...高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》测试题(包含答案解析...

1．我国的“神舟”系列航天飞船的成功发射和顺利返回，显示了我国航天事业取得的巨大成就。已知地球的质量为M，引力常量为G，飞船的质量为m，设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，则（　　）

A．飞船在此轨道上的运行速率为

B．飞船在此圆轨道上运行的向心加速度为

C．飞船在此圆轨道上运行的周期为 

D．飞船在此圆轨道上运行所受的向心力为

2．“木卫二”在离木星表面高h处绕木星近似做匀速圆周运动，其公转周期为T，把木星看作一质量分布均匀的球体，木星的半径为R，万有引力常量为G。若有另一卫星绕木星表面附近做匀速圆周运动，则木星的质量和另一卫星的线速度大小分别为（　　）

A．  ． 

C．  ． 

3．2020年10月22日，俄“联盟MS-16”载人飞船已从国际空间站返回地球，在哈萨克斯坦着陆。若载人飞船绕地球做圆周运动的周期为，地球半径为R、表面的重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）

A．飞船返回地球时受到的万有引力随飞船到地心的距离反比例增加

B．飞船在轨运行速度一定大于7.9km/s

C．飞船离地高度大于地球同步卫星离地高度

D．该飞船所在圆轨道处的重力加速度为

4．对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法错误的是（　　）

A．卫星做匀速圆周运动的向心力是由地球对卫星的万有引力提供的

B．轨道半径越大，卫星线速度越大

C．轨道半径越大，卫星线速度越小

D．同一轨道上运行的卫星，线速度大小相等

5．如图所示的三个人造地球卫星，则说法正确的是（　　）

A．卫星可能的轨道为a、b、c

B．卫星可能的轨道为a、c

C．同步卫星可能的轨道为a、c

D．同步卫星可能的轨道为a、b

6．如图所示，甲、乙为两颗轨道在同一平面内的地球人造卫星，其中甲卫星的轨道为圆形，乙卫星的轨道为椭圆形，M、N分别为椭圆轨道的近地点和远地点，P点为两轨道的一个交点，圆形轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等。以下说法正确的是（　　）

A．卫星乙在M点的线速度小于在N点的线速度

B．卫星甲在P点的线速度小于卫星乙在N点的线速度

C．卫星甲的周期等于卫星乙的周期

D．卫星甲在P点的加速度大于卫星乙在P点的加速度

7．“神舟十一号”飞船于2016年10月17日发射，对接“天宫二号”。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（　　）

A．0 ． ． ．

8．已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期，它们绕太阳的公转均可看做匀速圆周运动，则据此信息可判定（　　）

A．金星到太阳的距离大于地球到太阳的距离

B．金星公转的绕行速度小于地球公转的绕行速度

C．金星的质量小于地球的质量

D．金星的向心加速度大于地球的向心加速度

9．我国在2020年发射了一颗火星探测卫星，预计2021年7月之前落到火星，对火星展开环绕勘探。若将地球和火星均视为球体，它们绕太阳的公转均视为匀速圆周运动，有关数据如表所示，则下列说法正确的是（　　）

B．火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的

C．火星的密度约为地球密度的8倍

D．火星绕太阳公转的向心加速度大小约为地球绕太阳公转的向心加速度大小的

10．2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为、半径为，探测器的质量为，引力常量为，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为的匀速圆周运动时，探测器的（　　）

A．周期为 ．线速度为

C．角速度为 ．向心加速度为

11．我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的。下列说法正确的是（　　）

A．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间

B．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

C．火星探测器环绕火星做圆周运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的0.5倍

D．探测器环绕火星匀速圆周运动时，其内部的仪器处于受力平衡状态

12．2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面处的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的（ ）

A．密度 ．质量 ．离地高度 ．向心力的大小

13．2020年7月23日，我国火星探测器“天问一号”首次在海南文昌航天发射场由长征五号运载火箭发射升空，随后准确地进入预定地火转移轨道。如图所示为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道I、Ⅲ为椭圆，轨道Ⅱ为圆。探测器经轨道I、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O点是轨道I、Ⅱ、Ⅲ的交点，轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上，O、Q分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R，，轨道Ⅱ上经过O点的速度为，关于探测器，下列说法正确的是（　　）

A．沿轨道Ⅰ运动时，探测器与P点连线在相等时间内扫过的面积相等

B．沿轨道Ⅱ的运动周期小于沿轨道Ⅲ的运动周期

C．沿轨道Ⅲ运动时，经过O点的速度大于

D．沿轨道Ⅲ运动时，经过O点的加速度等于

14．2020年7月23日，天问一号发射升空，如图所示，计划飞行约7个月抵达火星，并通过2至3个月的环绕飞行后着陆火星表面，开展探测任务。已知火星与地球的质量之比约为1：10，火星与地球的半径之比约为1：2，则探测器分别围绕火星做圆周运动一周的最短时间和围绕地球做圆周运动一圈的最短时间之比约为（　　）

