(5)行星的运动、万有引力定律-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高一物理必修2同步周测卷（J）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (五)行星的运动、万有引力定律 （考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.地球公转轨道半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来度量太阳系 内天体与太阳间的距离。这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的 定义，用符号AU表示。已知火星公转的轨道半径为1.5AU,月球到地球的距离为 。AU,地球国绕太阳运行的周期是一年，根据以上条件，可以求出 A.太阳自转的周期 B.火星公转的周期 C.月球自转的周期 D.月球围绕地球公转的周期 2.我国在西昌卫星发射中心成功发射第五十七颗、五十八颗北斗导航卫星，该组卫星属 中圆地球轨道卫星，是我国北斗三号全球卫星导航系统建成开通后发射的首组MEO 卫星。卫星质量为、离地球表面的高度为h,地球质量为M、半径为R,引力常量为 G,则地球对卫星的万有引力大小为 A.GMm B.R+h GMm C.GMm GMm h h2 D.(R+h)2 3.如图所示，海王星绕太阳做椭圆运动，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T。。只考虑海王星与太阳之间的相互作用，则海王星从P 点经M点、Q点运动到N点的过程中，下列说法正确的是 海王星 M 太阳 A.从P点到M点所用时间等于号 B.从Q点到N点所用时间等于4 C.从P点到Q点阶段，速率逐渐变小 D.从M点到N点所用时间等于2 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 4.牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间（如地球与月 球)的引力具有相同的性质，且都清足F©。已知地、月之间的距离r大约为地球 半径的60倍，地球表面的重力加速度为g,根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周 期为 A.30r√g B.30元√： C.120元Ng D.120元√7 5.某行星沿椭圆轨道运行，远日点与太阳间的距离为α，近日点与太阳间的距离为b,经 过远日点时行星的速率为。，则经过近日点时行星的速率为 A.bv B.分 a b C.√6u D.入 6.假设在质量与地球质量相同、半径为地球半径一半的某天体上进行运动比赛或实验， 那么与在地球上进行的活动相比，下列说法正确的是 A.跳高运动员的成绩会变为地球上的2 B.用弹簧秤称体重时，体重数值会变为地球上的2 C,水平投掷铁饼的距离会变为地球上的2 D.用手投出的篮球，水平方向的分速度会变为地球的是 7.关于行星的运动，下列说法正确的是 A.牛顿研究了第谷的行星观测记录，得出了行星运动定律 B.所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心 C.同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度减小，远离太阳时速度增大 D.开普勒第三定律中的常数k与行星无关，与太阳有关 8.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体，一矿井深度为d(d<R,表面积很小)， 矿井方向沿地球半径方向，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，则下列 说法正确的是 A.地球表面与矿并底部处的重力加速度大小之比为( B.从矿井口由静止释放一个小球，小球沿矿井做匀加速直线运动 C.若将小球放在地心，会将小球拉碎 D.从矿井口由静止释放一个小球，小球做加速度减小的加速运动 高一同步周测卷五 物理·J必修第二册第2页（共4页） 班级 姓名 分数 题号 2 3 4 6 7 8 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(6分)卡文迪许利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量的值。 平面镜 9光源 ~、I 0 刻度尺 (1)横梁一端固定有一质量为m、半径为r的均匀铅球A,旁边有一完全相同的铅球 B,A、B两球表面的最近距离为L,已知引力常量为G,则A、B两球间的万有引力大 小F= 。(用题中所给字母表示) (2)为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的措施是 （填正确答案标号)。 A.增大石英丝的直径 B.增大刻度尺与平面镜的距离 C.利用平面镜对光线的反射 D.减小T形架横梁的长度 10.(12分)黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大、体积极小的天体。天文学家观测 河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX一3天体系统，该系统是由一可见星球与一 黑洞组成的双星系统，如图所示，可见星球与黑洞在引力作用下绕二者之间连线上 的某一点O做匀速圆周运动，可见星球、黑洞和O点始终共线，已知该可见星球绕 O点做速率为v、运行周期为T的匀速圆周运动，可见星球和黑洞的质量分别为 和M,求可见星球与黑洞之间的距离。 可见星球 ○------0黑洞 物理·J必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题· 11.