【文档说明】2021高中物理必修二新人教版单元素养评价：第六章　万有引力与航天含解析.docx，共(18)页，256.956 KB，由envi的店铺上传

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温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。单元素养评价(二)(第六章)(90分钟100分)一、选择题(本题共14小题,每小题

4分,共56分。其中1～10题为单选,11～14题为多选)1.下列说法正确的是()A.开普勒将第谷的几千个观察数据归纳成简洁的三定律,揭示了行星运动的规律B.伽利略设计实验证实了力是维持物体运动的原因C.牛顿通过实验测出了万有引力常量D.经典力学不适用于宏观低速运动【解析】选A。开普勒将第谷的

几千个观察数据归纳成简洁的三定律,揭示了行星运动的规律,选项A正确;伽利略设计实验证实了物体运动不需要力来维持,选项B错误;卡文迪许通过实验测出了万有引力常量,选项C错误;经典力学不适用于微观和高速运动

,选项D错误。2.为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为()A.2∶1B.4∶1C.8∶1D.16∶1【解析】选C。设地球半径为R,根据题述,地球卫星P的轨

道半径为RP=16R,地球卫星Q的轨道半径为RQ=4R,根据开普勒定律,==64,所以P与Q的周期之比为TP∶TQ=8∶1,故选项C正确。3.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运

动,而不至因为万有引力的作用而吸引到一起。如图所示,某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比rA∶rB=1∶2,则两颗天体的()A.质量之比mA∶mB=2∶1B.角速度之比ωA∶ωB=1∶

2C.线速度大小之比vA∶vB=2∶1D.向心力大小之比FA∶FB=2∶1【解析】选A。双星绕连线上的一点做匀速圆周运动,其角速度相同,周期相同,两者之间的万有引力提供向心力,F=mAω2rA=mBω2rB,所以mA∶

mB=2∶1,选项A正确,B、D错误;由v=ωr可知,线速度大小之比vA∶vB=1∶2,选项C错误。4.冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统,质量比约为7∶1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动,由此可知,冥王星绕O点运动的()A.轨道半径

约为卡戎的B.角速度大小约为卡戎的C.线速度大小约为卡戎的7倍D.向心力大小约为卡戎的7倍【解析】选A。冥王星与卡戎间的引力提供它们运动的向心力,向心力相等,D项错;双星系统角速度相等,B项错;设冥王星的质量为M,轨道半径为r1,卡戎星的质量

为m,轨道半径为r2,两星间距离为r。对于冥王星:=Mω2r1①对于卡戎星:=mω2r2②由①②可得:==,所以,A项对。线速度v=ωr,同样可推知C项错。5.如图所示,在同一轨道平面上的三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动,某

一时刻它们恰好在同一直线上,下列说法中正确的是()A.根据v=可知,运行速度满足vA>vB>vCB.运转角速度满足ωA>ωB>ωCC.向心加速度满足aA<aB<aCD.运动一周后,A最先回到图示位置【解析】选C。由=m得v=,r大则v小,故vA<vB<vC,选项A错

误;由=mr得=,r大则T大,由ω=可知,ωA<ωB<ωC,选项B、D错误;由=ma得a=,r大则a小,故aA<aB<aC,选项C正确。6.地球赤道上的物体重力加速度为g,物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a,要使赤道上的物体“飘”起来,则地球转动的角速度应

为原来的()A.B.C.D.【解析】选B。设地球原来自转的角速度为ω1,用F表示地球对赤道上的物体的万有引力,N表示地面对物体的支持力,由牛顿第二定律得F-N=mR=ma。而物体受到的支持力与物体的重力是一对平衡力,所以有N=G=mg。当赤道上的物体“飘”起来时,只

有万有引力提供向心力,设此时地球转动的角速度为ω2,有F=mR。联立以上三式可得=,所以B项正确。7.如图所示,在发射地球同步卫星的过程中,卫星先进入椭圆轨道Ⅰ,然后在Q点通过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道Ⅱ,则:A.卫星在P

