1、第 1 页 共 12 页宜宾市一中 20172018 学年高一下期物理组第 7 周周训练课题：必修 2 第三章 万有引力设计人：叶光绪第一部分：双向细目表题号 题型 考点 分值 考查能力1 选择题 物理学史 6 识记2 选择题 重力加速度 6 理解3 选择题 太阳系系统 6 识记4 选择题 万有引力定律 6 理解5 选择题 同步卫星 6 理解6 选择题 重力加速度 6 理解7 选择题 第一宇宙速度 6 应用8 选择题 行星系统 6 理解9 选择题 计算密度 6 理解10 选择题 双星系统 6 理解11 计算题 万有引力定律 10 理解12 计算题 重力加速度 10 理解13 计算题 重力加速度
2、 10 理解14 计算题 双星系统 10 应用第 2 页 共 12 页宜宾市一中 2017 级第七周周考物理(时间：60 分钟 满分：100 分)班级_姓名_得分_1、选择题(本题共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分，在每小题给出的四个选项中，第17 题只有一项符合题目要求，第 810 题有多项符合题目要求全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得零分)1 2 3 4 5 6 7 8 9 101在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是( )A德国天文学家开普勒对他的导师第谷观测的行星数据进行了多年研究
3、，得出了开普勒三大行星运动定律B英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量C伽利略用“月地检验”证实了万有引力定律的正确性D牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上2(2015重庆高考 )宇航员王亚平在“天宫 1 号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为 m，距地面高度为 h，地球质量为 M，半径为 R，引力常量为 G，则飞船所在处的重力加速度大小为( )A0 B C. DGMR h2 GMmR h2 GMh23(2015北京高考 )假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离
4、小于火星到太阳的距离，那么( )A地球公转周期大于火星的周期公转B地球公转的线速度小于火星公转的线速度C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度4如图 1 所示，A 为静止于地球赤道上的物体， B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C 为绕地球做圆周运动的卫星，P 为 B、C 两卫星轨道的交点已知 A、B 、C 绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是( ) A物体 A 和卫星 C 具有相同大小的线速度B物体 A 和卫星 C 具有相同大小的加速度C卫星 B 在 P 点的加速度与卫星 C 在该点的加速度一定不相同D可能出现在每天的某一时刻卫星 B 在 A
5、 的正上方5同步卫星位于赤道上方，相对地面静止不动如果地球半径为 R，自转角速度为第 3 页 共 12 页，地球表面的重力加速度为 g.那么，同步卫星绕地球的运行速度为 ( )A. B C. DRg RgR2g 3R2g6(2015海南高考 )若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为 2 .已知该行星质量约为地球7的 7 倍，地球的半径为 R，由此可知，该行星的半径约为 ( )A. R B R C2R D R12 72 727恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”中子星中子星的半径较小，一般在 720 km，但它的
6、密度大得惊人若某中子星的半径为 10 km，密度为1.21017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) A7.9 km/s B 16.7 km/s C2.910 4 km/s D5.810 4 km/s8(多选 )北京时间 2005 年 7 月 4 日下午 1 时 52 分(美国东部时间 7 月 4 日凌晨 1 时 52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞” ，如图 2 所示假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为 5.74 年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( )A绕太阳运动的角速度不变
7、B近日点处线速度大于远日点处线速度C近日点处加速度大于远日点处加速度D其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数9(多选 )设宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，离地高度为 H，地球半径为 R，则根据 T、H、R 和引力常量 G，能计算出的物理量是 ( )A地球的质量 B地球的平均密度 C飞船所需的向心力 D飞船线速度的大小10(多选 )宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )A双星相互间的万有引力
8、减小 B双星做圆周运动的角速度不变第 4 页 共 12 页C双星做圆周运动的周期增大 D双星做圆周运动的速度增大二、非选择题(共 4 小题，共 40 分按题目要求作答)11(10 分) 已知太阳的质量为 M，地球的质量为 m1，月球的质量为 m2，当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球之间，如图 4 所示设月球到太阳的距离为 a，地球到月球的距离为 b，则太阳对地球的引力 F1 和对月球的吸引力 F2 的大小之比为多少？ 12(10 分)2007 年 10 月 24 日 18 时， “嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道在绕地运行时，要经过三次近地变轨：
