第七章 万有引力与宇宙航行 单元测试卷 -2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

人教版高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行单元测试卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题（共36分） 1．（本题4分）“太阳系中所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。”首先提出这一观点的科学家是（　　） A．伽利略 B．开普勒 C．爱因斯坦 D．卡文迪许 2．（本题4分）通过实验比较准确地测出引力常量的物理学家是（　　） A．哥白尼 B．开普勒 C．伽利略 D．卡文迪许 3．（本题4分）地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力，关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法中，正确的是（　　） A．离地面高度2R处为 B．离地面高度2R处为 C．离地面高度2R处为 D．以上说法都不对 4．（本题4分）2020年12月1日，“嫦娥五号”月球探测器成功在月球正面预选着陆区着陆，在着陆前“嫦娥五号”绕月球的运动可视为匀速圆周运动。若“嫦娥五号”距月球表面的高度为h，月球的质量为M，半径为R，引力常量为G. 则“嫦娥五号”绕月球运动的线速度大小是（　　） A． B． C． D． 5．（本题4分）在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，下列说法中正确的是（　　） ①船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的　②船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的　③航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的　④航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 6．（本题4分）建设和运营空间站是衡量一个国家经济、科技和综合国力的重要标志。已知中国空间站离地面高度为h，其质量为m，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，则地球和中国空间站间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 7．（本题4分）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”都遵循同样的规律（即“物体受到地球引力的大小与物体到地球中心距离的平方成反比”），在已知地球表面重力加速度、月地距离和地球半径的情况下，还需要知道（   ） A．地球的质量 B．月球的质量 C．月球公转的周期 D．月球的半径 8．（本题4分）假设宇中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，忽略其他星体对它们的万有引力作用，这四颗星恰好位于正方形的四个顶点上，并沿外接于正方形的圆形轨道运行，若此正方形边长变为原来的4倍，要使此系统依然稳定存在，星体运行的周期应变为原来的（　　） A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 9．（本题4分）北京冬奥会开幕式“节气倒计时”节目惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．春分和秋分时地球的运行速度相同 B．从冬至到春分的运行时间为公转周期的 C．若用代表椭圆轨道的半长轴，代表公转周期，则，地球和火星对应的值是不相同的 D．太阳在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 二、多选题（共18分） 10．（本题6分）下列说法中正确的是（　　） A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 B．牛顿通过万有引力定律测算出了地球的质量 C．开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星 D．物体做圆周运动，它所受的合外力不一定指向圆心 11．（本题6分）下列现象中能用牛顿的经典力学解释的是（　　） A．高速公路上行驶的汽车 B．空气中下落的雨滴 C．原子核外电子绕核的转动 D．空气中漂浮的肥皂泡 12．（本题6分）月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a1，近月卫星的向心加速度为a2；月球表面的重力加速度大小为g1，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为g2，则（　　） A．a1=g2 B．a2=g1 C．g1－g2=a1 D．a1=a2 三、解答题（共46分） 13．（本题10分）月球绕地球运行是因为万有引力的作用，那么质量较大的地球吸引月球的力是否比月球吸引地球的力更大些呢？试作出解释。 14．（本题10分）如果知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量吗？ 15．（本题12分）2020年7月23日，我国“天问一号”火星探测器成功发射，2021年2月10日，顺利进入大椭圆环火星轨道，计划于2021年5月至6月择机实施火星着陆，最终实现“绕、着、巡”三大目标。已知火星质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t、速度由v减速到零的过程，该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，忽略火星大气阻力。