点的加速度比在Q点的加速度小B.卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大C.在椭圆轨道Ⅰ上,卫星在P点的速度小于在Q点的速度D.卫星在Q点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ【解析】选B。根据牛顿第二定律得=ma,解得a=,由于

卫星在P点的轨道半径比在Q点的轨道半径小,即rP<rQ,所以卫星在P点的加速度比在Q点的加速度大,故选项A错误;卫星从椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ需要在Q点加速,使万有引力小于所需向心力,做离心运动,所以卫星在同步轨道Ⅱ上的机械能比在椭圆轨道Ⅰ上的机械能大,故

选项B正确,D错误;在椭圆轨道Ⅰ上,根据动能定理得从Q到P的过程,万有引力做正功,则动能增大,所以卫星在P点的速度大于Q点的速度,故选项C错误。8.(2020·南通高一检测)2020年1月我国成功发射了“吉林一号”宽幅01星,卫星轨道可看作距地面高

度为650km的圆,地球半径为6400km,第一宇宙速度为7.9km/s。则该卫星的运行速度为()A.11.2km/sB.7.9km/sC.7.5km/sD.3.1km/s【解析】选C。近地卫星环绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,则有G=m,则有第一宇宙速度v==7.9

km/s,“吉林一号”宽幅01星环绕地球做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力,则有G=m,联立解得v′=7.5km/s,故C正确,A、B、D错误。9.(2020·湘潭高一检测)“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行的过程中,发现A、B两颗均匀球形天体,两天体

各有一颗靠近其表面飞行的卫星,测得两颗卫星的周期相等。以下判断正确的是()A.两颗卫星的线速度一定相等B.天体A、B的质量一定不相等C.天体A、B表面的重力加速度一定不相等D.天体A、B的密度一定相等【解析】选D。根据题意,已知两卫星运行周期相等,由G=mR和M=ρV=ρπR3,即ρ=,即

两天体的密度相等,选项D正确;卫星环绕速度v=,由于两卫星运行半径关系不知道,则线速度大小关系无法确定,故选项A错误;天体质量M=,可知两天体质量大小关系也无法确定,故选项B错误;由g=R可知,两天体表面重力加速度大小关系无法确定,故选项C错误。10.宇宙中存在一些质量相等且离其

他恒星较远的四颗星组成的四星系统,忽略其他星体对它们的引力作用。设四星系统中每个星体的质量均为m,半径均为R,四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上。已知引力常量为G,关于四星系统,下列说法错误的是()A

.四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B.四颗星的轨道半径均为C.四颗星表面的重力加速度均为D.四颗星的周期均为2πa【解析】选B。四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动,选项A正确;四颗星的轨道半径均为a,选项B错误;由=m′g可知四颗星表面的重力加速度均为g=,选项

C正确;由G+2Gcos45°=ma()2,解得四颗星的周期均为T=2πa,选项D正确。【加固训练】我国某同步卫星在发射过程中经过四次变轨进入同步轨道。如图为第四次变轨的示意图,卫星先沿椭圆轨道Ⅰ飞行,后在远地点P处实现变轨,由椭圆轨道Ⅰ进入同步轨道Ⅱ,则该卫星()A.在轨道Ⅱ上的周期

比地球自转周期大B.在轨道Ⅱ上的加速度比在轨道Ⅰ上任意一点的加速度大C.在轨道Ⅰ上经过P点的速度比在轨道Ⅱ上经过P点的速度小D.在轨道Ⅱ上的速度比在轨道Ⅰ上任意一点的速度大【解析】选C。轨道Ⅱ是同步轨道,周

期等于地球的自转周期,故A错误;在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上经过P点时所受的万有引力相等,所以加速度相等,故B错误;在轨道Ⅰ上的P点速度较小,万有引力大于所需的向心力,会做近心运动,要想进入圆轨道Ⅱ,需加速,使万有引力等于所需要的向心力。所以在轨道Ⅰ上经过P点的速度小于

