2020春（新教材）人教物理必修第二冊第7章萬有引力與宇宙航行期末練習含答案（新教材）必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(雙選)關于開普勒行星運動的公式eq\f(a3,T2)＝k，以下理解正確的是()是一個與行星無關的量表示行星運動的自轉周期表示行星運動的公轉周期D.若地球繞太陽運行軌道的半長軸為a地、公轉周期為T地，月球繞地球運行軌道的半長軸為a月、公轉周期為T月，則eq\f(aeq\o\al(3,地),Teq\o\al(2,地))＝eq\f(aeq\o\al(3,月),Teq\o\al(2,月))2、(2019·江蘇鹽城學業考試)2020年，我國將發射一顆火星探測衛星。在探測衛星離開地球的過程中，用R表示衛星到地心的距離，用F表示衛星受到地球的引力。下列圖像中正確的是()3、天文學家發現某恒星周圍有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出了行星的軌道半徑和運行周期。由此可推算出()A.行星的質量 B.行星的半徑C.恒星的質量 D.恒星的半徑4、第一宇宙速度是用r＝R地計算出來的，實際上人造地球衛星軌道半徑都是r>R地，那么圓周軌道上的人造衛星的線速度都()A.等于第一宇宙速度B.大于第一宇宙速度C.小于第一宇宙速度D.以上三種情況都可能5、一枚靜止時長30m的火箭以(c為光速)的速度從觀察者的身旁掠過，觀察者測得火箭的長度為L1，火箭上的人測得火箭的長度為L2，則L1、L2的數值應是()m，30m m，24mm，30m m，24m6、要使兩物體間的萬有引力減小到原來的eq\f(1,4)，下列辦法不可采用的是()A.使物體的質量各減小一半，距離不變B.使其中一個物體的質量減小到原來的eq\f(1,4)，距離不變C.使兩物體間的距離增為原來的2倍，質量不變D.使兩物體間的距離和質量都減為原來的eq\f(1,4)7、(多選)把太陽系各行星的運動近似地看作勻速圓周運動，則離太陽越遠的行星()A.周期越小 B.線速度越小C.角速度越小 D.加速度越小8、同步衛星是指相對于地面不動的人造地球衛星，則()A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地面的高度可按需要選擇不同的值B.它可以在地面上任一點的正上方，但離地面的高度是一定的C.它只能在赤道的正上方，但離地面的高度可按需要選擇不同的值D.它只能在赤道的正上方，且離地面的高度是一定的9、如圖所示，沿平直鐵路有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當鐵塔B發出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A.同時被照亮 先被照亮先被照亮 D.無法判斷二、非選擇題1、如圖所示為地球繞太陽運動的示意圖及北半球春分、夏至、秋分、冬至時地球所在的位置。(1)太陽是否在軌道平面的中心？夏至、冬至時地球到太陽的距離是否相同？(2)一年之內秋冬兩季比春夏兩季為什么要少幾天？2、已知地球、火星都繞太陽轉動，火星的公轉半徑是地球公轉半徑的倍，根據以上材料思考：(1)地球、火星遵循什么樣的動力學規律？(2)如何比較火星與地球的線速度、角速度、周期以及向心加速度的大小？3、如圖所示，在地面上M點固定一光源，在離光源等距的A、B兩點上固定有兩個光接收器，今使光源發出一閃光，問：(1)在地面參考系中觀測，誰先接收到光信號？(2)在沿AB方向高速運動的火車參考系中觀測，誰先接收到光信號？2020春（新教材）人教物理必修第二冊第7章萬有引力與宇宙航行期末練習含答案（新教材）必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行一、選擇題1、(雙選)關于開普勒行星運動的公式eq\f(a3,T2)＝k，以下理解正確的是()是一個與行星無關的量表示行星運動的自轉周期表示行星運動的公轉周期D.若地球繞太陽運行軌道的半長軸為a地、公轉周期為T地，月球繞地球運行軌道的半長軸為a月、公轉周期為T月，則eq\f(aeq\o\al(3,地),Teq\o\al(2,地))＝eq\f(aeq\o\al(3,月),Teq\o\al(2,月))【解析】開普勒第三定律公式eq\f(a3,T2)＝k中的T是指行星的公轉周期而不是自轉周期，其中k是由中心天體決定的，不同的中心天體k值不同。選項A、C正確。【答案】AC2、(2019·江蘇鹽城學業考試)2020年，我國將發射一顆火星探測衛星。在探測衛星離開地球的過程中，用R表示衛星到地心的距離，用F表示衛星受到地球的引力。下列圖像中正確的是()【解析】F表示衛星受到地球的引力，根據萬有引力定律公式，有F＝Geq\f(Mm,R2)，故F－eq\f(1,R2)圖像是直線，故選項A、B、C錯誤，D正確。【答案】D3、天文學家發現某恒星周圍有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出了行星的軌道半徑和運行周期。由此可推算出()A.行星的質量 B.行星的半徑C.恒星的質量 D.