优化方案·2019学年高一物理同步测试卷(教科必修2)(4)万有引力定律在宇宙航行中的应用

第七章 万有引力与宇宙航行2 万有引力定律基础过关练题组一 对太阳与行星间引力的理解1.(多选)根据开普勒行星运动定律和圆周运动知识知:太阳对行星的引力F ∝mr 2,行星对太阳的引力F'∝Mr2,其中M 、m 、r 分别为太阳、行星的质量和太阳与行星间的距离。

下列说法正确的是( ) A.由F ∝mr2和F'∝Mr2知F ∶F'=m ∶MB.F 和F'大小相等,是一对作用力与反作用力C.F 和F'大小相等,是同一个力D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力2.(多选)关于太阳与行星间的引力,下列说法中正确的是( )A.由于地球比木星离太阳近,所以太阳对地球的引力一定比对木星的引力大B.行星绕太阳沿椭圆轨道运动时,在从近日点向远日点运动时所受引力变小C.由F=GM 太m r 2可知G=Fr 2M 太m,由此可见G 与F 和r 2的乘积成正比,与M 太和m 的乘积成反比D.行星绕太阳运动的椭圆轨道可近似看成圆轨道,行星做圆周运动的向心力来源于太阳对行星的引力题组二 对万有引力定律的理解3.(2020河北唐山十一中高二上期中)(多选)关于物体间的万有引力的表达式F=Gm 1m 2r 2,下列说法正确的是( )A.公式中的G 是引力常量,它是由实验得出的,而不是人为规定的B.当两物体间的距离r 趋于零时,万有引力趋于无穷大C.两个物体间的万有引力总是大小相等的,而与m 1和m 2是否相等无关D.两个物体间的万有引力总是大小相等、方向相反的,是一对平衡力4.(2019北京东城高一上期末)两个质点之间万有引力的大小为F,如果将这两个质点之间的距离变为原来的2倍,那么它们之间万有引力的大小变为( ) A.2FB.4FC.F2D.F45.(2019广东佛山高一下期中)如图所示,O1、O2两球间的距离为r,两球的质量分布均匀,大小分别为m1、m2,半径分别为r1、r2,则两球间的万有引力大小为( )A.G m1m2r2B.G m1m2r12C.G m1m2(r1+r2)2D.G m1m2(r1+r2+r)26.(2019福建泉州高一下期末)(多选)要使两物体间的万有引力减小到原来的14,下列办法可采用的是( )A.使两物体的质量各减小一半,距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的14,距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变D.使两物体间的距离和它们的质量都减为原来的14题组三万有引力和重力的关系7.关于万有引力F=G m1m2r2和重力,下列说法正确的是( )A.公式中的G是一个比例常数,没有单位B.到地心距离等于地球半径2倍处的重力加速度为地面重力加速度的14C.相互作用的两物体受到的万有引力是一对平衡力D.若两物体的质量不变,它们间的距离减小到原来的一半,它们间的万有引力也变为原来的一半8.(2020浙江杭州余杭第二高级中学高一下月考)设地球表面的重力加速度为g0,物体在距离地球表面3R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则gg0为( )A.1B.19C.14D.1169.(2020四川石室中学高三期中)研究表明,地球自转在逐渐变慢,3亿年前地球自转的周期约为22小时。

7.2万有引力定律一、单选题1．物理学中的自由落体规律、万有引力定律是由不同的物理学家探究发现的，他们依次是（ ）A ．牛顿，哥白尼B ．卡文选许、安培C ．伽利略、牛顿D ．开普勒，牛顿2．在物理学发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步。

以下说法不正确．．．的是（ ）A ．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里运用了控制变量法B ．牛顿利用“轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢”的比较推理，推翻了亚里士多德“重的物体下落快、轻的物体下落慢”的结论C ．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微元法D ．卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，他使用了微小作用放大法 3．对于质量为1m 和2m 的两个物体间的万有引力的表达122m m F Gr =，下列说法正确的是（ ）A ．人与人之间并没有感受到引力，所以万有引力只存在于特殊物体之间B ．当两物体间的距离r 趋于零时，万有引力无穷大C ．1m 和2m 之间相互吸引的力总是相等的，与1m 、2m 是否相等无关D ．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力4．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。

假设火星是半径为R 的质量分布均匀的球体，在火星内挖一半径为r （r R <）的球形内切空腔，如图所示。

现将一小石块从切点处由静止释放，则小石块在空腔内将做（ ）A ．匀加速直线运动B ．加速度变大的直线运动C ．匀加速曲线运动D ．加速度变大的曲线运动5．假设沿地轴的方向凿通一条贯穿地球两极的隧道，隧道极窄，地球仍可看作一个球心为O 、半径为R 、质量分布均匀的球体。

