《第三章 万有引力定律及其应用》章末检测试卷（2）含答案

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1、章末检测试卷(三)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分，其中18题为单项选择题，912题为多项选择题)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卡文迪许通过实验比较准确地测出了引力常数的数值B第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律C开普勒发现了万有引力定律D牛顿提出了“日心说”答案A【考点】物理学史的理解【题点】物理学史的理解2如图1所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆根据开普勒行星运动定律可知()图1A火星绕太阳运行过程中，速率不变B地球靠近太阳的过程中，运行速

2、率减小C火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大D火星绕太阳运行一周的时间比地球的长答案D解析根据开普勒第二定律：对任意一个行星而言，它与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，可知行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，地球靠近太阳过程中运行速率将增大，选项A、B、C错误根据开普勒第三定律，可知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，由于火星轨道的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，选项D正确【考点】开普勒定律的理解【题点】开普勒定律的理解32015年12月29日，“高分四号”对地观测卫星升空这是中国“高分”专项首颗高轨道高分辨

3、率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，也是当时世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星下列关于“高分四号”地球同步卫星的说法中正确的是()A该卫星定点在北京上空B该卫星定点在赤道上空C它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍D它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小答案B解析地球同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到的地球的引力就不在一个平面上，且稳定做圆周运动，这是不可能的，因此地球同步卫星相对地面静止不动，必须定点在赤道的正上方，选项A错误，B正确；因为同步卫星要和地球自转同步，即它们的T

4、和都相同，根据Gmm2r，因为一定，所以r必须固定，且v的大小也固定，选项C、D错误【考点】同步卫星规律的理解和应用【题点】同步卫星规律的理解和应用42017年11月15日，我国又一颗第二代极轨气象卫星“风云三号D”成功发射，顺利进入预定轨道极轨气象卫星围绕地球南北两极运行，其轨道在地球上空6501 500 km之间，低于地球静止轨道卫星(高度约为36 000 km)，可以实现全球观测有关“风云三号D”，下列说法中正确的是()A“风云三号D”轨道平面为赤道平面B“风云三号D”的发射速度可能小于7.9 km/sC“风云三号D”的周期小于地球静止轨道卫星的周期D“风云三号D”的加速度小于地球静止轨

5、道卫星的加速度答案C【考点】卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】卫星运动参量与轨道半径的关系5如图2所示为北斗导航系统的部分卫星，每颗卫星的运动可视为匀速圆周运动下列说法错误的是()图2A在轨道运行的两颗卫星a、b的周期相等B在轨道运行的两颗卫星a、c的线速度大小vavcC在轨道运行的两颗卫星b、c的角速度大小bcD在轨道运行的两颗卫星a、b的向心加速度大小aaab答案D解析根据万有引力提供向心力，得T2，因为a、b的轨道半径相等，故a、b的周期相等，选项A正确；因v，c的轨道半径小于a的轨道半径，故线速度大小vavc，选项B正确；因，c的轨道半径小于b的轨道半径，故角速度大小ba1a3 Ba

6、3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3答案D解析卫星围绕地球运行时，万有引力提供向心力，对于“东方红一号”，在远地点时有Gm1a1，即a1，对于“东方红二号”，有Gm2a2，即a2，由于h2h1，故a1a2，“东方红二号”卫星与地球自转的角速度相等，由于“东方红二号”做圆周运动的轨道半径大于地球赤道上物体做圆周运动的半径，根据a2r，故a2a3，所以a1a2a3，选项D正确，选项A、B、C错误【考点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比【题点】赤道上物体、同步卫星以及近地卫星运动规律对比7地球上站着两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动，则这两位

7、观察者的位置及两颗卫星到地球中心的距离是()A一人在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离一定相等B一人在南极，一人在北极，两颗卫星到地球中心的距离可以不等C两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离可以不等D两人都在赤道上，两颗卫星到地球中心的距离一定相等答案D解析两位相距非常远的观察者，都发现自己正上方有一颗人造地球卫星相对自己静止不动，说明此卫星为地球同步卫星，运行轨道为位于地球赤道平面内的圆形轨道，距离地面的高度约为36 000 km，所以两个人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等，故D正确8.“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

8、“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图4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、和圆形轨道上的运行周期，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4AT1T2T3 BT1T2T3Ca1a2a3 Da1a2a3答案A解析卫星沿椭圆轨道运动时，半长轴的立方与周期的平方成正比，故T1T2T3，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a1a2a3，故C、D项均错误【考点】卫星的变轨问题【题点】卫星的