(18分)我国南沙群岛的曾母暗沙是最接近赤道的位置，被称作“中国雪窝”的山东 省威海，其地理位置在北纬37度附近。已知地球的半径为R、质量为M,引力常量 为G,地球的自转周期为T,sin37°=0.6。质量为m的物体分别放在威海地区与曾 母暗沙上，求： (1)随着地球自转的线速度之比； (2)各自所受重力的大小（结果用根式表示）。 高一同步周测卷五 物理·J必修第二册第4页（共4页）高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（五） 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 8 开普勒第三定律 易 0.85 2 单项选择题 万有引力定律 易 0.80 单项选择题 万有引力、开普勒第二定律 0.80 4 单项选择题 万有引力定律的推导 中 0.75 5 单项选择题 8 开普勒第二定律 0.75 6 单项选择题 8 万有引力定律的应用 难 0.55 7 单项选择题 8 物理学史、开普勒三大行星定律 中 0.60 8 单项选择题 8 万有引力定律的推论 难 0.55 9 非选择题 6 卡文迪许扭秤实验 中 0.70 10 非选择题 12 万有引力定律与圆周运动综合 0.65 万有引力定律、圆周运动、力的 非选择题 18 难 0.50 合成与分解 香考答案及解析 一、单项选择题 1.B【解析】根据开普勒第三定律，可以求出火星公转 时间小于于，从Q点到N点所用时间大于子，从M 的周期，A项错误，B项正确；月球围绕地球转动与地 球围绕太阳转动不符合开普勒第三定律，故不能求出 点到N点所用时同大于号，AB,D项错误。 月球的自转周期与公转周期，C、D项错误。 4.C 【解析】设地球半径为R,则有g=G是”，月 2.D【解析】两者间的距离为R十h,地球对卫星的万 有引力大水F=物D项正确。 球绕地球公转有G4,业=祭，=60R,联立 4π2 r 3.C【解析】从P点到Q点阶段，万有引力做负功，速 率减小，C项正确：由对称性可知，P→M→Q与Q→ 解得T=120:√反，C须正确 N一P阶段所用的时间相等，为号，从P点到M点阶 5.B【解析】如图所示： 段万有引力做负功，速率减小，故从P点到M点所用 ·15· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 【解析】(1)万有引力定律适用于质点模型，对于质量 均匀分布的球，可以看作质量集中在球心上，两个球 心的间距为(L十2)，故它们间的万有引力大小F= G(2r+L) 若行星从轨道的远日点A经过足够短的时间△t运 (2)当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转 动到A',从轨道的近日点B经过时间△t运动到B 动，对“微小量放大”没有作用，A项错误：为了测量石 点，因△t很小，OBB和OAA'都可看成扇形，根据开 英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量 普精第二定律，有24以4=号04，联立可得= 放大”的措施，利用平面镜对光线的反射，来体现微小 形变，或当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角 6B项正确。 度更明显，B、C项正确；当减小T形架横梁的长度 【解析】根据g=G可知=6兴 时，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有 6.C R,该天体表 作用，D项错误。 面的重力加速度为地球表面重力加速度的4倍，B项 10.【解析】设可见星球和黑洞做匀速圆周运动的半径 错误；重力加速度变大，根据初速度一样的情况下，有 分别为R、R',由题意可知可见星球与黑洞的运行周 么一荟，跳高的成绩会变为原来的宁A项结：根据 期均为T,则T=2π (2分) U h=1 可知水平投掷铁饼，在空中运动的时间变 F,=m<停R (2分) 为原来的2，所以距离也变为原来的子，C项正确； E,=M票)R (2分) 重力加速度改变对水平分速度没有影响，D项错误。 由牛顿第三定律可知F,=F。 (2分) 7.D【解析】开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出 可见星球与黑洞之间的距离L=R十R' (2分) 了行星运动定律，A项错误；所有行星绕太阳运行的 解得L=TM+m (2分) 轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，B项错误； 2πM 由开普勒第二定律可知，行星在靠近太阳时速度增 11.【解析】(1)威海处的物体跟随地球自转的旋转半径 大，远离时速度减小，C项错误；开普勒第三定律中的 1=Rcos37r=号R (2分) 常数与中心天体的质量有关，与环绕行星无关，D项 赤道的旋转半径就是地球的半径，即”2=R(2分) 正确。 自转的角速度相等，根据v=wr (2分) 8.D【解析】地球的表面有mg=G,解得g 解得U1:2=4:5 (2分) G0地球的质量M=A:专R,半径为(R-d)的 (2)在曾母暗沙上有mg=GR一m牙R (2分) R2 球体的质量M=p· 3元(R-d)',mg=G,M'm 在威海地区受到的万有引力F=GMm (2分) (R-d)2, R 解得冬RA项错误：从名-元可以看出，重 在威海地区随地球自转的向心力F'=mwr1= g R 16mnR (2分) 力加速度随矿井的深度增大而减小，D项正确，B项 5T 错误；如果将小球放在地心，由题意可知，小球受到的 重力mg'=√F2+F2-2 FFcos37 (2分) 万有引力为零，C项错误。 解得 二、非选择题 mg (16mRGMm):128 GMm m 5T 25TR 9.1)G2+Lz(3分) (2分) (2)BC(3分) ·16·