后成功登陆月球，下列说法正确的是（） A.“嫦娥四号”在轨道运行的周期大于在轨道I运行的周期 B.“嫦娥四号”沿轨道I运动至A时

7、，需制动减速才能进入轨道 C.“嫦娥四号”沿轨道运行时，在A点的加速度大于在B点的加速度 D.“嫦娥四号”在轨道上由A点运行到B点的过程，速度逐渐减小 10.有abcd、 、 、四颗地球卫星,a 还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b 处于地面附 近近地轨道上正常运动,c 是地球同步卫星,d 是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有 () A.a 的向心加速度小于重力加速度 g B.线速度关系 abcd vvvv C.d 的运动周期有可能是 20 小时 D.c 在 4 个小时内转过的圆心角是 3 11.据媒体报道，科学家在太阳系发现一颗鲜为人知绰号“第 9 大行星”的巨型行星， 天文

8、学杂志研究员巴蒂金Baty)gin（和 布 朗(Brown)表示，虽然没有直接观察到， 但他们通过数学模型和电脑模拟发现了这颗行星。该行星质量是地球质量的 10 倍， 公转轨道半径是地球公转轨道半径的 600 倍，其半径为地球的 3.5 倍。科学家认为 这颗行星属气态，类似天王星和海王星，将是真正的第 9 大行星。已知地球表面的 重力加速度为 2 9.8 m/s,地球绕太阳运行的周期为 1 年，则“第 9 大行星”（） A.绕太阳运行一周约需 1.5 万年B.绕太阳运行一周约需 1.8 年 C.表面的重力加速度为 2 8.0 m/sD.表面的重力加速度为 2 10.0 m/s 12.我国宇航员

9、在“天宫一号”中处于完全失重状态（如图甲），此时无法用天平称量 物体的质量。某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置，如图乙所示：光 电传感器B能够接收光源A发出的细激光束，若B被挡光就将一个电信号给予连接 的电脑。将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上，左端拴在另一穿过了光 滑水平小圆管的细线MON上，N处系有被测小球，让被测小球在竖直面内以O点 为圆心做匀速圆周运动。 （1）实验时，从电脑中读出小球自第 1 次至第n次通过最高点的总时间t和测力计 示数F，除此之外，还需要测量的物理量是:_。 （2）被测小球质量的表达式为m _ 用(1)中的物理量的符号表示。 13.如图所示, 是

10、飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图,它记录了“神舟”七 号飞船在地球表面垂直投影的位置变化;图中表示在一段时间内飞船绕地球圆周飞行四圈,依 次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹、,图中分别标出了各地点的经纬度(如: 在轨迹通过赤道时的经度为西经 157.5,绕行一圈后轨迹再次经过赤道时经度为 180 ),已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,根据以上信息,试求: (1)若神舟七号飞船运行的周期为T,则神舟七号的圆轨道离地面的高度是多少?(用已知量字 母表示) (2)神舟七号飞船运行的周期T为多少? (3)神舟七号搭载的三名宇航员在24 h内可以见到日落日出的次数应为多少? 14

11、.按要求回答下列问题。 (1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴 a 的三次方与它的公 转周期 T 的二次方成正比,即 3 2 a k T ,k 是一个对所有行星都相同的常量.将行星绕太阳的运 动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量 k 的表达式.已知万有引力常量为 G,太阳的质 量为M太. (2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立.经 测定月球到地球中心距离为 8 3.84 10 m,月球绕地球运动的周期为 6 2.36 10 s,试计算地球的 质量M地.( 1122 6.67 10N m /Gkg ,结果保留一位有效

12、数字)。 参考答案及解析参考答案及解析 1.答案：D 解析：开普勒总结出了行星运动三大定律，A 错误;牛顿总结了万有引力定律,B 错误;哥白尼 提出了日 心 说 , C 错 误 ; 卡 文 迪 什 通 过 扭 秤 实 验测出了引力常量G的值，也 直接检验了万有引力定律的正确性，D 正确。 2.答案：C 解析： 设地球半径为R,根据题述,地球卫星P的轨道半径为16 P RR,地球卫星Q的轨道半 径为4 Q RR,根据开普勒第三定律, 23 23 64 PP QQ TR TR ,所以P与Q的周期之比为:8:1 PQ TT , 故 C 正确。 3.答案：CD 解析：从 P 到 Q 的时间为半个周期,

13、根据开普勒第二定律,从 P 到 M 运动的速率大于从 M 到 Q 的速率,可知从 P 到 M 所用时间小于 0 4 T ,故 A 错误;海王星在运动过程中只受太阳的引力作 用,从 P到 Q是远离太阳的过程,引力是阻力,速率是减小的;从Q到 N是靠近太阳的过程,引力 是动力,速率会增大,故 B 错误,C、D 正确。 4.答案：C 解析：从题中可知“神舟星”的线速度大，根据公式 2 2 Mmv Gm rr 得 GM v r ，轨道半径 越大，线速度越小，所以“神舟星”的轨道半径小。A 错误;根据公式 2 22 4Mm Gmr rT 得 3 2 r T GM ，轨道半径越小.公转周期越小，故“神舟星

