山東省專用2018_2019學年高中物理第六章萬有引力與航天階段驗收評估二萬有引力與航天含解析新人教版.docx

階段驗收評估（二） 萬有引力與航天(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15小題只有一個選項符合題意，第68小題有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1關于行星運動的規(guī)律，下列說法符合史實的是()A開普勒在牛頓定律的基礎上，導出了行星運動的規(guī)律B開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎上，總結出了行星運動的規(guī)律C開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因D開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律解析：選B開普勒在前人觀測數(shù)據(jù)的基礎上，總結出了行星運動的規(guī)律，與牛頓定律無聯(lián)系，選項A錯誤，選項B正確；開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，但沒有找出行星按照這些規(guī)律運動的原因，選項C錯誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，選項D錯誤。 2星球上的物體脫離星球引力所需的最小速度稱為第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度v2與第一宇宙速度v1的關系是v2v1。已知某星球的半徑為r，它表面的重力加速度為地球表面重力加速度g的，不計其他星球的影響，則該星球的第二宇宙速度為()A. B. C. D.gr解析：選C由題意v1，v2v1，所以C項正確。3有研究表明300年后人類產生的垃圾將會覆蓋地球1米厚。有人提出了“將人類產生的垃圾分批轉移到無人居住的月球上”的設想，假如不考慮其他星體的影響，且月球仍沿著原來的軌道繞地球做勻速圓周運動，運用您所學物理知識，分析垃圾轉移前后，下列說法中正確的是()A地球與月球間的萬有引力會逐漸減小B月球繞地球運行的線速度將會逐漸變小C月球繞地球運行的向心加速度將會逐漸變大D月球繞地球運行的周期將變小解析：選B月球繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式求解出線速度、周期和萬有引力的表達式進行分析。設地球質量為M，月球質量為m，地球與月球間的萬有引力FG，由于Mm，M減小、m增加、Mm固定，故Mm會增加，故地球與月球間的萬有引力會逐漸增加，直到兩者質量相等為止，A錯誤；萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有Gmmrma，解得T2 ，v，a，由于M減小，故月球的運行速度減小，向心加速度減小，周期將會增大，故B正確，C、D錯誤。4.國務院批復，自2016年起將4月24日設立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440 km，遠地點高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設東方紅一號在遠地點的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關系為()Aa2a1a3Ba3a2a1Ca3a1a2 Da1a2a3解析：選D衛(wèi)星圍繞地球運行時，萬有引力提供向心力，對于東方紅一號，在遠地點時有Gm1a1，即a1，對于東方紅二號，有Gm2a2，即a2，由于h2h1，故a1a2，東方紅二號衛(wèi)星與地球自轉的角速度相等，由于東方紅二號做圓周運動的軌道半徑大于地球赤道上物體做圓周運動的半徑，根據(jù)a2r，故a2a3，所以a1a2a3，選項D正確，選項A、B、C錯誤。5.在同一軌道平面上繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星A、B、C，某時刻恰好在同一過地心的直線上，如圖所示，當衛(wèi)星B經過一個周期時()A各衛(wèi)星角速度相等，因而三星仍在一直線上BA超前于B，C落后于BCA超前于B，C超前于BDA、C都落后于B解析：選B由Gmr2，可知，可見選項A錯誤；由T，即T可知，選項B正確，選項C、D錯誤。6.中國將于2020年左右建成空間站，它將成為中國空間科學和新技術研究實驗的重要基地，在軌運營10年以上。設某個空間站繞地球做勻速圓周運動，其運動周期為T，軌道半徑為r，萬有引力常量為G，地球表面重力加速度為g。下列說法正確的是()A空間站的線速度大小為vB地球的質量為MC空間站的向心加速度為aD空間站質量為M空解析：選BC空間站繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力，Gm，得v，在地球表面，根據(jù)重力等于萬有引力得mgG，R為地球的半徑，所以v，A錯誤；根據(jù)萬有引力等于向心力得Gmr，解得M，B正確；空間站的向心加速度a2r2rr，C正確；空間站繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力只能求出中心體質量，空間站質量無法求解，故D錯誤。7地球同步衛(wèi)星離地心距離為r，環(huán)繞速度大小為v1，加速度大小為a1，地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度大小為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列關系式正確的是()A. B.2C. D.解析：選AD因為地球同步衛(wèi)星的周期等于地球自轉的周期，所以角速度相等，根據(jù)ar2得，故A正確，B錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力G，解得v，則，故C錯誤，D正確。8.航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務后，在A點從圓形軌道進入橢圓軌道，B為軌道上的一點，如圖所示，關于航天飛機的運動，下列說法中正確的有()A在軌道上經過A點的速度小于經過B點的速度B在軌道上經過A點的速度小于在軌道上經過A點的速度C在軌道上經過A點的加速度小于在軌道上經過A點的加速度D在軌道上運動的周期小于在軌道上運動的周期解析：選ABD在軌道上由A點運動到B點，引力做正功，動能增加，所以經過A點的速度小于經過B點的速度，故A正確；從軌道上的A點進入軌道需減速，使萬有引力大于所需要的向心力，做近心運動，所以在軌道上經過A點的速度小于在軌道上經過A點的速度，故B正確；在軌道上和在軌道上通過A點時所受的萬有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，加速度相等，故C錯誤；根據(jù)開普勒第三定律C，橢圓軌道的半長軸小于圓軌道的半徑，所以在軌道上運動的周期小于在軌道上運動的周期，故D正確。二、非選擇題(本題共3小題，共52分)9.(16分)A是地球的同步衛(wèi)星，另一衛(wèi)星B的圓形軌道位于赤道平面內，離地面高度為h，已知地球半徑為R，地球自轉角速度為0，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。(1)求衛(wèi)星B的運行周期；(2)若衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近(O、B、A在同一直線上)，則至少經過多少時間，它們再一次相距最近？解析：(1)根據(jù)萬有引力提供向心力，Gm(Rh)Gmg聯(lián)立兩式得TB2。(2)因為rArB，所以0B，用t表示所需的時間(B0)t2因為B由兩式得B將式代入式得t。答案：(1)2(2)10.(18分)已知月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛船在繞月球的圓形軌道上運動，軌道半徑為r，r4R，到達軌道的A點時點火變軌進入橢圓軌道，到達軌道的近月點B時再次點火進入近月軌道繞月球做圓周運動。已知引力常量G，求：(1)月球的質量；(2)飛船在軌道上的運行速率；(3)飛船在軌道上繞月運行一周所需的時間。解析：(1)設月球的質量為M，對月球表面上質量為m的物體有Gmg0得M。(2)設飛船的質量為m，對于飛船在圓形軌道上的運動，有：Gm解得飛船在軌道上運動的速率為v1。(3)設飛船在軌道上繞月球運行一周所需的時間為T，有mg0m2R解得T2。答案：(1)(2)(3)211(18分)在我國“嫦娥一號”月球探測器在繞月球成功運行之后，為進一步探測月球的詳細情況，又發(fā)射了一顆繞月球表面飛行的科學試驗衛(wèi)星。假設該衛(wèi)星繞月球做圓周運動，月球繞地球也做圓周運動，且軌道都在同一平面內。已知衛(wèi)星繞月球運行的周期為T0，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R0，月心與地心間的距離為r，引力常量為G，試求：(1)月球的平均密度；