第三章 万有引力定律 章末检测-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

第三章 万有引力定律--2024-2025学年高中物理粤教版必修二章末检测 一、单选题 1．2024年10月，深蓝航天亚轨道太空旅行计划公布，推出2027年载人飞船首次亚轨道载人旅行飞船船票的预售活动。亚轨道是指飞行器在距地球20-100公里高空飞行的状态，最高点必须高于卡门线（距地面100公里）。亚轨道飞行器无法环绕地球一周，飞行器在无动力的情况下会被地球重力拉回地面。已知同步卫星距离地面高度约为地球半径的5.6倍，，下列说法正确的是( ) A.亚轨道飞行器发射速度大于7.9km/s B.亚轨道飞行器起飞至落地全过程机械能守恒 C.卡门线附近卫星做圆周运动周期约为85min D.同步卫星与卡门线附近卫星圆周运动向心加速度之比为0.032 2．《流浪地球2》影片中，太空电梯高耸入云，在地表与太空间高速穿梭。太空电梯上升到某高度时，质量为2.5kg的物体重力为16N。已知地球半径为6371km，不考虑地球自转，则此时太空电梯距离地面的高度约为( ) A.1593km B.3584km C.7964km D.9955km 3．我国计划在未来建立一个由21颗卫星组成的“月球北斗”导航系统，来帮助中国航天更安全、高效地探索月球。若将月球和地球均视为圆球，已知月球的平均密度约为地球平均密度的倍，则月球近地卫星的运行周期约为地球近地卫星运行周期的( ) A.倍 B.倍 C.倍 D.倍 4．华为Mate60手机的发布引发了万众瞩目，其新增的卫星电话功能是通过北斗系统星座GEO地球静止轨道卫星来实现的。关于北斗系统星座GEO地球静止轨道卫星，下列说法正确的是( ) A.其轨道经过北京的上方 B.其线速度大于地球的第一宇宙速度 C.其周期可能和某极地卫星的周期相等 D.其向心加速度大小与地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小相等 5．2024年3月20日，“鹊桥二号”中继星由长征八号遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空。如图所示，“鹊桥二号”临近月球时，先在周期为24小时的环月大椭圆冻结轨道Ⅰ上运行一段时间，而后在近月点P变轨，进入周期为12小时的环月大椭圆冻结轨道Ⅱ。已知轨道Ⅰ的近月点P距离月球表面的高度为，远月点Q距离月球表面的高度为，月球半径为R，，忽略地球引力的影响，则轨道Ⅱ的远月点距离月球表面的高度为( ) A. B. C. D. 6．某兴趣小组想利用小孔成像实验估测太阳的密度。设计如图所示的装置，不透明的圆桶一端密封，中央有一小孔，另一端为半透明纸。将圆桶轴线正对太阳方向，可观察到太阳的像的直径为d。已知圆桶长为L，地球绕太阳公转周期为T。估测太阳密度的表达式为( ) A. B. C. D. 7．关于重力和万有引力的关系，下列说法正确的是( ) A.物体在南极受到的万有引力大于重力 B.物体在赤道受到的万有引力大于重力 C.离地越高，物体的重力加速度越大 D.万有引力是重力的一个分力，因此重力大于万有引力 8．土星最大的卫星叫“泰坦”（如图），每16天绕土星一周，其公转轨道半径约为，已知引力常量，则土星的质量约为( ) A. B. C. D. 9．用如图所示装置作为推进器加速带电粒子。装置左侧部分由两块间距为d的平行金属板组成，两板间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。使大量电荷量绝对值均为的正、负离子从左侧以速度水平入射，可以给右侧平行板电容器PQ供电。靠近Q板处有一放射源S可释放初速度为0、质量为m、电荷量绝对值为q的粒子，粒子被加速后从S正上方的孔喷出P板，喷出的速度大小为v。下列说法正确的是( ) A.放射源S释放的粒子带负电 B.增大的值，可以提高v C.PQ间距变为原来的2倍，可使v变为原来倍 D.和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍 10．2024年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲，授课期间利用了我国的中继卫星系统进行信号传输。若空间站在近地轨道上做匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是地球静止轨道卫星，其距地面高度约为空间站距地面高度的10倍。则下列说法正确的是( ) A.静止轨道卫星运行周期小于空间站运行周期 B.静止轨道卫星运行线速度小于空间站运行线速度 C.静止轨道卫星运行加速度大于空间站运行加速度 D.静止轨道卫星运行角速度大于空间站运行角速度 二、多选题 11．如图所示，哈雷彗星沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳的中心在椭圆的一个焦点上，P、Q为长轴的两端点，E、F为短轴的两端点。椭圆轨道的近日点P到太阳中心的距离为R，远日点Q到太阳中心的距离为，引力常量为G。哈雷彗星在椭圆轨道运行的周期为T，下列判断正确的是( ) A.哈雷彗星从P到Q的机械能先减小后增大 B.太阳的质量为 C.一个周期内，哈雷彗星在段的运动时间小于 D.假设另一行星绕太阳做匀速圆周运动，轨道半径为，则其运动周期为 12．如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是( ) A.