从隧道口P 点由静止释放一小球，下列说法正确的是（提示：一个带电金属圆球达到静电平衡时，电荷均匀分布在球外表面，球内部场强处处为0，外部某点场强与一个位于球心、与球所带电荷量相等的点电荷在该点产生的场强相同。

高中物理人教版（2019版）第二册同步训练第七章2万有引力定律A组：合格性水平训练1．(行星运动向心力来源)如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是( )A．行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力B．行星受到太阳的引力，行星运动不需要向心力C．行星同时受到太阳的万有引力和向心力D．行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等答案 A解析行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力，A正确，B 错误；向心力是效果力，实际受力分析时不分析向心力，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力，所以行星受到太阳的引力与它运行的向心力相等，C、D错误。

2．(行星与太阳间的引力)(多选)对于太阳与行星间的引力表达式F＝G Mm r2，下列说法正确的是( )A．公式中的G为比例系数，与太阳、行星均无关B．M、m彼此受到的引力总是大小相等C．M、m彼此受到的引力是一对平衡力，合力等于0，M和m都处于平衡状态D．M、m彼此受到的引力是一对作用力与反作用力答案ABD解析太阳与行星间的引力是两物体因质量而引起的一种力，分别作用在两个物体上，是一对作用力与反作用力，大小相等，不能进行合成，故B、D正确，C错误；公式中的G为比例系数，与太阳、行星均没有关系，A正确。

3．(万有引力定律的理解)(多选)下列关于万有引力的说法，正确的有( ) A．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力B．万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的C．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力D．F＝G m1m2r2中，G是一个比例常数，没有单位答案BC解析物体间力的作用是相互的，物体落到地面上，地球对物体有引力，物体对地球也存在引力，A错误；万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的，B正确；地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力，C正确；国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律F＝G m1m2r2，得到G的单位是N·m2/kg2，D错误。

高中同步测试卷(四)第四单元万有引力定律在宇宙航行中的应用(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题5分，共35分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫“第一宇宙速度”，其大小为( )A．7.9 km/s B．11.2 km/sC．16.7 km/s D．24.4 km/s2．“神舟十号”宇宙飞船与“天宫一号”已成功对接，“变轨”是对接必备的航天技术．已知某飞船历经两次点火加速后由绕地球飞行的圆轨道1变轨进入圆轨道2，设飞船绕圆轨道1、2做匀速圆周运动时的速度分别为v1和v2，轨道半径分别为R1和R2，周期分别为T1和T2，则下列判断正确的是( )A．R1>R2B．v1>v2C．T1>T2D．v2可能等于7.9 km/s3．“马航MH370”客机失联后，我国已紧急调动多颗卫星，利用高分辨率对地成像、可见光拍照等技术对搜寻失联客机提供支持．关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是( )A．低轨卫星(环绕半径远小于地球同步卫星的环绕半径)都是相对地球运动的，其环绕速率可能大于7.9 km/sB．地球同步卫星相对地球是静止的，可以固定对一个区域拍照，但由于它距地面较远，照片的分辨率会差一些C．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的速率D．低轨卫星和地球同步卫星，可能具有相同的周期4．若某一卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为r，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，下列表述正确的是( )A．该卫星的向心加速度大小为GM R2B．该卫星的线速度大小为GM R＋rC．若该卫星加速，则其做圆周运动的半径将会变大D．卫星上的物体处于完全失重的状态，不受地球的引力作用5. 如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星．关于a、b、c做匀速圆周运动的说法中正确的是( )A．角速度的大小关系为ωa ＝ωc>ωbB．向心加速度的大小关系为aa >ab>acC．线速度的大小关系为va ＝vb>vcD．周期关系为Ta ＝Tc>Tb6．第16颗北斗导航卫星是一颗地球静止轨道卫星，它与先期发射的15颗北斗导航卫星组网运行，形成区域服务能力．根据计划，北斗卫星导航系统向亚太大部分地区提供服务．下列关于第16颗北斗导航卫星的说法正确的是( ) A．该卫星正常运行时一定处于赤道正上方，角速度小于地球自转角速度B．该卫星正常运行时轨道也可以经过地球两极C．该卫星的速度小于第一宇宙速度D．如果知道该卫星的周期与轨道半径可以计算出其质量7．甲、乙为人造地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的轨道平面与赤道共面但高度略低于同步卫星的高度，假设两卫星都做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )A．乙的周期小于甲的周期B．乙运行的速度为第一宇宙速度C．乙的向心加速度小于甲的向心加速度D．甲在运动的过程中可以经过北极的正上方二、多项选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选的得0分．)8．关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中不正确的是( )A．在发射过程中向上加速时产生超重现象B．在降落过程中向下减速时产生失重现象C．进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象D．失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的9. 搭载着3位航天员的神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号“牵手”，顺利完成首次载人自动交会对接．交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段等阶段，图示为“远距离导引”阶段．下列说法正确的是 ( )A．在远距离导引阶段，神舟九号向前喷气B．在远距离导引阶段，神舟九号向后喷气C．天宫一号——神舟九号组合体绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9 km/s D．天宫一号——神舟九号组合体绕地球做匀速圆周运动的速度大于7.9 km/s 10．“嫦娥二号”探月卫星在月球上方100 km的圆形轨道上运行．已知“嫦娥二号”卫星的运行周期、月球半径、月球表面重力加速度、万有引力常量G.根据以上信息可求出( )A．卫星所在处的加速度B．月球的平均密度C．卫星线速度大小D．卫星所需向心力11．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。