在轨道Ⅱ上经过P点时的速度,故C正确,D错误。11.2020年,中国长征火箭家族迎来一位新成员——长征八号运载火箭。长征八号的成功研究更加有利于开展空间科学技术试验研究,包括研究日地空间、行星际空间、恒星空间环

境的物理、化学特性及其演化过程;研究天体的结构特性及其形成和演化过程。现假设探测到两个未命名行星A、B,已知行星A、B的密度相等,下列说法正确的是()A.行星A的近地卫星的周期与行星B的近地卫星的周期相等B.行星A的同步卫星的线速度与行星B的同步卫星的线速度相等C.行星A、B表面的重力加速度

与行星半径的比值相等D.行星A的第一宇宙速度与行星B的第一宇宙速度相等【解析】选A、C。根据G=mR,M=πR3ρ,解得T=,则行星A的近地卫星的周期与行星B的近地卫星的周期相等,选项A正确;根据v==,因两颗行星的半径及同步卫星的高度不同,则

同步卫星的线速度不同,选项B错误;根据G=mg,解得===πρG,选项C正确;根据第一宇宙速度v===R,则两行星的第一宇宙速度不同,选项D错误,故选A、C。12.2019年5月17日,中国在西昌卫星发射中心用“长征三

号丙”运载火箭,成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。该卫星发射过程为:先将卫星发射至近地圆轨道1上,然后在P处变轨到椭圆轨道2上,最后由轨道2在Q处变轨进入同步卫星轨道3。轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点。忽略卫星质量的变化,则该卫星()A.在轨道3上的运行周期为24hB.在轨道3上的运

行速率大于7.9km/sC.在轨道3上经过Q点的向心加速度大于在轨道2上经过Q点的向心加速度D.在轨道2上由P点向Q点运动的过程中,地球引力对卫星做负功,卫星的动能减少【解析】选A、C、D。轨道3为同步卫星轨道,故在轨道3上运行周期为2

4h,故A正确;7.9km/s是地球第一宇宙速度大小,而第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度,也是近地卫星运行速度,故同步轨道3上卫星运行速度小于第一宇宙速度,故B错误;在同一点Q,卫星受到的万有引力相同,在轨道3上万

有引力提供向心力,在轨道2上卫星在Q点做近心运动,则万有引力大于向心力,即F向3>F向2,则在轨道3上经过Q点的向心加速度大于在轨道2上经过Q点的向心加速度,故C正确;卫星在轨道2上无动力运行时,由近地点P向远地点Q运动过程中,地

球对卫星的引力做负功,势能增加,而卫星的机械能保持不变,故其动能减小,故D正确。13.双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力作用下,分别围绕其连线上某一点做周期相同的匀速圆周运动。某双星质量分别为m1、m2,做

圆周运动的轨道半径分别为R1、R2,周期为T,则下列正确的是()A.两星质量一定相等B.两星质量之和为m1+m2=C.两星质量之比为=D.两星质量之比为=【解析】选B、D。双星的周期相等,两星质量分别为m1

和m2,都绕连线上O点做周期为T的圆周运动,星球1和星球2到O的距离分别为R1和R2,由万有引力提供向心力,对于m1:=m1()2R1,对于m2:=m2()2R2,则有两星质量之比为=,两星质量不一定相等,故选项D正确,A、C错误;由几何关系知:R1

+R2=L,联立解得:m1+m2=,故选项B正确。14.(2020·广州高一检测)我国在轨运行的气象类卫星有两类,一类是极地轨道卫星,如“风云一号”,绕地球做匀速圆周运动的周期为12h,另一类是地球同步轨道卫星,如“风云二号”,运行周期为24h

,下列说法正确的是()A.风云一号的线速度大于风云二号的线速度B.风云一号的向心加速度小于风云二号的向心加速度C.风云一号的发射速度大于风云二号的发射速度D.风云一号、风云二号相对地面均静止【解析】选A、C。根据公式G=

m可得v=,所以风云一号卫星的半径小,线速度大,故A正确;根据G=ma可得a=,风云一号的半径小,向心加速度大于风云二号卫星的向心加速度,故B错误;向高轨道上发射卫星需要克服地球引力做更多的功,故向高轨道上发射卫星需要更大的发射速度,故C正确;风云二号是同步卫星,相对地面静止,而风云一

