【文档说明】【精准解析】高中物理必修第二册（三）　第七章　万有引力与宇宙航行.docx，共(13)页，1.165 MB，由envi的店铺上传

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单元素养评价(三)第七章万有引力与宇宙航行[合格性考试]时间：60分钟满分：65分一、选择题(本题共11小题，每小题3分，共33分)1．下列说法正确的是()A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人B．卡

文迪什测出引力常量的值，让万有引力定律有了实际意义C．相对论和量子力学，否定了经典力学D．天王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星”2．三种宇宙速度分别是7.9km/s、11.2km/s、16.7km/s，则表明()A．物体绕地球做匀速圆周运动的

最小速度是7.9km/sB．物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是11.2km/sC．物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是7.9km/sD．物体绕太阳转动的最大速度是7.9km/s3．世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟

、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是()A．对的，对各种钟的影响必须相同B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样C．A和B分别说明了两种情况下的影响D．以上说法全错4．为纪念伽利略将望远镜用于天文观测400周年，2

009年被定为以“探索我的宇宙”为主题的国际天文年．我国发射的“嫦娥一号”卫星绕月球经过一年多的运行，完成了预定任务，于2009年3月1日16时13分成功撞月．图示为“嫦娥一号”卫星撞月的模拟图，卫星在控制点①开始进入撞月轨道，假设卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R，周期为

T，引力常量为G.根据题中信息，下列说法中正确的是()A．可以求出月球的质量B．可以求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力C．“嫦娥一号”卫星在控制点①处应加速D．“嫦娥一号”在地面的发射速度大于11.2km/s5．我国实施“嫦娥三号”的发射和落月任务，进一步获取月

球的相关数据．如果该卫星在月球上空绕月做匀速圆周运动，经过时间t，卫星行程为s，卫星与月球中心连线扫过的角度是1弧度，引力常量为G，根据以上数据估算月球的质量是()A.t2Gs3B.s3Gt2C.Gt2s3D.Gs3t26．假设有一星

球的密度与地球相同，但它表面处的重力加速度是地球表面重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的()A.14B．4倍C．16倍D．64倍7.三颗人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，如图所示，已知mA＝mB<mC，则对于三颗卫星，正确的是()A．运行线速度关系为vA＝vB＝vCB．运

行周期关系为TA>TB＝TCC．向心力大小关系为FA＝FB<FCD．半径与周期关系为R3AT2A＝R3BT2B＝R3CT2C8．金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金

、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火．已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定()A．a金>a地>a火B．a火>a地>a金C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金9．“嫦娥五号”

探测器预计在2019年发射升空，自动完成月面样品采集后从月球起飞，返回地球，带回约2kg月球样品．某同学得到了一些信息，如表格中的数据所示，则地球和月球的密度之比为()地球和月球的半径之比4地球表面和月球表面的重力加速度之比6A.23B.32C．4D．610．某星球直径为d，宇航员在该

星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为()A.v02B．2v0dhC.v02hdD.v02dh11．2019年4月10日9时许，包括中国在内

，全球多地天文学家同步公布了黑洞“真容”．这是人类第一次凝视曾经只存在于理论中的天体——黑洞，一种体积极小、质量极大的天体，如同一个宇宙“吞噬之口”，连光也无法逃逸．在两个黑洞合并过程中，由于彼此间的强大引力作用，会形成短时间的双星系统．如图所

示，黑洞A、B可视为质点，它们围绕连线上O点做匀速圆周运动，且AO大于BO，不考虑其他天体的影响．下列说法错误的是()A．黑洞A做圆周运动的向心力大小等于B做圆周运动的向心力大小B．黑洞A的质量大于B的质量C．黑洞A的线速度大于B的线速度D．两黑洞

之间的距离越大，A的周期越大二、计算题(本题共3小题，共27分)12．(7分)有一星球的密度与地球的密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量是地球质量的多少倍？13．(8分)地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，

天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球轨道半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒第三定律估算，它下次飞近地球是哪一年？14.(17分)已知地球半径为R，地球表面重力加速度

为g，不考虑地球自转的影响．(1)推导第一宇宙速度v1的表达式；(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星运行周期T；(3)若已知火星的质量和半径分别为地球的110和12，则火星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之

比为多少？[等级性考试]时间：40分钟满分：35分15．(5分)(多选)如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，下列判断正确的是()A．小行星带内的小行星都具有相同的角速度B．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加