求： （1）着陆过程中，着陆器受到的制动力大小； （2）火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度的比值。 16．（本题14分）两颗行星的质量分别为m1和m2，它们绕太阳运动的轨道半径为R1和R2，若，，则它们的周期之比为多少？ 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 《人教版高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行单元测试卷》参考答案 1．B 【详解】开普勒通过对第谷的观察资料研究，发现了开普勒三大定律，其中第一定律为：太阳系中所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。故选B。 【点睛】 2．D 【详解】卡文迪许通过扭秤实验比较准确测出引力常量。 故选D。 3．C 【详解】由于近似等于物体所受的万有引力，得 离地面高度时的万有引力 故选C。 4．C 【详解】根据万有引力提供向心力有 解得“嫦娥五号”绕月球运动的线速度大小 故选C。 5．D 【详解】假设在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，如图所示    船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的，但是航天员以飞船为参考系看到的却是另外一番情景。为了记录光束在飞船中的径迹，航天员在船里等距离地放置一些半透明的屏，光可以透过这些屏，同时在屏上留下光点。由于飞船在前进，光到达右边一屏的位置总会比到达左边一屏的位置更加靠近船尾。如果飞船做匀速直线运动，飞船上的观察者看到光的径迹仍是一条直线（图中的虚线）。然而，如果飞船做匀加速直线运动，在光向右传播的同时，飞船的速度也在不断增大，因此船上观察者记录下的光的径迹是一条曲线（图中的实线）。根据等效原理，航天员完全可以认为飞船没有加速运动，而是在船尾方向存在一块巨大的物体，它的引力场影响了飞船内的物理过程。因此我们得出结论：物质的引力使光线弯曲。 故选D。 6．D 【详解】结合题中数据，根据万有引力表达式可得地球和空间站间的万有引力大小为 为空间站到地心的距离，即 故二者间万有引力大小为 故选D。 7．C 【详解】已知地球表面重力加速度g、月地距离r、地球半径R、月球公转的加速度为a，月地检验中只需验证 a = 就可以证明“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”都遵循同样的规律（即“物体受到地球引力的大小与物体到地球中心距离的平方成反比”），而 a = r()2T为月球公转的周期。要计算月球公转的加速度，就需要知道月球公转的周期。 故选C。 8．C 【详解】设正方形的边长为L，则每颗星的轨道半径为 对其中一颗星受力分析，受到的合外力充当向心力 解得 若此正方形边长变为原来的4倍，则周期变为原来的8倍。 故选C。 9．D 【详解】A．春分和秋分时，地球在轨道上关于长轴对称的位置，根据对称性，地球的速率相等，但速度方向不同，速度是矢量，故速度不相同，故A错误； B．近日点附近速度大，远日点附近速度小，所以从冬至到春分的时间小于从春分到夏至的时间，则从冬至到春分的运行时间小于公转周期的，故B错误； C．根据开普勒第三定律，值由中心天体质量决定，地球和火星均绕太阳运动，中心天体相同，则值相同，故C错误； D．根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，所以太阳在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故D正确。 故选D。 10．CD 【详解】A．匀速圆周运动的加速度是不断变化的，是非匀变速曲线运动，选项A错误； B．牛顿发现了万有引力定律，但没有测出引力常量，卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量，从而可以根据万有引力定律计算出地球的质量，故B错误； C．开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星，故C正确； D．只有匀速圆周运动的时候，合力才指向圆心。非匀速的圆周运动，合力不指向圆心，故D正确。 故选CD。 11．ABD 【详解】经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界。高速公路上行驶的汽车、空气中下落的雨滴、空气中漂浮的肥皂泡都属于宏观、低速范畴，经典力学适用，A、B、D正确，原子核外电子绕核的转动属于微观现象，经典力学不适用，C错误。 选ABD。 12．AB 【详解】A．根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，即 所以在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小就等于月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小，即 故A正确； BCD．根据万有引力等于重力可得：在月球表面处由月球引力产生的加速度大小等于月球表面的重力加速度大小，即近月卫星的向心加速度为等于月球表面的重力加速度大小为，即 而与、之间无直接关系，故B正确，CD错误。 故选AB。 13．见解析 【详解】据万有引力定律可得，地球和月球间的万有引力大小为 地球吸引月球的力和月球吸引地球的力为相互作用力，总是大小相等、方向相反。 14．能 【详解】将地球绕太阳的公转近似看为匀速圆周运动，则有 解得 可知，知道地球绕太阳的公转周期T，地球与太阳中心间距r，引力常量G，能求出太阳的质量。 15．（1）；（2） 【详解】（1）根据 解得 着陆过程中，取向上为正，加速度为a 解得 （2）根据 解得 16．8 【详解】根据开普勒第三定律得它们的周期之比为 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $