2018-2019学年高中物理(人教版)必修二课件：第六章 万有引力与航天 专题二

1 第六章 万有引力与航天

单元测试

班级 姓名 学号 分数_____

【满分：100分 时间：90分钟】

第Ⅰ卷(选择题，共46分)

一、单选择（每个3分 共3×10=30分）

1．(2019·湖南省株洲市高一下学期月考)下列说法符合物理史实的是( )

A．天文学家第谷通过艰苦的观测，总结出行星运动三大定律

B．开普勒进行“月—地检验”，并总结出了天上、地上物体所受的引力遵从相同的规律

C．布鲁诺在他的毕生著作《天体运行论》中第一次提出了“日心说”的观点

D．卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G，也直接检验了万有引力定律的正确性

【答案】D

【解析】：开普勒总结出了行星运动三大规律，A错误；牛顿总结了万有引力定律，B错误；哥白尼提出了日心说，C错误；卡文迪许通过扭秤实验测定了引力常量G，也直接检验了万有引力定律的正确性，D正确。

1.2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)。该卫星( )

A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度

C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少

【答案】 D

【解析】 同步卫星只能位于赤道正上方，A错误；由GMmr2＝mv2r知，卫星的轨道半径越大，环绕速度越小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近地卫星的速度)，B错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度、小于第二宇宙速度，C错误；若该卫星发射到近地圆轨道，所需 2 发射速度较小，所需能量较少，D正确。

3.如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆.根据开普勒行星运动定律可知( )

A.火星绕太阳运行过程中，速率不变

B.地球靠近太阳的过程中，运行速率减小

C.火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大

《万有引力与航天》检测题

一、单选题

1．北京时间2018年11月1日23点57分，第41颗北斗导航系统卫星在西昌卫星发射中心发射成功，并进入地球同步轨道，它是北斗全球卫星导航系统（即北斗三号工程）的第17颗卫星，北斗三号工程将向“一带一路”国家和地区提供基本导航服务。下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述正确的是（ ）

A．速度介于79𝑘𝑚/𝑠与11.2𝑘𝑚/𝑠之间 B．周期大于地球自转周期

C．加速度小于地面重力加速度 D．处于平衡状态

2．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的( )

A．向心力变大 B．周期变大

C．速率变大 D．向心加速度变大

3．2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）．该卫星

A．入轨后可以位于北京正上方 B．入轨后的速度大于第一宇宙速度

C．发射速度大于第二宇宙速度 D．若发射到近地圆轨道所需能量较少

4．已知地球两极的重力加速度大小为0g，赤道上的重力加速度大小为g。若将地球视为质量均匀分布、半径为R的球体，地球同步卫星的轨道半径为

A．1030()gRgg B．130()gRgg C．1030()ggRg D．103()ggRg

5．科学家发现太阳系外某一恒星有一行星，并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1200年，它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍．假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周，仅利用以上两个数据可以求出的量是

A．恒星与太阳质量之比 B．恒星与太阳密度之比

C．行星与地球质量之比 D．行星与地球表面的重力加速度之比

6．如图所示，关于两颗人造地球卫星的下列说法正确的是

专题06万有引力与航天

（2010-2019）

题型一、考查万有引力定律、万有引力提供物体重力的综合类问题

1.(2019全国2)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（ ）

【考向】万有引力定律

【答案】D

【解析】根据万有引力定律可得：2()GMmFRh ，式中R 表示地球的半径、随着h增大，F在减小，故选项D正确；

2.（2018·北京卷）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）

A. 地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602

B. 月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602

C. 自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6

D. 苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60

【考向】非绕行问题万有引力提供重力

【答案】B

【解析】设月球的质量为M2地球的质量为M1苹果的质量为m；地球的半径为r

月球受到的万有引力的大小为：2212)60(rMGMF

苹果受到的万有引力的大小为：21rmGMF

因月球和苹果的质量关系未知，所以A 选项无法比较；故A 错； 设月球的公转加速大小为a1，苹果落地的加速度大小为a2

1221)60(marMGM 221)(marmGM 联立两式得：221601aa故B 对；

月球表面的重力加速度：222/rGMg，地球表面的重力加速度：211rGMg；r1、r2的大小关系未知；所以无法求得月地表面的重力加速度之比，故C错；D错；

3.（2014全国2） 假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为( )

【2018年高考考点定位】

高考试题的考察集中于以下几点：

1．物理学史中关于对天体运动认识的考察，对于开普勒三大定律的考察。

2．结合万有引力定律的公式对中心天体和环绕天体之间由于万有引力而做匀速圆周运动的考察。

3．绕同一个中心天体的各个环绕天体之间追击相遇问题的考察。

4．根据表面卫星的运动对未知天体的探究，包括未知天体的密度，未知天体表面的重力加速度等。

5．根据地球公转和自转周期与其他星体的运动相类比的估算类问题。

考点一、开普勒三大定律

1．内容：○1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。○2开普勒第二定律：对任意一个行星的运动来说，它与太阳的连线在任意相等时间内扫过的面积相等。○3所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，即32RkT，的取值与中心天体有关，与其他无关。

2．虽然开普勒第二定律是关于行星绕太阳运动的描述，但是对于只收到万有引力的卫星，导弹在地球表面的运动也同样适用，另外所有的卫星绕中心天体的圆周运动也都适用，因为圆周就是一个特殊的半长轴等于半短轴的椭圆。

3．物理学史：○1关于行星运动的三大定律是开普勒提出的○2万有引力定律是牛顿提出的○3万有引力常量是卡文迪许测量的。

考点二、万有引力定律

1．内容：自然界中任意两个物体都相互吸引，引力大小跟这两个物体质量的乘积成正比，跟他们距离的平方成反比。公式即：2GMmFR，G为引力常量。适用范围：适用于质点之间的相互作用，对于天体运动一般可以看做质点，此时距离为球心之间的距离。

2．万有引力提供向心力：卫星和环绕天体的运动分析中，以M表示中心天体质量，以m表示环绕天体质量，以R表示天体之间的距离，则根据万有引力提供向心力有222224GMmvmammRmRRRT，可得环绕天体或卫星的相信加速度2GMaR，线速度GMvR，周期234RTGM，角速度3GMR。