恒星的半徑【解析】設行星軌道半徑為r，周期為T，恒星的質量為M，行星的質量為m，則由Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r得，M＝eq\f(4π2r3,GT2)，故選項C正確。【答案】C4、第一宇宙速度是用r＝R地計算出來的，實際上人造地球衛星軌道半徑都是r>R地，那么圓周軌道上的人造衛星的線速度都()A.等于第一宇宙速度B.大于第一宇宙速度C.小于第一宇宙速度D.以上三種情況都可能【解析】由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可得v＝eq\r(\f(GM,r))，故實際衛星的線速度都小于第一宇宙速度，選項C正確。【答案】C5、一枚靜止時長30m的火箭以(c為光速)的速度從觀察者的身旁掠過，觀察者測得火箭的長度為L1，火箭上的人測得火箭的長度為L2，則L1、L2的數值應是()m，30m m，24mm，30m m，24m【解析】火箭上的人與火箭相對靜止，他測得的數值應為L2＝30m，而觀察者的測量值為L1＝L2eq\r(1－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f,c)))\s\up12(2))＝30×m＝24m，選項C正確。【答案】C6、要使兩物體間的萬有引力減小到原來的eq\f(1,4)，下列辦法不可采用的是()A.使物體的質量各減小一半，距離不變B.使其中一個物體的質量減小到原來的eq\f(1,4)，距離不變C.使兩物體間的距離增為原來的2倍，質量不變D.使兩物體間的距離和質量都減為原來的eq\f(1,4)【解析】根據F＝Geq\f(m1m2,r2)可知，A、B、C三種情況中萬有引力均減為原來的eq\f(1,4)，當距離和質量都減為原來的eq\f(1,4)時，萬有引力不變，選項D符合題意。【答案】D7、(多選)把太陽系各行星的運動近似地看作勻速圓周運動，則離太陽越遠的行星()A.周期越小 B.線速度越小C.角速度越小 D.加速度越小【解析】行星繞太陽做勻速圓周運動所需的向心力由太陽對行星的萬有引力提供，則有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\s\up12(2)r＝mω2r＝ma。r越大，線速度越小，選項B正確；r越大，角速度越小，選項C正確；ω越小，則周期T越大，選項A錯誤；r越大，則a越小，選項D正確。【答案】BCD8、同步衛星是指相對于地面不動的人造地球衛星，則()A.它可以在地面上任一點的正上方，且離地面的高度可按需要選擇不同的值B.它可以在地面上任一點的正上方，但離地面的高度是一定的C.它只能在赤道的正上方，但離地面的高度可按需要選擇不同的值D.它只能在赤道的正上方，且離地面的高度是一定的【解析】同步衛星只能在赤道的正上方，且離地面的高度是一定的，大約為地球半徑的倍，可以粗略記為6倍。選項D正確。【答案】D9、如圖所示，沿平直鐵路有間距相等的三座鐵塔A、B和C。假想有一列車沿AC方向以接近光速行駛，當鐵塔B發出一個閃光，列車上的觀測者測得A、C兩鐵塔被照亮的順序是()A.同時被照亮 先被照亮先被照亮 D.無法判斷【解析】列車上觀察者以列車為參考系，鐵塔A、B、C按CA方向以接近光速運動，根據光速不變原理，鐵塔B發出的閃光向A和C均以光速c傳播，而A是遠離光線運動，C是向著光線運動，在列車上的觀察者看來，光傳播到A的距離長一些，傳播到C的距離短些，所以光線先傳播到C，即鐵塔C先被照亮，選項C正確。【答案】C二、非選擇題1、如圖所示為地球繞太陽運動的示意圖及北半球春分、夏至、秋分、冬至時地球所在的位置。(1)太陽是否在軌道平面的中心？夏至、冬至時地球到太陽的距離是否相同？(2)一年之內秋冬兩季比春夏兩季為什么要少幾天？【【答案】】(1)太陽不在軌道中心，而在軌跡的焦點上。夏至、冬至時地球到太陽的距離不相同，夏至時地球離太陽遠些。(2)在冬天地球要經過近日點，夏天經過遠日點，由開普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天運動得快一些，因此地球軌道上相當于春、夏部分比秋、冬部分要長些，從題圖看出春分到秋分的春、夏兩季地球與太陽連線所掃過的面積比秋分到次年春分的秋、冬兩季地球與太陽連線所掃過的面積大，即一年之內秋冬兩季比春夏兩季要少幾天。2、已知地球、火星都繞太陽轉動，火星的公轉半徑是地球公轉半徑的倍，根據以上材料思考：(1)地球、火星遵循什么樣的動力學規律？(2)如何比較火星與地球的線速度、角速度、周期以及向心加速度的大小？【答案】(1)地球、火星等行星繞太陽的運動可看作勻速圓周運動，萬有引力提供向心力。(2)由Geq\f(m太m,r2)＝man＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r表達式可知線速度、角速度、周期及向心加速度等各量都與軌道半徑有關系。3、如圖所示，在地面上M點固定一光源，在離光源等距的A、B兩點上固定有兩個光接收器，今使光源發出一閃光，問：(1)在地面參考系中觀測，誰先接收到光信號？(2)在沿AB方向高速運動的火車參考系中觀測，誰先接收到光信