14、”的公转周期较小，B 错误;根据 公式 2 Mm Gma r 得 2 GM a r ，轨道半径越小，向心加速度越大，故“神舟星”的加速度大， C 正确;根据公式 2 Mm FG r ，由于不知道两颗行星的质量关系，所以无法判断两颗行星所受 向心力的大小关系，D 错误。 5.答案：B 解析：由开普勒第三定律可知 32 11 22 rT rT ,代入解得 2 24.5T 天,B 正确。 6.答案：AC 解析：由题意可知,由Fmg可知行星表面重力加速度等于地球表面重力加速度的 1 4 ,根据 2 Mm Gmg R 可得 2 gR M G ,可知这个行星的质量与地球质量之比为 1:1,故 A、C 正确

15、;由题设 条件不能求解这个行星的自转周期与地球的自转周期之比,故 B 错误;根据 2 3 3 4 4 3 MgRg VGR GR ,可知这个行星的平均密度与地球的平均密度之比为1:8,故D错误。 7.答案：B 解析：由 2 0 2vg h 得 2 0 2 v g h ， 又 2 2 4 2 d mgm T ， 得 0 2 Tdh v 。 8.答案：C 解析： 地球的球心与椭圆的一个焦点重合,故 A 错误;根据开普勒第二定律可知,卫星与地球中 心的连线在相等时间内扫过的面积相等,那么在相等时间内卫星通过近地点的弧长大于在远 地点的弧长,故在近地点的速率大于在远地点的速率,故 B、D 错误;根据万

16、有引力定律和牛顿 运动定律可知 2 Mm Gma r ,即 2 GM a r ,故卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度,故 C 正确。 9.答案：B 解析： 轨道的半长轴小于轨道I的半径， 根据开普勒第三定律可知“嫦娥四号”沿轨道 运行的周期小于沿轨道I运行的周期， 故 A 错误； 在轨道I上从A点开始变轨进入轨道， 可知“嫦娥四号”做向心运动，在A点应该制动减速，故 B 正确；在轨道上运动时，“嫦 娥四号”在A点时受到的万有引力比在B点时的小， 故在A点的加速度小于在B点的加速 度，故 C 错误；根据开普勒第二定律可知，“嫦娥四号”在轨道上由A点运行到B点的 过程中，速度逐渐增大，故 D

17、 错误。 10.答案：AD 解析： 地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相同,即知 a 与 c 的角速度相问,根据 2 n ar 知,a 的向心加速度比 c 的小。由 n 2 Mm Gma r 得 n 2 GM a r ,可知卫星的轨道半径越大,向心加 速度越小,则 c 的向心加速度小于 b 的向心加速度,所以 a 的向心加速度比 b 的小,而 b 的向心 加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g,故A正确。 由 2 2 Mmv Gm rr ,得 GM v r , 可知卫星的轨道半径越大,线速度越小,则有 bcd vvv,由vr,有 ac vv,故 B 错误。 由开普 勒第三定律 3

18、2 r k T 知,卫星的轨道半径越大,周期越大,所以 d 的运动周期大于 c 的周期 24h, 故 C 错误。c 是地球同步卫星,周期是 24h,则 c 在 4h 内转过的圆心和是 4h 2 24h3 ,故 D 正 确。 11.答案：AC 解析：根据开普勒第三定律,有： 23 9 22 9 Tr TT 地 地 ，解得： 9 1.5T 万年，故 A 正确，B 错误； 根据 2 2 GMm mg R ，有 2 GM g R ，故 2 9 8.0m/sg ，故 C 正确，D 错误。 12.答案：（1）小球圆周运动半径；（2） 2 22 4 (1) Ft nr 解析：测 小 球 质 量由圆周运动公式

19、 2 2 4 Fmr T ，小球自第 1 次至第n次过最高点,共转 动1n周，用时t，则周期 1 t T n ，则可导出小球质量 2 22 4 (1) Ft m nr ,则需测小球转动 半径r。 13.答案：（1） 22 3 2 4 gR T R；（2）1.5 小时；（3）17 次 解析：（1）由万也引力提供向心力，即 2 22 4Mm Gmr rT 在地球表面处 2 GMm mg R 可求得飞船的轨道半径: 222 33 22 44 GMTgR T r 则 轨 道 高 度 22 3 2 4 gR T HrRR (2)飞船每运行一周，地球自转角度为180157.522.5 则神舟飞船运行的周期

20、为: 22.5 24h1.5h 360 T （3）飞船24h内转过的圈数： 24h24h 16 1.5h n T 所以神舟七号搭载的三名宇航员在24h内可以见到日落日出得次数为 17 次。 14.答案：(1) 2 4 G kM 太 (2) 24 6 10 kg 解析：(1)因行星绕太阳做匀速圆周运动,于是轨道的半长轴 a 即为轨道半径 r。根据万有引 力定律和牛顿第二定律有 2 2 2m M Gmr rT 行太 行 ,于是有 3 22 4 rG M T 太,即 2 4 G kM 太。 (2)在地月系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为 R,周期为 T,由第 1 问可得 3 22 4 RG M T 地,