速度C．各小行星绕太阳运动的周期均小于一年D．要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度16．(5分)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假

设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为()A．1hB．4hC．8hD．16h17．(5分)(多选)我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发

射．量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系．假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示．已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点

，由此可知()A．同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n3m3B．同步卫星与P点的速度之比为1nC．量子卫星与同步卫星的速度之比为nmD．量子卫星与P点的速度之比为n3m18．(20分)地球A和某一行星B的半径之比为R1:R2＝1:2，

平均密度之比为ρ1:ρ2＝4:1.若地球表面的重力加速度为10m/s2，则：(1)行星B表面的重力加速度是多少？(2)若在地球表面以某一初速度竖直上抛的物体最大高度可达20m，那么在行星B表面以相同的初速度竖直上抛一物体，经多少时间该物体可落回原地？(空气阻力不计)单元

素养评价(三)第七章万有引力与宇宙航行1．解析：牛顿发现了万有引力定律，而卡文迪什通过实验测量并计算得出了引力常量的值，因此卡文迪什被称为“称量地球的质量”的人，故A错误，B正确；相对论与量子力学并没有否定经典力学，而是在其基础上发展起来的，有各自成立的范围，故C错误；

海王星是利用万有引力定律发现的一颗行星，被人们称为“笔尖下发现的行星”，故D错误．答案：B2．解析：第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，同时是围绕地球运动的最大环绕速度，第二宇宙速度又叫逃逸速度，是脱离地球吸引的最

小发射速度；第三宇宙速度是摆脱太阳引力束缚的最小发射速度，故选项C正确．答案：C3．解析：根据时间的相对性可知，选项A正确．答案：A4．解析：由GMmR2＝m4π2T2R可求得月球质量M＝4π2R3G

T2，A项正确；因不知“嫦娥一号”卫星的质量，故无法求出月球对“嫦娥一号”的引力，B项错误；“嫦娥一号”从控制点①处开始做向心运动，应在控制点①处减速，C项错误；“嫦娥一号”最终未脱离地球束缚，和月球一起绕

地球运动，因此在地面的发射速度小于11.2km/s，D项错误．答案：A5．解析：由s＝rθ，θ＝1弧度，可得r＝s，由s＝vt可得v＝st，由GMmr2＝mv2r，解得M＝s3Gt2，选项B正确．答案：B6．解析：由GMmR2＝mg得M＝gR2G，所以ρ＝

MV＝gR2G43πR3＝3g4πGR，ρ＝ρ地，即3g4πGR＝3g地4πGR地，又g＝4g地，得R＝4R地，故MM地＝gR2G·Gg地R2地＝64.选项D正确．答案：D7．解析：由GMmr2＝mv2r得v＝GM

r，所以vA>vB＝vC，选项A错误；由GMmr2＝mr4π2T2得T＝2πr3GM，所以TA<TB＝TC，选项B错误；由GMmr2＝ma得a＝GMr2，aA>aB＝aC，又mA＝mB<mC，所以FA>FB，FB<F

C，选项C错误；三颗卫星都绕地球运行，故由开普勒第三定律得R3AT2A＝R3BT2B＝R3CT2C，选项D正确．答案：D8．解析：本题考查万有引力定律和匀速圆周运动，体现了物理模型建构、科学推理等核心素养．行星绕太阳做匀速圆周运动，

万有引力提供向心力，即GMmR2＝ma向＝mv2R，解得a向＝GMR2，v＝GMR，由于R金<R地<R火，所以a金>a地>a火，v金>v地>v火，选项A正确．答案：A9．解析：在星球表面有：GMmR2＝mg则M＝gR2G，ρ＝MV＝g

R2G4πR33＝3g4πGR则ρ地ρ月＝g地g月×R月R地＝32选项B正确．答案：B10．解析：物体竖直上抛过程中做匀减速直线运动，由v2－v20＝2ax得g＝v202h根据万有引力定律可知Gm·Md22＝mv2d2，解得v＝2

GMd又GMmd22＝mg，解得v＝v02dh，故D选项正确．答案：D11．解析：两黑洞靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力与B对A的作用力大小相等，方向相反，则黑洞A的向心力大小等于B

的向心力大小，故A正确；两黑洞靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，由题图可知A的运动半径比较大，根据v＝ωr可知，黑洞A的线速度大于B的线速度，故C正确；A、B在匀速转动时的向心力大小关系为mAω2rA＝mBω2rB