火星的公转周期大约是地球的倍 B.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行 C.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行 D.在冲日处，火星相对于地球的速度最小 三、计算题 13．曾经有人用木星的直径作为量度单位，测量了木星卫星的轨道半径。如图所示，他发现木卫一的周期是1.8天，距离木星中心4.2个木星单位，而木卫四的周期是16.7天。请预测木卫四距离木星中心的距离。 14．查阅资料，写一篇关于卡文迪许实验室的科技小论文，内容包含卡文迪许实验室的发展历程和作出的主要贡献等。 参考答案 1．答案：C 解析：A.亚轨道飞行器无法绕地做圆周运动，则发射速度小于第一宇宙速度，小于，A错误； B.飞行器起飞至落地全过程还会受到大气层的阻力，气体与飞行器摩擦生热，所以机械能不守恒，B错误； C.卡门线附近卫星做圆周运动有 联立黄金代换 解得 C正确； D.根据牛顿第二定律及万有引力定律可得 解得卡门线附近卫星圆周运动向心加速度为 同理同步卫星向心加速度 则有 D错误。 故选C。 2．答案：A 解析：设地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球表面重力加速度为，太空电梯离地高度为h，太空电梯所在位置处的重力加速度为，根据万有引力公式有 代入数据有 整理得 所以太空梯距离地面高度为 故选A。 3．答案：D 解析：在中心天体表面运行的卫星，对其进行解题思路，由万有引力提供向心力，则有 中心天体的平均密度 联立解得 可得 故选D。 4．答案：C 解析：A.地球静止轨道卫星轨道在赤道的上方，不经过北京的上方，A项错误； B.地球静止轨道卫星的线速度小于第一宇宙速度，B项错误； C.当极地卫星的轨道半径和地球静止轨道卫星的轨道半径大小相等时，它们的周期就相等，C项正确； D.地球静止轨道卫星和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相等，地球静止轨道卫星的轨道半径大，其加速度较大，D项错误。 故选C。 5．答案：A 解析：在两个轨道上运动时，根据开普勒第三定律有 解得 故选A。 6．答案：A 解析：设太阳的半径为R，太阳到地球的距离为r，由成像光路图，根据相似三角形可得 解得 地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳质量为M，地球质量为m，则有 太阳体积为 太阳密度为 联立解得 A正确，BCD错误； 故选A。 7．答案：B 解析：ABD.万有引力的一个分力表现为重力，另一分力提供物体转动的向心力，在赤道处地球自转线速度最大，所需向心力最大，故此地重力最小，所以物体在赤道受到的万有引力大于重力，在地球两极万有引力等于重力，故AD错误，B正确； C.离地越高，物体的重力加速度越小，故C错误。 故选B。 8．答案：B 解析：卫星绕土星运动，土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力设土星质量为M，则 解得 代入计算可得 故选B。 9．答案：D 解析：A.根据左手定则可知，正负离子进入MN区域，正离子受到向下的洛伦兹力，负离子受到向上的洛伦兹力，所以正离子打到N板，负离子打到M板，N板电势高于M板，即Q板电势高于P板，S释放的粒子受到向上的电场力，电场力方向与场强方向相同，则粒子带正电，故A错误； BC.根据力的平衡可得 S释放的粒子，加速过程有 联立可得 由此可知，粒子射出的速度与、PQ间距无关，故BC错误； D.由以上解题思路可知，当和B同时变为原来的2倍，可使v变为原来的2倍，故D正确。 故选D。 10．答案：B 解析：B不同轨道上的卫星运动参量的比较根据可得，由题意可知静止轨道卫星运行轨道半径大于空间站运行轨道半径，则静止轨道卫星运行周期大于空间站运行周期，A错误； 根据可得，由题意可知静止轨道卫星运行轨道半径大于空间站运行轨道半径，则静止轨道卫星运行线速度小于空间站运行线速度，B正确； 根据，可得，由题意可知静止轨道卫星运行轨道半径大于空间站运行轨道半径，则静止轨道卫星运行加速度小于空间站运行加速度，错误； 根据，可得，由题意可知静止轨道卫星运行轨道半径大于空间站运行轨道半径，则静止轨道卫星运行角速度小于空间站运行角速度，D错误。 11．答案：BC 解析：A.哈雷彗星绕太阳沿椭圆轨道运动中，只有两者之间的引力做功，则机械能守恒，故A错误； B.哈雷彗星运动的椭圆轨道可以等效于半径为 由万有引力提供向心力有 得太阳的质量为 故B正确； C.越靠近近日点速率越大，所以一个周期内，哈雷彗星在EPF段的运动时间小于，故C正确； D.由开普勒第三定律有 得另一行星的周期为 故D错误。 故选BC。 12．答案：CD 解析：A.由题意根据开普勒第三定律可知 火星轨道半径大约是地球轨道半径的1.5倍，则可得 故A错误； BC.根据 可得 由于火星轨道半径大于地球轨道半径，故火星运行线速度小于地球运行线速度，所以在冲日处火星相对于地球由东向西运动，为逆行，故B错误，C正确； D.由于火星和地球运动的线速度大小不变，在冲日处火星和地球速度方向相同，故相对速度最小，故D正确。 故选CD。 13．答案：见解析 解析：木卫一、木卫四都在万有引力作用下绕木星运动，可以运用开普勒第三定律求解它们轨道半径与公转周期的关系。木卫一、木卫四的周期和半径分别为，则由开普勒第三定律可得 解得 故个木星单位。 14．答案：略 解析： 学科网（北京）股份有限公司 $$