20192020学年高中物理第七单元万有引力与宇宙航行测试B卷含解析新人教版必修第二册

-1-第七单元万有引力与宇宙航行测试B卷1、如图所示.行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距远日点时行星的离为a,近日点离太阳的距离为b，过远只点时行星速率为av，则过近日点时行星的速率bv为（）A.abvaB.aavbC.aavbD.abva2、已知地球半径为R，将物体从地面发射至离地面高度为h处时.物体所受万有引力减小到原来的一半，则h为()A.RB.2RC.2RD.(21)R3、设地球质量为月球质量的81倍,地球半径是月球半径的4倍,若探测器甲绕地球和探测器乙绕月球做匀速圆周运动的半径相同,则()A.探测器甲与探测器乙线速度之比为9:2B.探测器甲与探测器乙线速度之比为1:9C.探测器甲与探测器乙向心加速度之比为81:1D.探测器甲与探测器乙运动周期之比为1:14、如图所示，发射远程弹道导弹，弹头脱离运载火箭后，在地球引力作用下，沿椭圆轨道飞行，击中地面目标B。C为椭圆轨道的远地点，距地面高度为h。已知地球半径为R，质量为M，引力常量为G。关于弹头在C点处的速度，和加速度的是a，下列结论正确()A.2,()GMGMvaRhRhB.2,()GMGMvaRhRh-2-C.2,()GMGMvaRhRhD.2,()GMGMvaRhRh5、若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2:7。已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R，由此可知，该行星的半径约为()A.12RB.72RC.2RD.72R6、地球可视为球体，其自转周期为T，在它的两极处，用弹簧测力计测得一物体重为P;在赤道上，用弹簧测力计测得该物体重为0.9P。已知引力常量为G，则地球的平均密度是()A.23πGTB.22.7πGTC.230πGTD.2πGT7、地球半径为0R，在距球心0r处(00rR)有一同步卫星(周期为24h)。另有一半径为20R的星球A，在距球心30r处也有一同步卫星，它的周期是48h,那么星球A的平均密度与地球的平均密度之比为()A.9:32B.3:8C.27:32D.27:168、一物体在地球表面重16N，它在以25m/s的加速度上升的火箭中对水平支持物的压力为9N，g取210m/s，则此火箭离地球表面的高度约为地球半径的()A.12B.2倍C.3倍D.4倍9、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R，线速度为v，周期为T，若要使卫星的周期变为2T，可以采取的办法是()A.R不变，使线速度变为2vB、v不变，使轨道半径变为2RC.使轨道半径变为34RD.使卫星的高度增加R10、如图为人造地球卫星的轨道示意图,LEO是近地轨道，MEO是中地球轨道,GEO是地球同步轨道,GTO是地球同步转移轨道。已知地球的半径R=6400km，该图中轨道MEO上卫星的周期为(图中数据为卫星近地点、远地点离地面的高度)（）-3-A.3hB.8hC.15hD.20h11、假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体，设想以地心为圆心，在半径为;处开凿一圆形隧道.在隧道内有一小球绕地心做匀速圆周运动，且对隧道内外壁的压力为零，如图所示。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。地球的第一宇宙速度为1v，小球的线速度为2v，则12vv等于()A.rRB.RrC.2()rRD.2()Rr12、某宇航员要到离地球5光年的星球上去旅行，如果把这段路程缩短为3光年.则他所乘飞船相对地球的速度为（）A.0.5cB.0.6cC.0.8cD.0.9c13、要使两个物体间的万有引力减小到原来的14，下列办法可采用的是()A.使两个物体的质量各减小一半，距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变C.使两个物体间的距离增加到原来的2倍，质量不变D.使两个物体间的距离和质量都减小到原来的1414、如图所示,P、Q为质量均为m的两个质点,分别置于地球表面的不同纬度上,如果把地球看-4-成一个均匀球体,P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.P、Q受地球引力大小相等B.P、Q做圆周运动的向心力大小相等C.P、Q故圆周运动的角速度相等D.P受地球引力大于Q所受地球引力15、如图所示是字宙空间中某处孤立天体系统的示意图，位于O点的一个中心大体有两颗环绕卫星.卫星质量远远小于中心天体质量，且不考虑两卫星间的万有引力。甲卫星绕O点做半径为r的匀速圆周运动，乙卫星绕O点的运动轨迹为椭圆，半长轴为r、半短轴为2r，甲、乙均沿顺时针方向运转。两卫星的运动轨迹共面且交于M,N两点。某时刻甲卫星在M处.乙卫星在N处。下列说法正确的是()A.甲、乙两卫星的周期相等B.甲、乙两卫星各自经过M处时的加速度大小相等C.乙卫星经过M,N处时速度相同D.甲、乙各自从M点运动到N点所需时间之比为1:316、地球自转正在逐渐变慢，据推测10亿年后地球的自转周期约为32h。若那时发射一颗地球的同步卫星A，与目前地球的某颗同步卫星B相比，以下说法正确的是(假设地球的质量不变)()A.同步卫星A与同步卫星B的轨道半径之比169ABrr-5-B.同步卫星A与同步卫星B的向心加速度之比381256ABaaC.同步卫星A与同步卫星B的线速度之比334ABvvD.同步卫星A与同步卫星B的的线速度之比34ABvv17、轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南北极的上空，需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都北极采用这种轨道。如图，若某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟，则()A.该卫星运行速度一定小于7.9km/sB.该卫星绕地球运行的周期与同步卫星的周期之比为1:4C.该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1:4D.