人教版高一下学期物理期末复习模拟试卷——万有引力与宇宙航行

高一下学期期末复习模拟试卷——万有引力与宇宙航行 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是（　　） A．F与r成正比 B．F与r成反比 C．F与r2成正比 D．F与r2成反比 2．中国“天宫”空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场发射升空，并准确进入预定轨道，意味着我国载人航天工程空间站组装建设进入了新的阶段。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球的自转。由以上数据不能求出的物理量是（　　） A．地球的平均密度 B．天和核心舱受到的万有引力 C．天和核心舱在轨飞行的速度 D．地球的半径 3．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（　　） A．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了 B．一根杆的长度静止时为，不管杆如何运动，杆的长度均小于 C．如果两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，则与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了 D．相对论只适用于高速运动（速度接近真空中的光速的运动），不适用于低速运动 4．2016年12月7日是我国发射“悟空”探测卫星一周年的日子，该卫星的发射为人类对暗物质的研究做出了重大贡献．假设两颗质量相等的星球绕其球心连线中心转动，理论计算的周期与实际观测的周期有出入，且，科学家推测，在以两星球球心连线为直径的球体空间中均匀分布着暗物质，设两星球球心连线长度为L,质量均为m,据此推测，暗物质的质量为（       ） A．(n-1)m B．(2n-1)m C． D． 5．如图所示，“天问一号”在近火圆轨道的线速度大小为v，测得火星的半径为R，已知引力常量为G，则火星的平均密度为（    ） A． B． C． D． 6．如图所示是围绕太阳的两个轨道P、Q。轨道P是半径为R的圆轨道；轨道Q是椭圆轨道，其近日点a与太阳之间的距离为，其远日点b与太阳之间的距离为2R。假设某航天器在圆轨道P上的速度为vc；彗星在椭圆轨道Q上近日点a处速度为va，在远日点b处速度为vb。则下列关系正确的是（　　） A．2vc>vb>va B．va>vc>vb C．vc>va>4vb D．2va>vb>vc 7．人造地球卫星根据不同任务特点选择不同的轨道。如图所示，若卫星1沿圆轨道、卫星2沿椭圆轨道分别绕地球逆时针方向运动，卫星2轨道的远地点刚好与卫星1轨道相切于A点，下列说法正确的是（　　） A．卫星1的周期小于卫星2的周期 B．两卫星在A点时线速度大小相等 C．两卫星在A点时加速度大小相等 D．卫星2从A点向近地点B运动过程中，做减速运动 二、多选题 8．2017年9月25日是我国新一代静止卫星“风雨四号”在轨交付的日子，与上一代相比，“风云四号”的整星观察数据量提高了160倍，当日，腾讯公司把微信的启动页面从阿波罗17号宇航员所拍摄的非洲大陆上空视角照片更换为“风云四号”拍摄的中国所在的东半球上空视角照片，下列关于“风云四号”静止卫星的说法正确的是（    ） A．一定位于赤道正上空 B．绕地球运行的周期比月球绕地球的周期大 C．发射速度大于 D．运行速度大于 9．一颗人造地球卫星先沿椭圆轨道I飞行，在Q点突然加速后沿圆形轨道II飞行，下列说法正确的是（　　） A．卫星在轨道I上从P向Q运动时速度减小 B．卫星从轨道I变为轨道II须在Q点突然加速 C．卫星在轨道II的周期大于在轨道I的周期 D．卫星在轨道II上飞行的速度大于地球的第一宇宙速度 10．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动。根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．双星相互间的万有引力减小 B．双星圆周运动的角速度增大 C．双星圆周运动的周期增大 D．双星圆周运动的半径增大 三、实验题 11．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器： A．弹簧测力计一个   B．精确秒表一只   C．天平一台（附砝码一套）   D．物体一个 为测定该行星的密度，宇航员在绕行中进行了一次测量，依据测量数据可以求出密度.。 （1）绕行时测量所用的仪器为 （用仪器的字母序号表示），所测物理量为 。 （2）密度表达式： （万有引力常量为G） 12．2050年，我国宇航员登上某一未知天体，已知该天体半径为R，现要测得该天体质量，宇航员用如图甲所示装置做了如下实验：悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是，照片中坐标为物体运动的实际距离，已知万有引力常量G，则： ①由以上信息，可知a点 （选填“是”或“不是”）小球的抛出点； ②由以上及图信息可以算出小球平抛的初速度是 ；（保留两位有效数字） ③由以上及图信息，可以推算出该星球表面的重力加速度g为 ；（保留两位有效数字） ④该星球质量为 。（用G、R、g表示） 四、解答题 13．航天飞机的飞行轨道是近地轨道，地球半径为，某航天飞机绕地球一周的时间为90min左右，则估算它离地高为多少米？ 14．“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似圆周，距月球表面高度为H，飞行周期为T，月球的半径为R，已知引力常量G，试求：月球的质量M是多少？ 15．2022年4月16日，神舟十三号载人飞船胜利完成全部既定任务，成功着陆。预计我国将在2030年前后实施航天员登月计划，航天员乘飞船登月后将进行一系列科学探测与实验。假如到达月球前航天员将乘飞船沿半径为r的轨道绕月做匀速圆周运动。登月后航天员在月球表面用测力计测得质量为的物块重力为。