2023版新教材高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 单元素养检测 新人教版必修第二册.docx

1、单元素养检测(第七章)一、单项选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分每小题只有一个选项符合题目要求)1在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，为物理学的建立作出了巨大的贡献在对以下几位物理学家所作的科学贡献的叙述中，说法正确的是()A卡文迪什将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，并测出了引力常量G的数值B地心说的代表人物是哥白尼，认为地球是宇宙的中心，其他星球都在绕地球运动C牛顿由于测出了引力常量而成为第一个计算出地球质量的人D开普勒用了20年时间研究第谷的行星观测记录，发现了行星活动的三大定律2随着国家的

2、发展，我国航天事业也取得了长足的进步！关于宇宙航行，下列说法正确的是()A第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的最小速度B第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度C如果需要，地球同步卫星可以定点在地球上空的任何一点D地球同步通信卫星的轨道可以是圆也可以是椭圆3地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为，则该处距地球表面的高度为()A(1)R BR CR D2R4双星是两颗相距较近的天体，在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动对于两颗质量不等的天体构成的双星系统，下列说法中正确的是()A质量大的天体做匀速圆周运动的向心力较大B质量大的天体做匀

3、速圆周运动的向心加速度较大C质量大的天体做匀速圆周运动的角速度较大D质量大的天体做匀速圆周运动的线速度较小5如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则()A在轨道上，卫星在P点的速率小于在Q点的速率B卫星在轨道上经过Q点时的速率比在轨道上经过Q点时的速率大C卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道D卫星在轨道上经过Q点时的加速度比在轨道上经过Q点时的加速度大62021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功，将地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响根据下表，火星和地球相

4、比 ()行星半径/m质量/kg轨道半径/m地球6.41066.010241.51011火星3.41066.410232.31011A火星的公转周期较小 B火星做圆周运动的加速度较小C火星表面的重力加速度较大 D火星的“第一宇宙速度”较大7诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球静止，如图所示，那么关于“太空电梯”，下列说法正确的是 ()A.“太空电梯”各点均处于完全

5、失重状态B“太空电梯”各点运行周期相同C“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离的开方成反比D“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离成反比8如图所示，卫星a、b、c沿圆形轨道绕地球运行a是极地轨道卫星，在地球两极上空约1000 km处运行；b是低轨道卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫星则 ()Aa、b的角速度比c的小Ba、b的线速度大小相等Ca、b的向心力大小一定相等Da、b的向心加速度大小比c的小二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分在每小题给出的四个选项中，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0分)9下列关于相对论时空观的说法正

6、确的是()A在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的B在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关C在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中也是同时发生的D时间和空间是永恒不变的10如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，A为远日点，离太阳的距离为a，B为近日点，离太阳的距离为b，行星过远日点时的速率为va，过近日点时的速率为vb.已知图中的两个阴影部分的面积相等，则()AvbvaBvbvaC行星从A到A的时间小于从B到B的时间D太阳一定在该椭圆的一个焦点上112021年10月16日，神舟十三号载人飞船发射取得圆满成功，顺利将翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员送入太空

7、航天员进驻天和核心舱，开启了为期半年的在轨驻留，将开展机械臂操作、出舱活动等工作天和核心舱距离地面的高度约400 km，绕地球的运动可近似为匀速圆周运动，运动一周约1.5 h.已知引力常量为6.671011 Nm2/kg2，地球半径约6 400 km.根据以上信息可估算出()A地球的质量 B核心舱的运行速度C核心舱所受地球的引力 D核心舱所处位置的重力加速度122022年我国完成空间站在轨建造核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的.下列说法正确的是()A核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的B核心舱在轨道上飞行的速度大于7.9 km/sC核心舱在轨道

8、上飞行的周期小于24 hD后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小三、非选择题(本题共3小题，共44分)13(12分)2021年5月15日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功“天问一号”着陆巡视器质量为m，其在火星表面着陆前的动力减速阶段可视为在竖直方向做匀变速直线运动，探测器制动打开后，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程已知火星半径约为地球半径的二分之一，火星质量约为地球质量的十分之一，地球表面的重力加速度为g，忽略火星和地球的自转，忽略火星大气阻力求：(1)火星表面的重力加速度大小；(2