9、12 小时椭圆轨道24 小时椭圆轨道48小时椭圆轨道地月转移轨道.11 月 5 日 11 时，当卫星经过距月球表面高度为 h 的 A点时，再一次实施变轨，进入 12 小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为 T的月球极月圆轨道.如图 5 所示已知月球半径为 R.(1)请回答：“ 嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)写出月球表面重力加速度的表达式第 5 页 共 12 页13(10 分) 我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星500”的实验活动假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径的 ，质量是地球质量的 .已知地球表面的12 19重力加速度是 g，地球的半径为
10、R，忽略火星以及地球自转的影响，求：(1)火星表面的重力加速度 g的大小；(2)王跃登陆火星后，经测量发现火星上一昼夜的时间为 t，如果要发射一颗火星的同步卫星，它正常运行时距离火星表面将有多远？ 14(10 分) 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 的两侧引力常量为 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
11、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 5.981024 kg 和7.351022kg.求 T2 与 T1 两者平方之比 (结果保留三位小数)第 6 页 共 12 页第三部分：答案一、选择题(本题共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分，在每小题给出的四个选项中，第17 题只有一项符合题目要求，第 810 题有多项符合题目要求全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得零分)1在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步关于科学家和他们的贡献，下列说法中错误的是( )A德国天文学家开普勒对他的导
12、师第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律B英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量C伽利略用“月地检验”证实了万有引力定律的正确性D牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上【解析】 根据物理学史可知 C 错，A、B、D 正确【答案】 C2(2015重庆高考 )宇航员王亚平在“天宫 1 号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为 m，距地面高度为 h，地球质量为 M，半径为 R，引力常量为 G，则飞船所在处的重力加速度大小为( )A0 BGMR h2C. DGMmR h
13、2 GMh2【解析】 飞船受的万有引力等于在该处所受的重力，即 G mg，得 gMmR h2，选项 B 正确GMR h2【答案】 B3(2015北京高考 )假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么( )A地球公转周期大于火星的周期公转B地球公转的线速度小于火星公转的线速度C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度【解析】 根据 G m 2rm ma nm 2r 得，公转周期 T2 ，故地球Mmr2 (2T) v2r r3GM公转的周期较小，选项 A 错误；公转线速度 v ，故地球公转的线速度较大，选项 BGMr错误；
14、公转加速度 an ，故地球公转的加速度较大，选项 C 错误；公转角速度GMr2第 7 页 共 12 页 ，故地球公转的角速度较大，选项 D 正确GMr3【答案】 D4如图 1 所示，A 为静止于地球赤道上的物体， B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C 为绕地球做圆周运动的卫星，P 为 B、C 两卫星轨道的交点已知 A、B 、C 绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是( ) 【导学号：67120061】图 1A物体 A 和卫星 C 具有相同大小的线速度B物体 A 和卫星 C 具有相同大小的加速度C卫星 B 在 P 点的加速度与卫星 C 在该点的加速度一定不相同D可能出现在每天的某一
15、时刻卫星 B 在 A 的正上方【解析】 物体 A 和卫星 B、C 周期相同，故物体 A 和卫星 C 角速度相同，但半径不同，根据 vR 可知二者线速度不同， A 项错；根据 aR 2 可知，物体 A 和卫星 C 向心加速度不同，B 项错；根据牛顿第二定律，卫星 B 和卫星 C 在 P 点的加速度 a ，故两GMr2卫星在 P 点的加速度相同，C 项错误；对于 D 选项，物体 A 是匀速圆周运动，线速度大小不变，角速度不变，而卫星 B 的线速度是变化的，近地点最大，远地点最小，即角速度发生变化，而周期相等，所以如图所示开始转动一周的过程中，会出现 A 先追上 B，后又被B 落下，一个周期后 A
16、和 B 都回到自己的起点所以可能出现：在每天的某一时刻卫星 B在 A 的正上方，则 D 正确【答案】 D5同步卫星位于赤道上方，相对地面静止不动如果地球半径为 R，自转角速度为，地球表面的重力加速度为 g.那么，同步卫星绕地球的运行速度为 ( )A. BRg RgC. DR2g 3R2g【解析】 同步卫星的向心力等于地球对它的万有引力 G m 2r，故卫星的轨道半Mmr2径 r .物体在地球表面的重力约等于所受地球的万有引力 G mg，即 GMgR 2.所3GM2 MmR2以同步卫星的运行速度 vr ， D 正确3gR22 3gR2【答案】 D6(2015海南高考 )若在某行星和地球上相对于各
