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1、內(nèi)蒙古新人教版物理高三單元測試29：《萬有引力定律》 學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________ 注意事項： 1．答題前填寫好自己的姓名、班級、考號等信息 2．請將答案正確填寫在答題卡上 第I卷（選擇題 共45分） 評卷人 得分 一、選擇題（本題共15小題，每小題3分，共45分。在每小題給出的四個選項中。有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確。全部選對的得3分，選對但不全的得2分，錯選或不答的得0分） 1.在圓軌道上運動的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑

2、R．地面上的重力加速度為g，則( ) A．衛(wèi)星運動的加速度為 B．衛(wèi)星運動的速度為 C．衛(wèi)星運動的周期為 D. 衛(wèi)星的動能為 2.若人造地球衛(wèi)星均在高度不同的軌道上繞地球做勻速圓周運動，地球半徑為R，質(zhì)量為M，下述判斷正確的是 (　　) A．人造地球衛(wèi)星勻速圓周運動的線速度都不超過V＝ B．人造地球衛(wèi)星的運行周期都不超過T＝2πR C.人造地球衛(wèi)星的圓心必定與地心重合 D．地球同步衛(wèi)星可相對地面靜止在北京的正上空 3.2020年9月25日，我國利用“神州七號”飛船將翟志剛、劉伯明、景海鵬三名宇航員送入太空。設(shè)宇航員測出自己繞地球做

3、勻速圓周運動的周期為T，離地高度為H，地球半徑為R，則根據(jù)T、H、R和引力常量G，能計算出的物理量是 ( ) A．地球的質(zhì)量　　　　　　　　　 　 B．地球的平均密度 C．飛船所需的向心力　　　　　　　　D．飛船線速度的大小 4.我國未來將建立月球基地，并在繞月軌道上建立空間站，如圖所示，關(guān)閉動力的航天飛機(jī)在月球引力作用正向月球靠近，并將與空間站在B處對接，已知空間站繞月軌道半經(jīng)r，周期T，引力常量為G，下列說法正確的是（　　） 空間站 月球 Ｂ 航天飛機(jī) A．圖中航天飛機(jī)正加速飛向B處 B．航天飛機(jī)在B處由橢

4、圓軌道，進(jìn)入空間站軌道必須點火減速 C．根據(jù)題中條件可以算出月球質(zhì)量 D．根據(jù)題中條件可以算出空間站受到月球引力大小 5.如圖，地球赤道上的山丘e，近地資源衛(wèi)星p和同步通信衛(wèi)星q均在赤道平面上繞地心做勻速圓周運動。設(shè)e、p、q的圓周運動速率分別為V1、V2、V3，向心加速度分別為a1、a2、a3，則 A. V1＞V2＞V3 B. V1＜V3＜V2 C. a1＞a2＞a3 D. a1＜a3＜a2 6.“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行器的運行軌道可近似為圓形軌道，距月球表面高度分別為h1和h2，運動周期分別為

5、T1和T2。已知月球半徑為R，則T1和T2的比值為 A． B． C． D． 7.下列關(guān)于開普勒行星運動規(guī)律的認(rèn)識正確的是（ ） A.所有行星繞太陽運動的軌道是橢圓 B.所有行星繞太陽運動的軌道都是圓 C.所有行星的軌道的半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同 D.所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑成正比 8.2020年5月11日美國“阿特蘭蒂斯”號航天飛機(jī)發(fā)射升空，機(jī)上的7名宇航員通過5次太空行走對哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了最后一次維護(hù)，為其更換了相機(jī)、電池、陀螺儀、光譜儀等設(shè)備。維護(hù)時，須使航天飛機(jī)相對于哈勃望遠(yuǎn)鏡處于靜止?fàn)顟B(tài)才行。若航天飛

6、機(jī)上的速度計顯示其運動速度大小為v，且已知地球半徑為R，地面重力加速度為g。求待維修的哈勃望遠(yuǎn)鏡離地面的高度h為 （ ） A． B． C． D． 9.2020年10月1日，我國成功發(fā)射了月球探測衛(wèi)星“嫦娥二號”。假設(shè)“嫦娥二號”探測衛(wèi)星在橢圓軌道近月點Q完成近月拍攝任務(wù)后到達(dá)橢圓軌道的遠(yuǎn)月點P進(jìn)行變軌，此后它的運行軌道變成圓形軌道，如圖4所示。忽略地球?qū)Α版隙鸲枴碧綔y衛(wèi)星的影響，則“嫦娥二號”探測衛(wèi)星 A．在由橢圓軌道變成圓形軌道過程中機(jī)械能不變 B．在由橢圓軌道變成圓形軌道過程中線速度增大 C．在Q點的機(jī)械能比沿橢圓