该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2:118、两颗互不影响的行星12PP、，各有一颗近地卫星12SS、绕其做匀速圆周运动。图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度a，横轴表示某位置到行星中心距离r平方的倒数，21ar关系如图所示，卫星12SS、的引力加速度大小均为0a，则()A.1S的质量比2S的小B.1P的质量比2P的大-6-C.1P的第一宇宙速度比2P的大D.1P的平均密度比2P的小19、如图所示，在某行星表面上有一倾斜的质量均匀的圆盘.盘面与水平面的夹角为30°,盘面上离转轴L处有一个小物体与圆盘保持相对静止，圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动，角速度为ω时，小物体刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，该星球的半径为R.引力常量为G，下列说法正确的是（）A.这个行星的质量为224RLGB.这个行星的第一宇宙速度为2LRC.这个行星的同步卫星的周期是πRLD.距离行星表面为R的地方的重力加速度为22L20、甲、乙两人站在地面上时身高都是0L，甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动，如图所示。此时乙观察到甲的身高L______0L,若甲向乙挥手，该动作的时间为0t，乙观察到甲动作的时间为1t，则1t_________0t(均选填“”“=”或“”)21、“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空,准确进入预定轨道。随后,“嫦娥一号”经过变轨和制动成功进入环月轨道。如图所示,阴影部分表示月球,设想卫星在圆形轨道Ⅰ上做-7-匀速圆周运动,在圆轨道Ⅰ上飞行n圈所用时间为t,到达A点时经过短暂的点火变速,进入椭圆轨道Ⅱ,在到达轨道Ⅱ近月B点时再次点火变速,进入近月圆形轨道Ⅲ(轨道半径近似为月球半径),而后卫星在轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动,在圆轨道Ⅲ上飞行n圈所用时间为8t,不考虑其他星体对卫星的影响。(1).求月球的平均密度。(2).求卫星从轨道Ⅱ上远月点A运动至近月点B所用的时间。(3).如果在Ⅰ、Ⅲ轨道上有两颗卫星,它们绕月球飞行方向相同,某时刻两卫星相距最近(两卫星在月球球心的同侧,且两卫星与月球球心在同一直线上),则经过多长时间,它们又会相距最近?答案以及解析1答案及解析：-8-答案：C解析：根据开普勒第二定律知，任何一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，在近日点和远日点，分别取相同时间且该时间无限接近于零，则行星在这两段时间运动经过的圆弧与太阳连线围成的面积相等，即1122abavtbvt，故baavvb，选项ABD错误。C正确。2答案及解析：答案：D解析：地面上2MmFGR.高度为h处2'()MmFGRh，因为1'2FF，所以22()21RhR，所以(21)hR，故D正确，ABC错误。3答案及解析：答案：C解析：由22GmMmvrr得GMvr,81911vMvM甲地乙月,选项AB错误;由2GmMmar得2GMar,811aMaM甲地乙月,选项C正确;由2224πGmMmrrT得234πrTGM,11819MTTM月甲乙地,选项D错误。4答案及解析：答案：B解析：若过C处做匀速圆周运动，根据22())MmvGMRhRh知，线速度GMvRh.因为弹头在C处做近心运动，万有引力大于向心力，知GMvRh。根据牛顿第二定律得.弹头在C处的加速度为22()()GMmFGMRhammRh，故B正确，ACD错误。5答案及解析：-9-答案：C解析：对于任一行星，设其表面重力加速度为g。根据平抛运动的规律212hgt得2htg,则水平射程002hxvtvg。可得该行星表面重力加速度与地球表面的重力加速度之比227=4gxgx行地地行，根据2MmGmgr，得2GMgr，可得22=gMrgMr行行地地地行,所以行星的半径4727MgrrRRgM行地行地行地，故选C.6答案及解析：答案：C解析：在两极处万有引力等于重力，即2MmPGR,在赤道处万有引力等于重力与向心力之和，即2224π0.9MmGPmRRT，又34π3MR，解得230πGT，选项C正确。7答案及解析：答案：C解析：万有引力提供向心力，有222π()GMmmrrT，天体的质量2324πrMGT，体积34π3VR,密度3233πMrVGTR，因为地球的同步卫星和星球A的同步卫星的轨道半径之比为1:3，地球和星球A的半径之比为1:2，两同步卫星的周期之比为1:2.所以星球A的平均密度与地球的平均密度之比为332002322100(3)2427(2)4832rRrR，故C正确，ABD错误。8答案及解析：答案：C解析：物体在地面时重力为16N，则其质量m=1.6kg，物体在地面时有2MmGmgR，在h高处时有2()GMmNmaRh，联立解得2()16RhR，所以4RhR，则h=3R，所以选项C正确。-10-9答案及解析：答案：C解析：对于卫星的运动.根据牛顿第二定律可得222224πMmvGmmrmrrrT，当r一定时，卫星的线速度GMvr，周期32πrTGM，所以当轨道半径变为34R时，卫星的运动周期变为2T,选项C正确。10答案及解析：答案：A解析：根据题示图中轨道MEO上的卫星距离地面高度为4200km.可知轨道半径为1R=10600km，同步轨道GEO上卫星距离地面高度为36000km，可知轨道半径为2R=42400km,为轨道MEO半径的4倍，即214RR。地球同步卫星的周期为1T=24h.运用开普勒第三定律有32113222RTRT,解得1T=3h,选项A正确.11答案及解析：答案：B解析：质量为m的小球在隧道中离地心距离为r时的受力.可以看作受两个力:一是半径为r的球体所产生的引力，一个是内外半径分别为r和R的均匀球壳对小球所产生的引力。因为整个壳层上的质点对小球的引力的合力等于零，则地球对小球的引力就等于以小球距地心的距离r为半径的球体所产生的引力，力指向地心O，大小为3323rmMmFGMGrRrR，其中M为地球质量，因212vGM