（已知引力常量为G，月球的半径为R）求： （1）月球的质量； （2）航天员乘飞船绕月运行一周所用的时间。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年6月10日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B C D C B C AC ABC ACD 1．D 【详解】根据万有定律定律可得。 故选D。 2．B 【详解】AD．根据 以及 可求解地球的质量M和半径R，根据 可求解地球的密度，选项AD不符合题意； B．天和核心舱质量未知，不能求解其受到的万有引力，选项B符合题意； C．根据 可求解天和核心舱在轨飞行的速度，选项C不符合题意。 故选B。 3．C 【详解】A．当火箭高速运动后，此火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变。故A错误； B．一根杆的长度静止时为l0，当杆运动的方向与杆垂直时，杆的长度不发生变化。故B错误； C．根据相对论时空观的观点，两根平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与它们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。故C正确。 D．相对论不仅适用于宏观、低速运动的问题，也适用于微观、高速运动的问题，选项D错误。 故选C。 4．D 【详解】双星均绕它们的连线的中点做圆周运动，理论上，由相互间的万有引力提供向心力得 解得 T理论=πL 根据观测结果，星体的运动周期且（n＞1），这种差异是由双星内均匀分布的暗物质引起的，均匀分布在球体内的暗物质对双星系统的作用与一质量等于球内暗物质的总质量m'，位于中点O处的质点的作用相同．则有： 解得 T观测=πL 联立解得 m′=m 故选D． 5．C 【详解】 火星的半径为R，设火星的质量为M，“天问一号”的质量为m，根据万有引力提供向心力有 火星的密度 火星的第一宇宙速度 解得 故选C。 6．B 【详解】依题意，a处圆周运动速度为 一定满足 b处圆周运动速度为 一定满足 则不可能大于，对c有 可得 故ACD错误，B正确。 故选B。 7．C 【详解】A．根据开普勒第三定律，由于卫星1的轨道半径大于卫星2的轨道半长轴，所以卫星1的周期大于卫星2的周期，故A错误； B．在A点，卫星要从圆轨道变成椭圆轨道必须减速，所以卫星1在A点的速度大于卫星2在A点的速度。故B错误； C．根据牛顿第二定律，卫星的向心加速度 G为引力常量，M为地球质量，r为A点到地心的距离，所以两卫星在A点时的加速度大小相等，故C正确； D．由开普勒第二定律知卫星2从A点向近地点B运动过程中，引力在轨迹切线方向的分力与速度同向，速度增大，做加速运动，故D错误。 故选C。 8．AC 【详解】A、地球静止卫星因公转周期一定为T=24h，则高度一定，转动方向为自西向东，则相对于赤道静止，故A正确．B、根据，可得，静止卫星相对于月球半径较小，则周期较小，故B错误．C、卫星发射越高，克服地球引力做功越多，需要的初动能越大，第一宇宙速度是发射到近地轨道的速度，第二宇宙速度是发射绕太阳运动的卫星的速度，故发射地球卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，则C正确．D、由万有引力提供向心力得，解得，可知卫星的线速度v随轨道半径r的增大而减小，v=7.9 km/s为第一宇宙速度，即卫星围绕地球表面运行的速度；因静止卫星轨道半径比地球半径大很多，因此其线速度应小于7.9 km/s，故D错误．故选AC． 【点睛】本题要了解第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度．知道地球静止卫星有四个“定”：定轨道、定高度、定速度、定周期． 9．ABC 【详解】A．由开普勒第二定律可知卫星在轨道I上从P向Q运动时速度减小，故A正确； B．卫星从轨道I变为轨道II，做离心运动，需要加速，故B正确； C．由开普勒第三定律可知 轨道II的半长轴大，则轨道II的周期的周期大，故C正确； D．第一宇宙速度是环绕地球的做匀速圆周运动的卫星的最大速度，是近地卫星的环绕速度，卫星在轨道II上飞行的半径大于近地卫星的半径，根据公式可知 解得 则轨道半径增大，速度减小，则星在轨道II上飞行的速度小于地球的第一宇宙速度，故D错误。 故选ABC。 10．ACD 【详解】A．双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律可知万有引力减小，选项A正确； BCD．根据万有引力提供向心力得 可知 m1r1=m2r2 知轨道半径比等于质量之反比，双星间的距离变大，则双星的轨道半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小，周期增大。选项B错误，CD正确。 故选ACD。 11． B 周期T 【详解】(1)(2)[1][2][3]在地表附近，由重力等于万有引力则有 宇宙飞船绕行星做圆周运动，万有引力等于向心力则有 该行星的密度为 联立解得 由以上可知为测定该行星的密度ρ，需要测出宇宙飞船绕行星做圆周运动的周期T，需要用秒表B测周期。 12． 是 0.80 8.0 【详解】[1] 由初速度为零的匀加速直线运动经过相邻的相同时间间隔内通过位移之比为1：3：5可知，a点是抛出点。 [2] 平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动，根据 得水平速度为 [3] 由ab、bc、cd水平距离相同可知，a到b、b到c运动时间相同为 平抛运动在竖直方向为匀变速直线运动，根据 解得 [4] 该星球表面，重力等于万有引力 得 13． 【详解】地球表面附近的物体，重力等于其受到的地球引力 航天飞机绕地球做匀速圆周运动，有 联立，代入数据可得 14． 【详解】设“嫦娥一号”质量为m，圆周运动时，万有引力提供向心力，满足 解得月球质量为 15．（1）；（2） 【详解】（1）在月球表面，重力近似等于万有引力 解得 （2）由万有引力提供向心力 联立可得 $$