9、变轨问题9一些星球由于某种原因而发生收缩，假设该星球的直径缩小到原来的四分之一，若收缩时质量不变，则与收缩前相比()A同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的4倍B同一物体在星球表面受到的重力增大到原来的16倍C星球的第一宇宙速度增大到原来的4倍D星球的第一宇宙速度增大到原来的2倍答案BD解析在星球表面由重力等于万有引力mgG可知，同一物体在星球表面受到的重力增大为原来的16倍，选项A错误，B正确由第一宇宙速度计算式v可知，星球的第一宇宙速度增大为原来的2倍，选项C错误，D正确【考点】三个宇宙速度的理解【题点】第一宇宙速度的理解10设地面附近重力加速度为g0，地球半径为R0，人造地球卫星的圆形

10、轨道半径为R，那么以下说法中正确的是()A卫星运行的向心加速度大小为B卫星运行的速度大小为C卫星运行的角速度大小为D卫星运行的周期为2答案ABD解析由Gma向，得a向G，又g0，故a向，A对又a向，v，B对，C错T2，D对【考点】天体运动规律分析【题点】应用万有引力提供向心力分析天体运动规律11一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g表示宇宙飞船所在处的重力加速度，FN表示人对台秤的压力，则下列关系正确的是()Ag0 BgCFN0 DFNmg答案BC解析处在地球表面处的物体所受重力近似等于万有引力

11、，所以有mgG，即GMgR2，对处在轨道半径为r的宇宙飞船所在处的物体，有mgG，即GMgr2，所以有gr2gR2，即g，B正确，A错误；当宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，飞船及飞船内物体处于完全失重状态，所以对台秤的压力为零，C正确，D错误【考点】卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】卫星运动参量与轨道半径的关系12为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心、半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则()AX星球的质量为MBX星球表面的重力加速度为gC

12、登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为D登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为T2T1答案AD解析探测飞船做圆周运动时有Gm1()2r1，解得M，选项A正确；因为星球半径未知，所以选项B错误；根据Gm，得v，所以，选项C错误；根据开普勒第三定律，得T2T1，选项D正确【考点】卫星运动参量与轨道半径的关系【题点】卫星运动参量与轨道半径的关系二、计算题(本题共4小题，共52分，解答时应写出必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(12分)宇航员在某星球表面以初速度v0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h.已知该星球的半径为R，且物体只受该星球的引力作用求：(1)该

13、星球表面的重力加速度；(2)从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度答案(1)(2)v0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v022gh，得g.(2)卫星贴近星球表面运行，则有mgm，得vv0.【考点】万有引力定律和其他力学问题的综合应用【题点】万有引力与其他力学的综合问题14(12分)人们在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍已知一个在地球表面质量为50 kg的人在这个行星表面所受的重力约为800 N，地球表面处的重力加速度为10 m/s2.(1)求该行星的半径与地球的半径之比；(2)若在该行星上距行星表面2 m高处，以10 m/s的水平初速

14、度抛出一只小球(不计任何阻力)，则小球的水平射程是多大？答案(1)21(2)5 m解析(1)在该行星表面处，有G行mg行，可得g行16 m/s2.在忽略行星自转的情况下，物体所受的万有引力等于物体所受的重力，得mg，有R2，故4，所以21.(2)由平抛运动规律，有hg行t2，xvt，故xv，代入数据解得x5 m.15(14分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图5所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R和R1，地球半径为r，月球半径为r1，地球表面重力加速度为g，月

15、球表面重力加速度为.求：图5(1)卫星在停泊轨道上运行的线速度大小；(2)卫星在工作轨道上运行的周期答案(1)r(2) 解析(1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为v，卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，有Gm，且有Gmg，解得vr.(2)设卫星在工作轨道上运行的周期为T，则有Gm2R1，又有Gm，解得T .【考点】天体运动规律分析【题点】应用万有引力提供向心力分析天体运动规律16(14分)某航天员在一个半径为R的星球表面做了如下实验：取一根细线穿过光滑的细直管，细线一端拴一质量为m的砝码，另一端连在一固定的测力计上，手握直管抡动砝码，使它在水平面内做圆周运动，停止抡动细直管并保持细

16、直管竖直砝码继续在一水平面绕圆心O做匀速圆周运动，如图6所示，此时测力计的示数为F，细直管下端和砝码之间的细线长度为L且与竖直方向的夹角为.图6(1)求该星球表面重力加速度g的大小；(2)求砝码在水平面内绕圆心O做匀速圆周运动时的角速度大小；(3)若某卫星在距该星球表面h高处做匀速圆周运动，则该卫星的线速度为多大？答案(1)(2)(3)R解析(1)砝码在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，所以mgFcos 得g(2)由细线的拉力和重力的合力提供向心力，则Fsin m2Lsin ，则(3)在星球表面的物体有Gmg对卫星，根据万有引力提供向心力得m，联立得vR .【考点】万有引力定律和力学其他问题的综合应用【题点】万有引力定律与其他力学的综合问题