人教版（2019）必修第二册高一物理第七章万有引力与宇宙航行测试卷(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象．关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是()A．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B．所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同C．离太阳越近的行星，其公转周期越小D．离太阳越远的行星，其公转周期越小2．2019年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第45颗北斗导航卫星．卫星进入预定轨道(设轨道为圆形)，发射任务获得圆满成功．则()A．陆地勘查卫星二号的发射速度大于11.2 km/sB．陆地勘查卫星二号运行速度一定大于7.9 km/sC．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态D．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体不受地球引力作用3．如图所示，实线圆表示地球，竖直虚线a表示地轴，虚线圆b、c、d、e表示地球卫星可能的轨道，对于此图，下列说法正确的是()A．b、c、d、e都可能是地球卫星的轨道B．c可能是地球卫星的轨道C．b可能是地球同步卫星的轨道D．d可能是地球同步卫星的轨道4．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是()A ．根据v ＝gr 可知，运行速度满足v A >vB >v CB ．运转角速度满足ωA >ωB >ωCC ．向心加速度满足a A <a B <a CD ．运动一周后，A 最先回到图示位置5．在离地面高度等于地球半径的2倍高处，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的( )A ．2倍B ．1倍 C.19 D.146．地球赤道上的物体重力加速度为g ，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的( )A.a gB.g ＋a aC.g －a aD.g a7．“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是( )A ．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的1nB ．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1nC ．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的1nD ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1n 8．登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．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，火星和地球相比( ) 行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m地球 6.4×106 6.0×10241.5×1011 火星 3.4×106 6.4×10232.3×1011A.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9．假如地球自转速度增大，下列说法中正确的是( )A ．放在赤道地面上物体的万有引力不变B ．放在两极地面上物体的重力不变C ．放在赤道地面上物体的重力减小D ．放在两极地面上物体的重力增大10．如图所示，土星和火星都在围绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知( )A ．土星远离太阳的过程中，它的速度将减小B ．土星和火星绕太阳的运动是匀速圆周运动C ．土星比火星的公转周期大D ．土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大11．人造卫星离地面距离等于地球半径R ，卫星以速度v 沿圆轨道运动．周期为T ，设地面的重力加速度为g ，则有( )A ．v ＝gR 2B ．v ＝gRC ．T ＝2πR gD ．T ＝4π2R g12．两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A 、B 两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是( )A ．两卫星在图示位置的速度v 2＝v 1B ．两卫星在A 处的加速度大小相等C ．两颗卫星在A 或B 点处可能相遇D ．两卫星永远不可能相遇二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)13．(10分)据报道：某国发射了一颗质量为100 kg ，周期为1 h 的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G 的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的14，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的16，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km ，g 地取9.8 m/s 2)14．(12分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R 和R 1，地球半径为r ，月球半径为r 1，地球表面重力加速度为g ，月球表面重力加速度为g 6.求：(1)卫星在停泊轨道上运行的线速度大小；(2)卫星在工作轨道上运行的周期．15．(14分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h 1的近地圆轨道上，在卫星经过A 点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B 点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示．已知同步卫星的运动周期为T ，地球的半径为R ，地球表面重力加速度为g ，忽略地球自转的影响．求：(1)卫星在近地点A 的加速度大小；(2)远地点B 距地面的高度．16．(16分)如图所示是“月亮女神”“嫦娥一号”绕月做圆周运行时某时刻的图片，用R 1、R 2、T 1、T 2、分别表示“月亮女神”和“嫦娥一号”的轨道半径及周期，用R 表示月亮的半径．(1)请用万有引力知识证明：它们遵循R 31T 21＝R 32T 22＝k ，其中k 是只与月球质量有关而与卫星无关的常量；(2)经多少时间两卫星第一次相距最远；(3)请用所给“嫦娥一号”的已知量，估测月球的平均密度．答案一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象．关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是()A．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B．所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同C．离太阳越近的行星，其公转周期越小D．离太阳越远的行星，其公转周期越小C[所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A、B错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周期越小，故C正确，D错误．]2．2019年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第45颗北斗导航卫星．卫星进入预定轨道(设轨道为圆形)，发射任务获得圆满成功．则()A．陆地勘查卫星二号的发射速度大于11.2 km/sB．陆地勘查卫星二号运行速度一定大于7.9 km/sC．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态D．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体不受地球引力作用C[第一宇宙速度7.9 km/s是绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，也是最小的发射速度，则陆地勘查卫星二号的发射速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s；陆地勘查卫星二号运行速度一定小于7.9 km/s，选项A、B错误；卫星进入预定轨道后，卫星所受的万有引力提供向心力，则卫星内的物体处于完全失重状态，选项C正确；卫星进入预定轨道后，卫星内的物体仍然受地球引力作用，选项D错误；故选C.]3．如图所示，实线圆表示地球，竖直虚线a表示地轴，虚线圆b、c、d、e表示地球卫星可能的轨道，对于此图，下列说法正确的是()A ．b 、c 、d 、e 都可能是地球卫星的轨道B ．c 可能是地球卫星的轨道C ．b 可能是地球同步卫星的轨道D ．d 可能是地球同步卫星的轨道D [地球的所有卫星的轨道圆心一定在地心，故b 、d 、e 都可能是地球卫星的轨道，c 不可能是地球卫星的轨道，故A 、B 错误．地球同步卫星和地面相对静止，一定在赤道的正上方，所以b 不可能是地球同步卫星的轨道，d 可能是地球同步卫星的轨道，故C 错误，D 正确．]4．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A 、B 、C 绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是( )A ．根据v ＝gr 可知，运行速度满足v A >vB >v CB ．运转角速度满足ωA >ωB >ωCC ．向心加速度满足a A <a B <a CD ．运动一周后，A 最先回到图示位置C [由GMm r 2＝m v 2r 得v ＝GM r ，r 大则v 小，故v A <v B <v C ，选项A 错误；由GMm r 2＝m 4π2T 2r 得r 3T 2＝GM 4π2，r 大则T 大，故ωA <ωB <ωC ，选项B 、D 错误；由GMm r 2＝ma 得a ＝GM r2，r 大则a 小，故a A <a B <a C ，选项C 正确．]5．