号不是同步卫星,相对地面是运动的,故D错误。二、计算题(本题共4小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)15.(10分)如图所示,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L。已知A、B的

中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧。引力常数为G。(1)求两星球做圆周运动的周期。(2)在地月系统中,若忽略其他星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1。但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动

的,这样算得的运行周期记为T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022kg。求T2与T1两者平方之比。(结果保留3位小数)【解析】(1)两星球围绕同一点O做匀速圆周运动,其角速度大

小相同,周期也相同,其所需向心力由两者间的万有引力提供,设A、B的轨道半径分别为r2、r1,由牛顿第二定律知:对于B有G=Mr1(1分)对于A有G=Mr2(1分)又有r1+r2=L(1分)联立解得T=2π(2分)(2)在地月系统中,由于地月系

统旋转所围绕的中心O不在地心,月球做圆周运动的周期可得出:T1=2π(1分)式中,M′和m′分别是地球和月球的质量,L′是地心与月心之间的距离。若认为月球在地球的引力作用下绕地心做匀速圆周运动,则=m′L′(1分)式中,T2为月球绕地心运动的周期。得T2=2π(1分)则=1+,(1

分)代入题给数据得=1.012。(1分)答案:(1)2π(2)1.01216.(10分)开普勒第三定律指出:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立。如图,“嫦娥三号”探月卫星

在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行,周期为T。月球的半径为R,引力常量为G。某时刻“嫦娥三号”卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ,在月球表面的B点着陆。A、O、B三点在一条直线上。求:(1)月球的密度。(2)在轨道Ⅱ上运行的

时间。【解析】(1)设月球的质量为M,卫星的质量为m,对卫星受力分析可得G=mr(1分)月球的密度ρ=(2分)联立解得:ρ=(2分)(2)椭圆轨道的半长轴a=(1分)设椭圆轨道上运行周期为T1,由开普勒第三定律得=(1分)卫星在轨道Ⅱ上运行的时间t=(1分)联立解得:t

=。(2分)答案:(1)(2)17.(12分)假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星,若这颗卫星在距该天体表面高度为h的轨道做匀速圆周运动,周期为T,已知万有引力常量为G,求:(1)该天体的质量是多少。(2)该天体的密度是多少

。(3)该天体表面的重力加速度是多少。(4)该天体的第一宇宙速度是多少。【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解。(2)根据密度的定义求解天体密度。(3)在天体表面,重力等于万有引力,列式求解。(4)该天体的第一宇宙速

度是近地卫星的环绕速度。【解析】(1)卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:G=m(R+h)(2分)解得:M=①(1分)(2)天体的密度:ρ===。(2分)(3)在天体表面,重力等于万有引力,故:mg=G②(

2分)联立①②解得:g=③(2分)(4)该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度,根据牛顿第二定律,有:mg=m④(2分)联立③④解得:v==。(1分)答案:(1)(2)(3)(4)18.(12分)在天体运动中,将两颗彼此相距较近的星体称为双

星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变,并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果双星间距为L,质量分别为M1和M2,引力常量为G,试计算:(1)双星的轨道半径R1、R2。(2)双星的运行周期T。(3

)双星的线速度v1、v2。【解析】设行星转动的角速度为ω,周期为T。(1)对星球M1,由向心力公式可得:G=M1ω2R1,(1分)同理对星球M2,有:G=M2ω2R2(1分)两式相除得:=,(即轨道半径与质量成反比)(1分)又因为L=R1+R2所以得:R1=L,R2=L。(1分)(2)由上式

得到ω=,(2分)因为T=,所以:T=2πL(2分)(3)由v=可得双星线速度为:v1===M2,(2分)v2===M1,(2分)答案:(1)LL(2)2πL(3)M2M1关闭Word文档返回原板块获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxue100

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