9、)着陆巡视器在火星表面着陆前的动力减速阶段受到的制动力大小14(14分)如图所示是“月亮女神”和“嫦娥一号”绕月亮做圆周运动过程中某时刻的示意图，用R1、R2、T1、T2分别表示“月亮女神”和“嫦娥一号”的轨道半径及运行周期，用R表示月亮的半径(1)请用万有引力知识证明：它们遵循k，其中k是只与月亮的质量有关而与卫星无关的常量；(2)再经过多长时间两卫星第一次相距最远；(3)请用“嫦娥一号”所给的已知量，估测月亮的平均密度15(18分)为纪念“光纤之父”、诺贝尔物理学奖获得者华裔物理学家高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463

10、”的小行星命名为“高锟星”已知“高锟星”半径为R，其表面的重力加速度为g，引力常量为G，在不考虑自转的情况，求：(以下结果均用字母表达即可)(1)“高锟星”的第一宇宙速度；(2)假设某卫星绕“高锟星”做匀速圆周运动且运行周期为T，求该卫星距“高锟星”表面的高度；(3)假设“高锟星”为一均匀球体，试求“高锟星”的平均密度(球体体积VR3).单元素养检测(第七章)1答案：D解析：牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，卡文迪什测出了引力常量G的数值，故A错误；地心说的代表人物是托勒密，认为地球是宇宙的中心，其他星球都在绕地球运动，故B错误

11、；卡文迪什由于测出了引力常量而成为第一个计算出地球质量的人，故C错误；开普勒用了20年时间研究第谷的行星观测记录，发现了行星运动的三大定律，故D正确2答案：B解析：第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近绕地球做圆周运动的运行速度，是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，A错误，B正确；地球同步卫星若在除赤道所在平面外的任意点，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的，因此同步卫星相对地面静止不动，所以地球同步卫星必须定点在赤道上空，C错误；地球同步通信卫星相对于地球静止，万有引力完全提供向心力，其轨道是圆形的，D错误3答案：B解

12、析：根据Gmg得g，则有g，联立解得r12R，则该处距地球表面的高度hR.故选B.4答案：D解析：两颗天体在两者之间的万有引力作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第三定律可知，两天体受到的万有引力大小相等，则它们做匀速圆周运动的向心力大小相等，故A错误；两天体绕同一圆心转动，角速度相等，周期相等，根据万有引力提供向心力可得m12r1m22r2，则质量大的天体轨道半径较小，根据an12r1和an22r2可知，质量大的天体的向心加速度较小；根据v1r1和v2r2可知，质量大的天体的线速度较小，故D正确，B、C错误5答案：C解析：在轨道上，P点是近地点，Q点是远地点，所以卫星在P点的速率大于在Q点的速率，

13、A错误；卫星在Q点由轨道进入地球同步轨道，需要点火加速，所以卫星在轨道上经过Q点时的速率比在轨道上经过Q点时的速率小，B错误，C正确；卫星在轨道上经过Q点时受到的万有引力等于在轨道上经过Q点时受到的万有引力，根据牛顿第二定律知，卫星在轨道上经过Q点时的加速度等于在轨道上经过Q点时的加速度，D错误6答案：B解析：由表格数据知，火星的公转轨道半径比地球的大，根据开普勒第三定律知，火星的公转周期较大，A错误；对于任一行星，设太阳的质量为M日，绕其公转的行星的轨道半径为r，根据Gma，得加速度a，则知火星做圆周运动的加速度较小，B正确；设行星质量为M，行星半径为R，在行星表面重力加速度为g，有g，代入