，由于A运动的半径比较大，所以A的质量小，故B错误；两黑洞靠相互间的万有引力提供向心力，所以GmAmBL2＝mA4π2rAT2＝mB4π2rBT2，又rA＋rB＝L，L为两者之间的距离，T＝4π2L3G(mA＋mB)，则两黑洞之间的距离越大，A的周期越大，故D正确．答案：B1

2．解析：根据星球表面万有引力等于重力，有GMmR2＝mg得g＝GMR2根据密度与质量关系得M＝ρ·43πR3，因星球的密度跟地球密度相同，所以g1g2＝GM1R21×R22GM2＝M1M2×R22R21＝ρ4π3R31ρ4π3R32×R22R21＝R1R2则M1M2

＝ρV1ρV2＝R31R32＝641即该星球的质量是地球质量的64倍．答案：64倍13．解析：将地球的公转轨道近似看成圆形轨道，设其周期为T1，半径为r1；哈雷彗星的周期为T2，轨道半长轴为r2，则根据开普勒第三定律有r31T21＝r32T22，

因为r2＝18r1，地球公转周期为1年，所以可知哈雷彗星的公转周期为T2＝r32r31·T1＝76.4年．所以它下次飞近地球是在2062年．答案：2062年14．解析：(1)设卫星的质量为m，地球的质量为M，不考

虑地球自转的影响，在地球表面附近卫星所受重力等于地球对物体的引力，GMmR2＝mg①即mg＝mv21R，得v1＝gR②(2)若卫星在距地面高为h上空做匀速圆周运动，则其所受到的万有引力为：GMm(R＋h)2＝m4π2T2(R＋h)③联立①③得T＝2π(R＋h)3gR2

④(3)由①得地球表面的重力加速度可表示为g＝GMR2⑤同理火星表面重力加速度为g′＝GM′R′2⑥联立⑤⑥并由M′＝110M、R′＝12R，得g′:g＝2:5答案：(1)v1＝gR(2)2π(R＋h

)3gR2(3)2:515．解析：根据万有引力提供向心力，GMmr2＝mω2r，解得ω＝GMr3，可知不在同一轨道上的小行星的角速度不同，故A错误；同理由向心加速度a＝GMr2，可知小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星

的向心加速度，故B正确；周期T＝2πr3GM，小行星的轨道半径比地球公转的半径大，所以各小行星绕太阳运动的周期均大于一年，故C错误；地球的第二宇宙速度是指从地球表面上发射卫星时，要摆脱地球的引力而成为绕太阳

转动的卫星的最小发射速度，故要从地球表面发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度，故D正确．答案：BD16．解析：地球自转周期变小，卫星要与地球保持同步，则卫星的公转周期也应随之变小，由开普勒第三定律r3T2＝k可知卫

星离地球的高度应变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目的，则卫星周期最小时，由数学几何关系可作出他们间的位置关系如图所示．卫星的轨道半径为r＝Rsin30°＝2R由r31T21＝r32T22得(6.6R)3242＝(2R)3T22.解得T2≈4h.答案：B

17．解析：由开普勒第三定律可知R3同R3量＝T2同T2量，则T2同T2量＝n3m3，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n3m3，选项A错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由v＝ωr＝2πTr可得同步卫星与P点的速度之比为v同:vP＝n:1，

选项B错误；由GMmr2＝mv2r得v＝GMr，量子卫星与同步卫星的速度之比为v量v同＝R同R量＝nm，选项C正确；量子卫星与P点的速度之比为v量vP＝v量v同·v同vP＝n3m，选项D正确．答案：CD18．解析：(1)根据星球表面的物体受到的重力等于万有引力，有GMmR

2＝mg，得M＝R2gG，又因为M＝ρ·43πR3，所以g＝43πGρR，gAgB＝ρ1ρ2·R1R2＝2，故gB＝12gA＝5m/s2.(2)根据匀变速运动的规律有v20＝2gAhA＝(gBtB)2，所以在行星B表面以相同的初速度竖

直上抛一物体，物体上升到最高点用时tB＝2gAhAgB＝4s，根据运动的对称性知该物体从抛出到落回原地的总时间t＝2tB＝8s.答案：(1)5m/s2(2)8s获得更多资源请扫码加入享学资源网微信公众号www.xiangxu

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