在离地面高度等于地球半径的2倍高处，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的( )A ．2倍B ．1倍 C.19 D.14C [设地球的半径为R ，质量为M ，物体的质量为m ，根据万有引力等于重力得：在地面：mg ＝G Mm R 2，离地心高度3R 处：mg ′＝G Mm (3R )2，联立解得g ′＝19g ，故选项C 正确．] 6．地球赤道上的物体重力加速度为g ，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的( )A.a gB.g ＋a aC.g －a aD.g aB [设地球原来自转的角速度为ω1，用F 表示地球对赤道上的物体的万有引力，N 表示地面对物体的支持力，由牛顿第二定律得F －N ＝mRω21＝ma .而物体受到的支持力与物体的重力是一对平衡力，所以有N ＝G ＝mg .当赤道上的物体“飘”起来时，只有万有引力提供向心力，设此时地球转动的角速度为ω2，有F ＝mRω22.联立以上三式可得ω2ω1＝g ＋a a ，所以B 项正确．]7．“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是( )A ．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的1nB ．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1nC ．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的1nD ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的1n C [同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，则G Mm r 2＝ma ＝m v 2r＝mω2r ＝m 4π2T 2r ，得同步卫星的运行速度v ＝GM r ，又第一宇宙速度v 1＝GM R ，所以v v 1＝R r ＝1n ，故选项A 错误，C 正确；a ＝GM r 2，g ＝GM R 2，所以a g ＝R 2r 2＝1n2，故选项D 错误；同步卫星与地球自转的角速度相同，则v ＝ωr ，v 自＝ωR ，所以v v 自＝r R＝n ，故选项B 错误．] 8．登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．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，火星和地球相比( )A.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B [由G Mm r 2＝m 4π2T 2r ＝ma 知，T ＝2πr 3GM ，a ＝GM r2，轨道半径越大，公转周期越大，加速度越小，由于r 火>r 地，故选项A 错误，B 正确；由G Mm R 2＝mg 得g ＝G M R 2，g 地g 火＝M 地M 火·⎝ ⎛⎭⎪⎫R 火R 地2＝2.6，火星表面的重力加速度较小，C 错误；由G Mm R 2＝m v 2R得v ＝GM R ，v 地v 火＝M 地M 火·R 火R 地＝5，火星的第一宇宙速度较小，D 错误．]9．假如地球自转速度增大，下列说法中正确的是( )A ．放在赤道地面上物体的万有引力不变B ．放在两极地面上物体的重力不变C ．放在赤道地面上物体的重力减小D ．放在两极地面上物体的重力增大 ABC [放在赤道地面上物体的万有引力F ＝G Mm R2与自转速度无关，故不变，A 正确；地球绕地轴转动，在两极点，物体转动半径为0，转动所需向心力为0，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加两极点的重力保持不变，故B 正确，D 错误；赤道上的物体重力和向心力的合力等于物体受到的万有引力，而万有引力不变，转速增加时所需向心力增大，故物体的重力将减小，故C 正确．]10．如图所示，土星和火星都在围绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知( )A ．土星远离太阳的过程中，它的速度将减小B ．土星和火星绕太阳的运动是匀速圆周运动C ．土星比火星的公转周期大D ．土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大AC [根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以土星远离太阳的过程中，它的速度将减小，故A 正确；根据开普勒行星运动第一定律可知，土星和火星绕太阳的运动轨迹是椭圆轨道，选项B 错误；根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，由于土星的半长轴比较大，所以土星的周期较大，选项C 正确；根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，故D 错误；故选A 、C.]11．人造卫星离地面距离等于地球半径R ，卫星以速度v 沿圆轨道运动．周期为T ，设地面的重力加速度为g ，则有( )A ．v ＝gR 2B ．v ＝gRC ．T ＝2πR gD ．T ＝4π2R gAD [根据万有引力提供向心力得：G Mm (2R )2＝m v 22R ，在地球表面，根据万有引力等于重力：G Mm R 2＝mg ，联立解得：v ＝gR 2，故A 正确，B 错误．根据万有引力提供向心力得：G Mm (2R )2＝m 4π2(2R )T 2，在地球表面根据万有引力等于重力：G Mm R 2＝mg ，联立解得：T ＝4π2R g ，故D 正确，C 错误．]12．两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A 、B 两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是( )A ．两卫星在图示位置的速度v 2＝v 1B ．两卫星在A 处的加速度大小相等C ．两颗卫星在A 或B 点处可能相遇D ．两卫星永远不可能相遇BD [v 2为椭圆轨道的远地点，速度最小，v 1表示做匀速圆周运动的速度，v 1>v 2，故A错误；两个轨道上的卫星运动到A 点时，所受的万有引力产生加速度a ＝GM r2，加速度相同，故B 正确；椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期相等，则不会相遇，故D 正确，C 错误．故选B 、D.]二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答)13．(10分)据报道：某国发射了一颗质量为100 kg ，周期为1 h 的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G 的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的14，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的16，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km ，g 地取9.8 m/s 2)[解析] 对环月卫星，根据万有引力定律和牛顿第二定律得GMm r 2＝m 4π2T2r ，解得T ＝2πr 3GMr ＝R 月时，T 有最小值，又GM R 2月＝g 月故T min＝2πR月g月＝2π14R地16g地＝2π3R地2g地代入数据解得T min＝1.73 h环月卫星最小周期为1.73 h，故该报道是则假新闻．[答案]见解析14．(12分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R和R1，地球半径为r，月球半径为r1，地球表面重力加速度为g，月球表面重力加速度为g6.求：(1)卫星在停泊轨道上运行的线速度大小；(2)卫星在工作轨道上运行的周期．[解析](1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为v，卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，有GmMR2＝mv2R，且有Gm′Mr2＝m′g，由此得v＝rgR.(2)设卫星在工作轨道上运动的周期为T则有GmM1R21＝m⎝⎛⎭⎫2πT2R1又有Gm′M1r21＝m′g6解得T＝2πR1r16R1g.[答案](1)rgR(2)2πR1r16R1g15．(14分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上，在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示．已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响．求：(1)卫星在近地点A 的加速度大小；(2)远地点B 距地面的高度．[解析] (1)设地球质量为M ，卫星质量为m ，万有引力常量为G ，卫星在A 点的加速度为a ，根据牛顿第二定律得：G Mm (R ＋h 1)2＝ma 物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，有G Mm R 2＝mg 由以上两式得a ＝R 2g (R ＋h 1)2. (2)设远地点B 距地面高度为h 2，卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有：G Mm (R ＋h 2)2＝m 4π2T 2(R ＋h 2)， 解得：h 2＝3gR 2T 24π2－R . [答案] (1)R 2g (R ＋h 1)2(2)3gR 2T 24π2－R 16．(16分)如图所示是“月亮女神”“嫦娥一号”绕月做圆周运行时某时刻的图片，用R 1、R 2、T 1、T 2、分别表示“月亮女神”和“嫦娥一号”的轨道半径及周期，用R 表示月亮的半径．(1)请用万有引力知识证明：它们遵循R 31T 21＝R 32T 22＝k ，其中k 是只与月球质量有关而与卫星无关的常量；(2)经多少时间两卫星第一次相距最远；(3)请用所给“嫦娥一号”的已知量，估测月球的平均密度．[解析] (1)设月球的质量为M ，对任一卫星均有G Mm R 2＝m 4π2T2R得R 31T 21＝R 32T 22＝GM 4π2＝k 常量． (2)两卫星第一次相距最远时有2πt T 1－2πt T 2＝π 得t ＝T 1T 22T 2－2T 1. (3)对嫦娥1号有G Mm R 22＝m 4π2T 22R 2 M ＝43πR 3ρρ＝3πR 32GR 3T 22.[答案] (1)见解析 (2)T 1T 22T 2－2T 1 (3)3πR 32GR 3T 22。