14、数据可知火星表面的重力加速度较小，C错误；设行星的“第一宇宙速度”为v，则Gm，得v ，代入表格数据可知火星的“第一宇宙速度”较小，D错误7答案：B解析：“太空电梯”各点随地球一起做匀速圆周运动，只有位置达到同步卫星的高度的点才处于完全失重状态，A错误；“太空电梯”相对地球静止，各点做圆周运动的周期都等于地球自转周期，所以各点运行周期相同，B正确；“太空电梯”相对地球静止，各点角速度相等，各点线速度vr，与该点离地球球心距离r成正比，C、D错误8答案：B解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球的引力提供其向心力，有Gm2r，解得，因为a、b的轨道半径小于c的轨道半径，所以a、b的角速度比c的大，A

15、错误；卫星绕地球做匀速圆周运动，地球的引力提供其向心力，有Gm，解得v ，因为a、b的轨道半径相等，所以线速度大小相等，B正确；由牛顿第二定律可知Gma，解得an，则a、b两卫星的向心加速度大小相等，可两卫星的质量未知，向心力大小不能比较，C错误；因为a、b的轨道半径小于c的轨道半径，由an，可知a、b的向心加速度大小比c的大，D错误9答案：AB解析：相对论时空观中，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，A正确；在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于c，与光源的运动无关，B正确；在相对论时空观中，时间和空间具有相对性，因此在牛顿力学时空观中认为同时发生的事件，在相对论时空观中不一定

16、是同时发生的，C、D错误10答案：BD解析：取极短时间t，根据开普勒第二定律得avatbvbt，得到vbva，故A错误，B正确；已知题图中的两个阴影部分的面积相等，由开普勒第二定律可知它们的运动时间相等，故C错误；由开普勒第一定律可知太阳一定在该椭圆的一个焦点上，故D正确11答案：ABD解析：设地球质量为M，核心舱质量为m，核心舱离地球表面高度为h，地球半径为r，核心舱绕地球运动的周期为T.依题意，根据核心舱所受地球的引力提供向心力，可得Gm(rh)，可求得地球质量M，核心舱的运行速度v，核心舱所处位置的重力加速度g(rh)，故A、B、D正确由于核心舱的质量未知，所以不能求出核心舱所受地球引力

17、的大小，故C错误12答案：AC解析：根据万有引力公式F可知，核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小与轨道半径的平方成反比，则核心舱进入轨道后所受地球的万有引力与它在地面时所受地球的万有引力之比，解得FF地，A正确；根据，可得，v7.9 km/s，而核心舱轨道半径r大于地球半径R，所以核心舱在轨道上飞行的速度一定小于7.9 km/s，B错误；由mr得绕地球做圆周运动的周期T与成正比，核心舱的轨道半径比同步卫星的小，故核心舱在轨道上飞行的周期小于24 h，C正确；根据Gm可知空间站的轨道半径与空间站的质量无关，故后续加挂实验舱后，轨道半径不变，D错误13答案：(1)g(2)解析：(1)由Gmg，解

18、得火星表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值22，即火星表面的重力加速度g火g.(2)着陆巡视器着陆过程可视为竖直向下的匀减速直线运动，由v0at00，可得a，由牛顿第二定律有Fmg火ma，解得此过程中着陆巡视器受到的制动力大小F.14答案：(1)见解析(2)(3)解析：(1)设月亮的质量为M，对任一卫星均有Gmr，得k，因此k是只与月亮质量有关而与卫星无关的常量(2)两卫星第一次相距最远时转过的角度差为，所用时间t，得t.(3)对“嫦娥一号”，有GmR2，又因为MR3，可得月亮的平均密度.15答案：(1)(2) R(3)解析：(1)设“高锟星”的质量为M高，在“高锟星”附近绕其做匀速圆周运动的卫星的质量为m，该卫星运行速度v，即为“高锟星”的第一宇宙速度，根据万有引力提供向心力可得Gm，由于不考虑自转的情况，所以在“高锟星”表面物体的重力和万有引力相等，即Gm0g，其中m0为“高锟星”表面的物体的质量，解得“高锟星”的第一宇宙速度为v.(2)设该卫星质量为m，轨道半径为r，则Gmr，又在“高锟星”表面满足Gm0g，而轨道半径rRh，联立解得卫星距“高锟星”表面高度hR.(3)在“高锟星”表面处有Gg，得M高，则密度.