7、軌道運動時過P點的機(jī)械能小 D，在Q點的加速度比P點的加速度大 10.太陽系八大行星繞太陽運動的軌道可粗略地認(rèn)為是圓，各行星的半徑、日星距離和質(zhì)量如下表所示： 行星名稱 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半徑/×106m 2.44 6.05 6.38 3.40 71.49 60.27 25.56 24.75 日星距離/×1011m 0.58 1.08 1.50 2.28 7.78 14.29 28.71 45.04 星球質(zhì)量/×1024kg 0.33 4.87 6.00 0.64 1900 5

8、69 86.8 102 由表中所列數(shù)據(jù)可以估算海王星公轉(zhuǎn)的周期最接近于（ ） A．1050年 B．165年 C．35年 D．15年 11.如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同，且小于c的質(zhì)量，則 A．b所需向心力最小 B．b、c周期相等，且大于a的周期 C．b、c的向心加速度相等，且大于a的向心加速度 D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度 12.下列關(guān)于萬有引力定律的說法，正確的是 A．萬有引力定律是卡文迪許發(fā)現(xiàn)的 B．萬有引力定律適用于自然界中的任何兩個物體之間 C．萬有引力

9、定律公式F=中的G是一個比例常數(shù)，是沒有單位的 D．萬有引力定律公式表明當(dāng)r等于零時，萬有引力為無窮大 13.據(jù)媒體報道，嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高度200 km，運動周期127分鐘。若還知道引力常量和月球平均半徑，利用以上條件可以求出的是 A．月球表面的重力加速度 B．月球?qū)πl(wèi)星的吸引力 C．衛(wèi)星繞月球運行的線速度 D．衛(wèi)星繞月運行的加速度 14.2020年2月11日，俄羅斯的“宇宙-2251”衛(wèi)星和美國的“銥-33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805km處發(fā)生碰撞。這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件。碰撞過程中產(chǎn)生的大量碎片可能會影響太空環(huán)境。

10、假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運動的軌道都是圓，甲的運行速率比乙的大，則下列說法中錯誤的是 A．甲的加速度一定比乙的大 B．甲距地面的高度一定比乙的高 C．甲的向心力一定比乙的小 D．甲的運行周期一定比乙的長 15.2001年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個超大型黑洞，命名為MCG6－30－15，由于黑洞的強大引力，周圍物質(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅此一個黑洞，已知太陽系繞銀河系中心勻速運轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量 A．地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期和速度 w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB．太陽的質(zhì)量和運行速度 C．太陽質(zhì)量和到MCG6－3

11、0－15的距離 D．太陽運行速度和到MCG6－30－15的距離 第II卷（非選擇題） （非選擇題 共55分） 評卷人 得分 二、填空題（本題共3小題，共16分） 16.（4分）地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑為r，公轉(zhuǎn)周期為T，則太陽的質(zhì)量M＝????? 。 17.（6分）兩顆人造衛(wèi)星A、B的質(zhì)量之比mA∶mB=1∶2，軌道半徑之比rA∶rB=1∶3，某一時刻它們的連線通過地心，則此時它們的線速度之比vA∶vB= ???????，向心加速度之比aA∶aB= ??????，向心力之比FA∶FB= ????????。 18.（6分）已知一顆人造衛(wèi)星，在某行星

12、表面附近做勻速圓周運動，經(jīng)時間，衛(wèi)星的行程為，它與行星中心的連線掃過的角度為，那么衛(wèi)星的環(huán)繞周期為________，該行星的質(zhì)量為_________。（設(shè)萬有引力常量為） 評卷人 得分 三、計算題（本題共4小題，共39分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位，只寫出最后答案的不能得分） 19.（8分）如圖為宇宙中有一個恒星系的示意圖，A為該星系的一顆行星，它繞中央恒星O運行軌道近似為圓，天文學(xué)家測得A行星運動的軌道半徑為R0，周期為T0， （1）中央恒星O的質(zhì)量是多大？ （2）長期觀察發(fā)現(xiàn)，A行星實際運動的軌道