17、自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为 2 .已知该行星质量约为地球7的 7 倍，地球的半径为 R，由此可知，该行星的半径约为 ( )第 8 页 共 12 页A. R B R12 72C2R D R72【解析】 物体平抛时水平方向满足 xv 0t，所以 ；竖直方向由 h gt2 得t1t2 x1x2 27 12g ，因此 .在星球表面物体所受的重力等于万有引力，由 g 得2ht2 g1g2 t2t21 74 GMR2 2，又因为 R2R，所以 R12R，故选 C.R1R2 M1g2M2g1【答案】 C7恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒
18、”中子星中子星的半径较小，一般在 720 km，但它的密度大得惊人若某中子星的半径为 10 km，密度为1.21017 kg/m3，那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) 【导学号：67120062】A7.9 km/s B16.7 km/sC2.9 104 km/s D5.810 4 km/s【解析】 中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的卫星的环绕速度，此时卫星的轨道半径近似地认为是该中子星的球半径，且中子星对卫星的万有引力充当向心力，由G m ，得 v ，又 MV ，得 vr 110 4Mmr2 v2r GMr 4r33 4G3m/s43.146.6710 111.2101735.810 7
19、 m/s5.810 4 km/s.故选 D.【答案】 D8北京时间 2005 年 7 月 4 日下午 1 时 52 分(美国东部时间 7 月 4 日凌晨 1 时 52 分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞” ，如图 2 所示假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为 5.74 年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( )图 2A绕太阳运动的角速度不变B近日点处线速度大于远日点处线速度C近日点处加速度大于远日点处加速度D其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数【解析】 由开普勒第二定律知
20、近日点处线速度大于远日点处线速度，B 正确；由开普勒第三定律可知 D 正确；由万有引力提供向心力得 C 正确【答案】 BCD第 9 页 共 12 页9设宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，离地高度为 H，地球半径为R，则根据 T、H、R 和引力常量 G，能计算出的物理量是 ( )图 3A地球的质量B地球的平均密度C飞船所需的向心力 D飞船线速度的大小【解析】 由 G m (RH)，可得：M ，选项 A 可求出；又根MmR H2 42T2 42R H3GT2据 ，选项 B 可求出；根据 v ，选项 D 可求出；由于飞船的质量未知，M43R3 2R HT所以无法确定飞船的向心力【答案】
21、 ABD10宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕两星球球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 ( )A双星相互间的万有引力减小B双星做圆周运动的角速度不变C双星做圆周运动的周期增大D双星做圆周运动的速度增大【解析】 双星间的距离在不断缓慢增加，根据万有引力定律，FG ，知万有引m1m2L2力减小，故 A 正确根据 G m 1r12，G m 2r22，知m1m2L2 m1m2L2m1r1 m2r2， v1r 1，v 2r 2，轨道半径之比等于质量的反比，双星间的距离变大，则双星的轨
22、道半径都变大，根据万有引力提供向心力，知角速度变小，周期变大，线速度变小，故 B、 D 错误，C 正确【答案】 AC二、非选择题(共 3 小题，共 40 分按题目要求作答)11(10 分) 已知太阳的质量为 M，地球的质量为 m1，月球的质量为 m2，当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎在同一直线上，且月球位于太阳与地球之间，如图 4 所示设月球到太阳的距离为 a，地球到月球的距离为 b，则太阳对地球的引力 F1 和对月球的吸引力 F2 的大小之比为多少？ 【导学号：67120063】图 4【解析】 由太阳对行星的引力满足第 10 页 共 12 页F 知，mr2太阳对地球的引力F1G ，Mm1
23、a b2太阳对月球的引力F2G ，Mm2a2故 F1/F2 .m1a2m2a b2【答案】 m1a2m2a b212(10 分)2007 年 10 月 24 日 18 时， “嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12 小时椭圆轨道24 小时椭圆轨道48小时椭圆轨道地月转移轨道.11 月 5 日 11 时，当卫星经过距月球表面高度为 h 的 A点时，再一次实施变轨，进入 12 小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为 T的月球极月圆轨道.如图 5 所示已知月球半径为 R.图 5(1)请回答：“ 嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)
24、写出月球表面重力加速度的表达式【解析】 (1)加速(2)设月球表面的重力加速度为 g 月 ，在月球表面有G mg 月 ，MmR2卫星在极月圆轨道有 G m( )2(Rh) ，MmR h2 2T解得 g 月 .42R h3T2R2【答案】 (1)加速 (2)42R h3T2R213(10 分) 我国志愿者王跃曾与俄罗斯志愿者一起进行“火星500”的实验活动假设王跃登陆火星后，测得火星的半径是地球半径的 ，质量是地球质量的 .已知地球表面的12 19重力加速度是 g，地球的半径为 R，忽略火星以及地球自转的影响，求：(1)火星表面的重力加速度 g的大小；(2)王跃登陆火星后，经测量发现火星上一昼夜的时间为 t，如果要发射一颗火星的同步