2019-2020学年人教版物理必修2同步训练（10）万有引力定律1、一代代的科学家通过不懈的努力,取得的研究成果,推动了物理学的发展和人类的进步,下列表述符合物理学史的是( )A.开普勒第一定律指出行星绕太阳运动的轨道都是圆形的B.卡文迪许采用放大法,巧妙地运用扭秤实验测出了引力常量C.第谷通过大量运算分析总结出了行星运动的三条规律D.由于牛顿在万有引力定律方面的杰出成就,所以被称为能“称量地球质量”的人 2、关于万有引力定律的适用范围,下列说法中正确的是( ) A.只适用于天体,不适用于地面物体B.只适用于球形物体,不适用于其他形状的物体C.只适用于质点,不适用于实际物体D.适用于自然界中任意两个物体之间 3、对万有引力定律的表达式122m m F Gr =的理解,下列说法正确的是( ) A.当r 趋近于零时,m 1和m 2之间的万有引力趋近于无穷大 B.m 1和m 2间的万有引力大小总是相等,与m 1和m 2是否相等无关 C.m 1和m 2之间的万有引力大小总是相等,方向相反,是一对平衡力 D.m 1和m 2和之间的万有引力与它们间的距离成反比4、行星绕太阳做匀速圆周运动所需的向心力是由太阳对行星的万有引力提供，这个力的大小（ ）A.与行星和太阳间的距离成正比B.与行星和太阳间距离的二次方成正比C.与行星和太阳间的距离成反比D.与行星和太阳间距离的二次方成反比5、如图所示,两球的半径远小于r ,球的质量分布均匀,大小分别为m 1,m 2,则两球间的万有引力大小为( )A.122m m Gr B.1212()m m Gr r +C.1222()m m Gr r +D.21122()m m Gr r r ++6、因为地球的自转,同一物体在不同的纬度重力不同,一质量为m 的物体在北极时的重力与其在赤道时的重力的差为F. 将地球看做质量分布均匀的球体,半径为R .则地球的自转周期是( ) A. 2πmRFB. πmRFC.mRFD.12πmRF7、两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F ,若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则它们之间的万有引力为( ) A.14F B.16F C.116F D.4F8、1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为12v v 、,近地点到地心的距离为r ,地球质量为M ,引力常量为G ．则( )A. 121,GMv v v r >= B. 121,GMv v v r >> C. 121,GMv v v r<=D. 121,GMv v v r<>9、如图所示，有一个质量为M ，半径为R ，密度均匀的大球体。