13、與圓軌道總存在一些偏差，且周期性地每隔t0時間發(fā)生一次異動，天文學(xué)家認(rèn)為：形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外還存在著一顆未知的行星B（假如其運動軌道與A在同一平面內(nèi)，其與A的繞行方向相同），它對A行星的萬有引力引起A軌道的偏離（整體上，A軌跡仍可視為圓軌道，如圖）。根據(jù)上述現(xiàn)象及假設(shè)，請你對未知行星B運動的周期和半徑做出定量的預(yù)測。 20.（12分）在美英聯(lián)軍發(fā)動的對伊拉克的戰(zhàn)爭中，美國使用了先進(jìn)的偵察衛(wèi)星。據(jù)報道，美國有多顆最先進(jìn)的KH－1、KH－2“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星可以通過西亞地區(qū)上空，“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運動，近地點為265 km（指

14、衛(wèi)星與地面的最近距離），遠(yuǎn)地點為650 km（指衛(wèi)星與地面的最遠(yuǎn)距離），質(zhì)量為13.6×103kg～18.2×103kg。這些照相偵察衛(wèi)星上裝有先進(jìn)的CCD數(shù)字照相機(jī)，能夠分辨出地面上0.l m大小的目標(biāo)，并自動地將照片傳給地面接收站及指揮中心。 由開普勒定律知道：如果衛(wèi)星繞地球做圓周運動的圓軌道半徑與橢圓軌道的半長軸相等，那么衛(wèi)星沿圓軌道的周期就與其沿橢圓軌道運動的周期相等。請你由上述數(shù)據(jù)估算這些“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星繞地球運動的周期和衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點處的運動速率。地球的半徑 R=6 400 km，g取10 m/s2。（保留兩位有效數(shù)字） 21.（10分）一顆人造衛(wèi)星的質(zhì)量為m，離地面

15、的高度為h，衛(wèi)星做勻速圓周運動，已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，求： （1）衛(wèi)星受到的向心力的大?。? （2）衛(wèi)星的速率； （3）衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期。 22.（9分）嫦娥一號衛(wèi)星于2020年10月24日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，在經(jīng)歷了長達(dá)494天的飛行后成功“受控撞月”。嫦娥一號首先經(jīng)過變軌，由200 km圓軌道降到100 km圓軌道，通過減速、下落，最后以v=1.68 km/s的速度撞擊到月球的表面。 已知地球半徑R=6.4×106m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81，月球的半徑約為地球半徑的3/11，嫦娥一號的質(zhì)量約為m=1.

16、15×103kg。（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字） （1）求月球表面的重力加速度； （2）設(shè)嫦娥一號垂直撞擊月球表面，與月球表面的作用時間t=0.10s，求撞擊過程對月球的平均作用力大小。 試卷答案 1.AC 2.AC 3.ABD 4.ABC 5.BD 6.A 7.A 8.A 9.BD 10.B 11.ABD 12.B 13.ACD 14.BCD 15.D 16. 17.；9：1；9：2 18.2πt， 19.見解析 解：求周期T0： 由題意可知，A、B相距最近時B對A的影響最大，且每隔t0時間相距最近，這時A行星恰好比B行星多運

17、行了一圈即2π。 法一：由，解得。 法二：設(shè)B行星周期為TB，則有，解得。 求半徑R0： 法一：設(shè)B的行星質(zhì)量為m/,運行的軌道半徑為RB，則有，解得 法二：由開普勒第三定律：，解得 20.解析： 設(shè)遠(yuǎn)地點距地面hl，近地點距地面h2，根據(jù)題意可知，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的半徑km ① 設(shè)衛(wèi)星繞地球運動的周期為T，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，有 ② 又 ③ 物體在地球表面的重力等于萬有引力，則④ 由②③④式可得 代入數(shù)據(jù)可得s 遠(yuǎn)在點到地面h1，設(shè)衛(wèi)星在遠(yuǎn)在點的速率為v 則＝m ⑤ ④⑤聯(lián)立得 代入數(shù)據(jù)得 v＝ 7.6 km/s 21.解析：①衛(wèi)星做勻速圓周運動 （2分） （2分） （1分） ② （2分） （1分） ③ （1分） （1分） 22.解析： （1）設(shè)月球表面的重力加速度為g月，在地球表面： （2分） 在月球表面： （1分） 解得：g'==1.7 m/s2 （1分） （2）設(shè)嫦娥一號受到的平均作用力為F，由動量定理：（F-mg）t=mv （3分） 解得：F= 解得：F==1.9×107 N （2分）