A． ． ． ．

15．2020年7月23日中午12时41分，我国在海南文昌卫星发射中心，使用长征五号遥四火箭，将我国首颗火星探测器“天问一号”发射升空，随后，“天问一号”探测器顺利进入预定轨道，我国首次火星探测发射任务取得成功！设想为了更准确了解火星的一些信息，探测器到火星之前做一些科学实验：当到达与火星表面相对静止的轨道时，探测器对火星表面发射一束激光，经过时间，收到激光传回的信号；测得相邻两次看到日出的时间间隔为，测得航天器的速度为。已知引力常量，激光的速度为，则（　　）

A．火星的半径 ．火星的质量

C．航天器的轨道半径 ．根据题目所给条件，可以求出航天器的质量

二、填空题

16．如图，三个质点a、b、c质量分别为、、。在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，周期之比，则它们的轨道半径之比为______，从图示位置开始，在b运动一周的过程中，a、b、c共线了____次。

17．如图所示，A、B为两颗在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运的卫星，A的轨道半径大于B的轨道半径，用vA、vB分别表示A、B两颗卫星的线速度大小，用TA、TB分别表示A、B两颗卫星的周期，则vA_______vB，TA_________TB 。 

18．已知地球表面的自由落体加速度为，地球半径为，则地球的“第一宇宙速度”是_____。若某个行星的半径是地球半径的倍，质量是地球的倍，则该行星表面的自由落体加速度是地球表面加速度的_____倍。

19．据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200km和100km，运动速率分别为v1和v2。那么v1和v2的比值为（月球半径取1700km）_________（可保留根号）

20．两行星A和B是两个均匀球体，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为；行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为。设两卫星均为各自中心星体的近地卫星，而且，行星A和行星B的半径之比为，两行星的质量之比MA：MB =_____，则行星A和行星B的密度之比＝_____，行星表面的重力加速度之比＝_____。

21．两颗人造地球卫星的质量之比mA:mB=2:1，轨道半径之比RA:RB=3:1，那么，它们的周期之比TA:TB=______，它们所受向心力之比FA:FB=______。

22．地球的质量为M，半径为R，自转的角速度为ω，万有引力常量为G。用上述物理量，则地球表面重力加速度大小为_____，地球同步卫星离地球表面的高度为_____。

23．一行星绕恒星做圆周运动。由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v，引力常量为G，则行星运动的加速度为_________，恒星的质量为___________。

24．物体放在离地高度为2R（R为地球半径）处时所受到的万有引力的大小是放在地面时所受到的万有引力大小的___________，该处的重力加速度的大小约为___________，重力加速度为处离地面的高度为______________R．

25．宇宙飞船内有宇航员绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为M，宇宙飞船的质量为m，宇宙飞船到地球球心的距离为r，引力常量为G，宇宙飞船受到地球对它的万有引力 ______ ；飞船内的宇航员处于______ 状态填“超重”或“失重”，宇航员随身携带的天平______ 正常使用填“能”或者“不能”．

26．西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1，周期为T1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2、周期为T2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，线速度为v3、周期为T3．则v1、v2、v3的大小关系是________；T1、T2、T3的大小关系是________（用“＞”或“=”连接）

三、解答题

27．2020年7月23日，天问一号火星探测器在中国文昌航天发射场发射升空，按照设计思路，天问一号在火星表面着陆前的最后两个运动阶段分别为动力减速阶段和着陆缓冲阶段。在动力减速阶段，探测器发动机打开，经80s速度由95m/s减至3.6m/s。将天问一号在动力减速阶段的运动看做竖直方向的匀变速直线运动，已知天问一号的质量约为5t，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g＝10m/s2。求：

(1)火星表面的重力加速度g火的大小；

(2)动力减速阶段发动机提供的力的大小（结果保留两位有效数字）。

28．火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，地球表面的重力加速度g取10m/s2。

(1)求火星表面的重力加速度；（结果保留两位有效数字）

(2)若弹簧测力计在地球上最多可测出质量为2kg的物体所受的重力，则该弹簧测力计在火星上最多可测出质量为多大的物体所受的重力?

29．我国发射了绕月运行探月卫星“嫦娥一号”，该卫星的轨道是圆形的，若已知绕月球运动的周期为T及月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g月，引力常量为G。求：

(1)月球质量；

(2)探月卫星“嫦娥一号”离月球表面的高度。

30．航空航天技术是一个国家综合国力的反映，我国准备2020年发射首个火星探测器，一次实现火星环绕和着陆巡视探测．假设航天员登上火星后进行科学探测与实验，航天员在火星表面以速度v0竖直上拋一小球，经t时间小球返回抛出点。已知火星的半径为R，引力常量为G，不计阻力。

（1）求火星的质量；

（2）求火星的第一宇宙速度大小；

（3）已知火星的自转周期为T，若想让航天器进入火星的同步轨道运行，则航天器应位于火星表面多高处？