人教版（2019）物理必修第二册同步练习7.2万有引力定律一、单选题1.2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h 表示探测器与地球表面的距离,F 表示它所受的地球引力,能够描述F 随h 变化关系的图像是（ ）A. B. C. D.2.设太阳质量为M ,某行星绕太阳公转周期为T ,轨道可视作半径为r 的圆．已知万有引力常量为G ,则描述该行星运动的上述物理量满足（ ）A. 2324r GM T π= B. 2224r GM T π=C. 2234r GM Tπ=D. 324r GM Tπ=3.地球的质量是月球质量的81倍,若地球吸引月球的力的大小为F,则月球吸引地球的力的大小为( )A.81FB.FC.9FD.81F4.对于万有引力定律的表达式122m mF G r=,下列说法正确的是( )A.公式中G 为引力常量,它是由牛顿通过实验测得的B.当r 趋于零时,万有引力趋于无穷大C.质量为m 1、m 2的物体之间的引力是一对平衡力D.质量为m 1、m 2的物体之间的引力总是大小相等的5.知地球半径为R ,将一物体从地面发射至离地面高h 处时,物体所受万有引力减小到原来的一半,则h 为( )A. RB. 2RC.2R D.)21R6.一名宇航员来到一个星球上,如果该星球的质量是地球质量的一半,它的直径也是地球直径的一半,那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受的万有引力大小的( ) A.0.25倍 B.0.5倍 C.2.0倍 D.4.0倍 二、多选题7.如图所示,P 、Q 为质量均为m 的两个质点,分别置于地球表面的不同纬度上,如果把地球看成一个均匀球体,P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A.P、Q受地球引力大小相等B.P、Q做圆周运动的向心力大小相等C.P、Q故圆周运动的角速度相等D.P受地球引力大于Q所受地球引力8.宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系。

