人教版高一物理必修二：万有引力与航天 单元测试(含答案和详细解析)

万有引力与航天单元测试

一、选择题（本大题共8个小题，每小题一个或者一个以上正确答案，请将正确答案的序号选出并填写在对应题号下的空格中，每小题5分，共40分）

1、(多选)探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在轨道半径较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比()

A.周期变小

B.向心加速度变小

C.线速度变大

D.角速度变小

2、如图所示,c所在的平面与赤道平行,a、b的圆心在球心且a的半径等于b的半径,下列说法正确的是()

A.a、b、c均可能是卫星轨道

B.在a、b轨道上运动的不同卫星,周期一定相同

C.在a、b轨道上运动的不同卫星,向心力大小一定相同

D.在a、b轨道上运动的卫星都可能是地球同步卫星

3、宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动,飞船原来的线速度为v1,周期为T1。假设在某时刻飞船向后喷气做加速运动后,进入新的轨道做匀速圆周运动,运动的线速度为v2,周期为T2,则()

A.v1>v2,T1>T2

B.v1>v2,T1<T2

C.v1<v2,T1>T2

D.v1<v2,T1<T2

4、太空舱在离地面约300 km的近地轨道上绕地球做匀速圆周运动,若宇航员身上系着绳索,轻轻离开太空舱缓慢进行太空行走,则下列说法正确的是()

A.宇航员的加速度大于9.8 m/s2

B.宇航员的速度小于7.9 km/s

C.若宇航员不系绳索,则其一定会远离太空舱

D.宇航员离开太空舱后不受任何力作用

5、两个质量均为M的星体,其连线的垂直平分线为AB。O为两星体连线的中点,如图所示,一个质量为M的物体从O沿OA方向运动,则它受到的万有引力大小变化情况是()

A.一直增大

B.一直减小

C.先减小后增大

D.先增大后减小

6、航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示。关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有()

A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度

B.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度

C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度

7、(多选)为了探测X星球,载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心,半径为r1的圆轨道上运动,周期为T1,总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船,变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动,此时登陆舱的质量为m2。引力常量为G,则()

A.X星球的质量为M=

B.X星球表面的重力加速度为g X=

C.登陆舱在半径为r1与r2的轨道上运动时的速度大小之比为=

D.登陆舱在半径为r2的轨道上做圆周运动的周期T2=T1

8、(多选)如图所示,质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球做匀速圆周运动,其中b、c在地球的同步轨道上,a 距离地球表面的高度为R,此时a、b恰好相距最近。已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为ω,引力常量为G,则()

A.发射卫星a时速度要大于7.9 km/s

B.若要卫星c与b实现对接,让卫星c加速即可

C.卫星b距离地面的高度为

D.卫星a和b下一次相距最近还需经过的时间t=

二、计算题（共60分）

9、(15分)继神秘的火星之后,土星也成了世界关注的焦点,美国航天局和欧洲航天局合作研制出“卡西尼”号土星探测器,正式对土星进行探测,开始“拜访土星及其卫星家族”,这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测。若“卡西尼”号土星探测器进入土星飞行的轨道,在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行,环绕n周飞行时间为t。求土星的质量和平均密度。

10、(15分)地球上空有人造地球同步通信卫星,它们向地球发射微波。但无论同步卫星数目增到多少个,地球表面上总有一部分面积不能直接收到它们发射来的微波,问这个面积S与地球表面积S0之比至少有多大?结果保留两位有效数字。(已知地球半径R0=6.4×106 m,g=10 m/s2,半径为R、高为h的球缺的表面积为S1=2πRh,球面积为S2=4πR2)

11、(15分)某星球的自转周期为T,在它的两极处用弹簧测力计测得某物重为W,而在赤道上测得该物重为W',则该星球的平均密度是多少?(已知引力常量为G)

12、(15分)宇航员在太空中呆久了由于失重使其身体肌肉变得虚弱,有人设想为了防止航天器中的宇航员的身体肌肉变得虚弱而用旋转的“离心力”模拟重力,其原理就是让太空舱旋转产生“离心力”,让里面的人和物体像受到重力一样。但是如果太空舱的旋转角速度大于0.2 rad/s,人就会感到头晕。已知地球半径R=6.4×103 km,地球表面重力加速度g取10 m/s2。

(1)若航天器绕地球做匀速圆周运动时,宇航员对航天器侧壁的压力与在地面上对地面的压力相等,且不感到头晕,则太空舱的半径至少为多大?

(2)若航天器在离地面距离也为R的高空中绕地球做匀速圆周运动,则航天器的运动周期有多大?

(3)若航天器绕地球做匀速圆周运动,航天器中的太空舱直径d=5 m,要使太空舱中的宇航员不感到头晕,且其自转的加速度与航天器绕地球公转的加速度大小相等,则航天器离地面至少多远?

答案与解析

[第1题](多选)探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在轨道半径较小的轨道上仍做匀速圆周运动,则变轨后与变轨前相比()

A.周期变小

B.向心加速度变小

C.线速度变大

D.角速度变小

[答案]AC

[解析]由=r=a==ω2r可知选项A、C正确。

[第2题]如图所示,c所在的平面与赤道平行,a、b的圆心在球心且a的半径等于b的半径,下列说法正确的是()