高中物理 第5章万有引力定律及其应用单元测试10 鲁科版必修2.doc

第5章 万有引力定律及其应用 单元测试（90分钟 100分）一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中。至少有一个是正确的，每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，不选和有选错的均得零分。1. 下列说法正确的是( )a经典力学能够说明微观粒子的规律性b经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动问题c相对论和量子力学的出现，表示经典力学已失去意义d对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用2随着“神舟6号”的发射成功，可以预见我国航天员在轨道舱内停留的时间将会逐步增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是( ) a. 哑铃b. 弹簧拉力器c. 单杠d. 跑步机3.下列关于太阳系几个行星的说法，符合实际的是( )a.海王星和冥王星是人们依据万有引力定律计算的轨道而发现的b.天王星是人们依据万有引力计算的轨道而发现的 c.天王星的运行轨道偏离根据万有引力计算出来的轨道，其原因是由于天王星受到轨道外面其他行星的引力作用 d.以上均不正确 42003年10月15日我国成功发射了“神舟五号”飞船，总质量为7790公斤，它在太空飞行14圈、历时21小时后成功返回；2005年10月12日又成功发射了“神舟六号”，总质量为8吨多，它在太空飞行77圈、历时115小时33分后成功返回. 假定两飞船的运动近似为匀速圆周运动，两飞船的运行周期近似相等. 比较两飞船的飞行情况可知( )a两者运行时的角速度相等 b两者运行时离地面的高度相等c两者运行时的向心加速度大小相等 d两者运行时受到的万行引力大小相等5设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长时间开采后，地球仍可看作均匀球体，月球仍沿开采前的圆周轨道运动，则与开采前相比( )a地球与月球间的万有引力将变大b地球与月球间的万有引力将变小c月球绕地球运动的周期将变长 d月球绕地球运动的周期将变短6如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3轨道1、2相切于q点，轨道2、3相切于p点则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时，下列说法中正确的是( ) a卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上的周期 b卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 c卫星在轨道2上运行时，经过q点时的速率大于经过p点时的速率 d卫星在轨道2上运行时，经过q点时加速度大于经过p点的加速度7. 2007年10月24日18时5分中国研制的”嫦娥一号”探月卫星成功发射. 设想”嫦娥一号”登月飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，测得其周期为t. 飞船在月球上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器的重力为p. 已知引力常量为g，由以上数据可以求出的量有( )a月球的半径b月球的质量c月球表面的重力加速度d月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度08. 如图所示，天文观测中发现宇宙中存在着“双星”. 所谓双星是两颗质量分别为m1和m2的星球，它们的距离为r，而r远远小于它们跟其它天体之间的距离，这样的双星将绕着它们连线上的某点o作匀速圆周运动,如图所示. 现假定有一双星座，其质量m1m2，用我们所学的知识可以断定这两颗星( )a. m1对m2引力比m2对m1的引力大b. m1运动周期比m2运动周期长c. m1运动半径比m2运动半径小d. m1运动速率比m2运动速率大91990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16km. 若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同.已知地球半径km，地球表面重力加速度为g. 这个小行星表面的重力加速度为( )a. 400g b. c. 20g d. 10假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍仍做圆周运动，则( )a根据公式v=r，可知卫星运动的线速度增大到原来的2倍b. 根据公式，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2c. 根据公式，可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4d根据上述选项b和c给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的题号12345678910答案二、填空题：本题共3小题，每题4分，满分12分；将正确、完整的答案填入相应的横线中。