第2节万有引力定律的应用同步测试一、选择题1．关于宇宙速度，下列说法正确的是（）A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度2．当人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其绕行速度（）A．一定等于7.9千米/秒 B．一定小于7.9千米/秒C．一定大于7.9千米/秒 D．介于7.9～11.2千米/秒3．设行星A和B是两个均匀球体，A和B的质量之比mA :mB＝2:1；A与B的半径之比RA :RB＝1:2，行星A的卫星a沿圆轨道运行的周期为Ta，行星B的卫星b沿圆轨道运行的周期为Tb，两卫星的圆轨道都非常接近各自的行星表面，则它们运动的周期之比为（）（A）Ta :Tb=1:4（B）Ta:Tb=1:2（C）Ta:Tb=2:1 （D）Ta:Tb= 4:14.有质量相等的两个人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动.两卫星的轨道半径分别为r A和r B，且r A＞r B.则A和B两卫星相比较，以下说法正确的是（）A.卫星A的运行周期较小B.卫星A受到的地球引力较大C.卫星A的动能较大D.卫星A的机械能较大5.如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星.下列说法中正确的是（）A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度B.b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度C.b、c运行周期相同，且小于a的运行周期D.由于某种原因，a的轨道半径缓慢减小，a的线速度将变小6.两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1（）①两行星密度之比为4∶1 ②两行星质量之比为16∶1③两行星表面处重力加速度之比为8∶1④两卫星的速率之比为4∶1A.①②B.①②③C.②③④D.①③④7.某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球半径为R，地面重力加速度为g，下列说法错误的是（）A.人造卫星的最小周期为2πgR/B.卫星在距地面高度R处的绕行速度为2/RgC.卫星在距地面高度为R处的重力加速度为g/4D.地球同步卫星的速率比近地卫星速率小，所以发射同步卫星所需的能量较少8．（多选）航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，机上的物体处于失重状态，是指这个物体（）A. 不受地球的吸引力B．受到地球吸引力和向心力平衡C．受到地球的引力提供了物体做圆周运动的向心力D．对支持它的物体的压力为零9．（多选）地球半径为R，地面重力加速度为g，地球自转周期为T，地球同步卫星离地面的高度为h，则地球同步卫星的线速度大小为（）A．R gR h2+B．()R h g+ C．2π()R hT+D．以上均错10．（多选）关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）A．它的速度小于7.9km/sB．它的速度大于7.9km/sC．它的周期是24h,且轨道平面与赤道平面重合D．每一个地球同步卫星离开地面的高度是一样的11．(多选)土星外层有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系，则下列判断正确的是()A．若v2∝R，则该层是土星的卫星群B．若v∝R，则该层是土星的一部分C．若v∝1R，则该层是土星的一部分D．若v2∝1R，则该层是土星的卫星群12．(多选)假设“嫦娥三号”探月卫星以速度v在月球表面附近做匀速圆周运动，测出运动的周期为T，已知万有引力常量为G，不计周围其他天体的影响，则下列说法正确的是()A．“嫦娥三号”探月卫星的轨道半径为v T 2πB．月球的平均密度为3πGT2C．“嫦娥三号”探月卫星的质量为v3T 2πGD．月球表面的重力加速度为2πv T二、简答题13、地球质量的计算：已知月球到地球的球心距离为r＝4×108m，月亮绕地球运行的周期为30天，求地球的质量。

《万有引力与宇宙航行》检测题一、单选题1.如图所示，在同一轨道平面上，有绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C,下列说法正确的是( )A. A的线速度最小8.8的角速度最小C. C周期最长D. A的向心加速度最小2.习近平主席在2018年新年贺词中提到，科技创新、重大工程建设捷报频传，“慧眼”卫星邀游太空。

“慧眼”于2017年6月15日在酒泉卫星发射中心成功发射，在10月16日的观测中，确定了丫射线的流量上限。

已知“慧眼”卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r (r>R),运动周期为T,地球半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是( )A. “慧眼”卫星的向心加速度大小为之T 2B.地球的质量大小为史竺3GT 2C.地球表面的重力加速度大小为好北T 2D. “慧眼”卫星的线速度大于7.9km/s3.高分卫星是一种高分辨率对地观测卫星.高分卫星至少包括7颗卫星，它们都将在2020 年前发射并投入使用.其中“高分一号”为光学成像遥感卫星，轨道高度为645km，"高分四号”为地球同步轨道上的光学卫星.则“高分一号”与“高分四号”相比A.需要更大的发射速度B.具有更小的向心加速度C.具有更小的线速度D.具有更大的角速度 4.如图所示，中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.北斗卫星导航系统由5颗静止轨道同步卫星、27颗中地球轨道卫星(离地高度约21 000 km)及其他轨道卫星共35颗组成．则（）A.静止轨道卫星指相对地表静止，可定位在北京正上空B.中地球轨道卫星比同步卫星运行速度更快C.中地球轨道卫星周期大于24小时D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇宙速度5．“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾” 卫星补充能源，延长卫星的使用寿命．假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的1/5，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是（）A.站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动B.“轨道康复者”可在高轨道上加速，以对接并拯救低轨道上的卫星C.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍D.“轨道康复者”的线速度是地球同步卫星线速度的J5倍6.对于万有引力的表达式F = Gmm的理解，下列说法正确的是r2A.公式中的G是一个常数，在国际单位制中的单位是N・kg2/m2B.当r趋近于零时，加产口m2之间的引力趋近于无穷大C.m jD m 2之间的引力大小总是相等，方向相反，是一对平衡力D.m jD m 2之间的引力大小总是相等，与m jD m 2是否相等无关7.甲、乙两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其质量m甲=2m乙，轨道半径r甲=0.5r乙，则甲、乙两颗卫星所受万有引力的大小之比为A.4：1B.1：4C.8：1D.1：88.太空中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。

专题三:万有引力与宇宙航行丰台二中1.海王星是绕太阳运动的一颗行星，它有一颗卫星叫海卫1。

若将海王星绕太阳的运动和海卫1 绕海王星的运动均看作匀速圆周运动，则要计算海王星的质量，需要知道的量是（引力常量G 为已知量）A.海卫 1 绕海王星运动的周期和半径B.海王星绕太阳运动的周期和半径C.海卫 1 绕海王星运动的周期和海卫 1 的质量D.海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量 答案:A 2．“嫦娥一号”成功发射后，探月成为同学们的热门话题．一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度，提出了如下实验方案：在月球表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，测出物体上升的最大高度h ，已知月球的半径为R ，便可测算出绕月卫星的环绕速度．按这位同学的方案，绕月卫星的环绕速度为 A ．h Rv 20 B ．R h v 20 C ．h R v 20 D ．Rh v 20 答案:A3．如图所示，a 、b 、c 是在地球大气层外同一平面内的圆形轨道上绕逆时针方向运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）A ．b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度B ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度C ．c 加速可追上同一轨道上的b ，b 减速可等候同一轨道上的cD ．a 卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大 答案:D4. 我国发射的神州五号载人宇宙飞船的周期约为90min ，如果把它绕地球的运动看做是匀速圆周运动，飞船的运动和人造地球同步卫星的运动相比，下列判断中正确的是（ ）A ．飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径B ．飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度C ．飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度D ．飞船运动的角速度小于同步卫星运动的角速度 答案: C5．星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。

星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2＝2v 1。