11.已知电子的静止质量为me，真空中的光速为c. 现有一个观察者测出电子的质量为2me,则电子的速度为 .12一个半径是地球半径的3倍、质量是地球质量36倍的行星，它表面的重力加速度是地面重力加速度的 倍.13中子星是由密集的中子组成的星体，具有极大的密度. 通过观察已知某中子星的自转角速度为60rad/s ，该中子星并没有因为自转而解体，根据这些事实人们可以推知中子星的密度. 试写出中子星密度最小值的表达式 ，计算出该中子星的密度至少为 kg/m3.（假设中子通过万有引力结合成球状星体，保留二位有效数字）三、科学探究与实验:本题共2小题，满分10分。14（4分）当今的科技发展迅猛，我们设想如果地球是个理想的球体，沿地球的南北方向修一条平直的闭合高速公路，一辆性能很好的汽车在这条高速公路上可以一直加速下去，并且忽略空气阻力，那么这辆汽车的最终速度（ ）a与飞机速度相当 b小于“神舟”六号飞船的速度c可以达到7.9km/s d无法预测15.（6分）一个人曾经提出所谓“登天缆绳”的设想：用一绳竖在赤道正上方，使绳随着地球同步自转，只要这根绳子足够长，就不会坠落. 人们可以沿着这条“登天缆绳”到太空中去游览. 这一大胆的设想已被科学家证实在理论上是可行的，并且其长度也被算出约为1.5105km.(1) 试利用相关的物理规律说明“登天缆绳”这一设想的理论可行性.(2)指出“登天缆绳”上哪一点最容易断.四、论述计算题：本题包括4个小题，共38分。要求写出必要的文字说明，方程式或重要的演算步骤，只写出最后答案的，不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。16(8分)一卫星在地面的质量为m，在地面的重力为mg，在距地面高为地球半径r的轨道上做匀速圆周运动时，卫星的质量、向心加速度及线速度分别是多少?17（9分）如果你用卫星电话通过同步卫星转发的无线电信号与对方通话，则在你讲完话后，最短要等多少时间才能听到对方的回话？已知地球的质量为m，地球半径为r，引力常量为g，地球自转周期为t，无线电信号的传播速度为c（最后答案用题目中的符号表示）18(10分)已知太阳光从太阳射到地球需要8min20s，地球公转的轨道可以看成圆形轨道，由此请你估算出太阳的质量19.(11分)已知地球半径为r，只静止在赤道上空的热气球(不计气球离地高度)绕地心运动的角速度为0，在距地面h高处圆形轨道上有一颗人造地球卫星，设地球质量为m，热气球的质量为m ，人造地球卫星的质量为m1 ，根据上述条件，有一位同学列出了以下两条式子：对热气球有：gmm/r 2=m02r 对人造卫星有：gm1m/（r+h）2=m12（r+h）进而求出了人造地球卫星绕地球运行的角速度你认为该同学的解法是否正确?若认为正确，请求出结果；若认为错误，请补充一个条件后，再求出参考答案及评分标准1b 2.b 3.ac 4.abc 5.bc 6.acd 7.abc 8.c 9.b 10.cd 提示：a选项中线速度与半径成正比是在角速度一定的情况下,而r变化时，角速度也变,所以此选项不正确. 同理b选项也是如此，f是在v一定时，但此时v已变化，故b选项错. 而c选项中g 、m 、m都是恒量，所以f，即r=2r时，f=f/4,故c选项正确. b、c两选项所给的公式结合可得，所以,d选项正确.110.87c 12. 4 1314c 提示:在理想情况下一直加速，可以达到围绕地球表面做圆周运动，即第一宇宙速度.15 (1)“登天缆绳”的重力提供缆绳随地球同步自转所需的向心力，故不会坠落.（3分）(2)将缆绳分为无数个小段，在与同步卫星等高的h处，该小段缆绳所受地球引力正好提供其绕地球同步转动的向心力. 由和可知，若r增大，则减小而增大；反之，若r减小，则增大而减小. 可见，当rh时，各小段缆绳所受地球引力不足以提供其所需的向心力，有远离地球的趋势；而当rh时，各小段缆绳所受地球引力大于所需的向心力，有向地球坠落的趋势. 这样，缆绳在h处就出现了向上、向下两个方向的最大拉力，该处最容易断裂.（3分）16 物体的质量不随物体的位置和状态而变因此在轨道上的质量仍为m.(1分)在地面万有引力和重力的大小相等 (2分)在距地面高度为r的轨道上有 (2分)所以有 (1分)设卫星在轨道上的线速度的大小为v，由向心加速度得. (2分)17地球同步卫星是相对地面静止的卫星，它绕地球运动的周期与地球自转周期t相同设卫星距地面的距离h，卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力是地球对卫星的万有引力，由牛顿运动定律和万有引力定律，可得 (3分) 解得： (3分) 信号传递的最短距离是2 h，受话人听到发话人的信号后立即回话，信号又需传播2 h的距离后才能到达发话人处，由此可知最短时间为.(3分)18 根据光传到地面的时间求出太阳到地球的距离 (2分)设地球绕太阳运动的周期为t， t=365243600s(1分)据万有引力等于向心力有： (3分)所以 (2分),代入数据得. (2分)19第一个等式（对热气球）不正确.（2分）因为热气球不同于人造卫星，热气球静止在空中是因