2014-2015高中物理人教版必修2同步练习章末过关检测卷

物理·必修2（人教版）章末过关检测卷(二)第六章万有引力与航天(考试时间：90分钟分值：100分)一、单项选择题(本题共8小题，每题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．下列说法中正确的是()A．经典力学能够说明微观粒子的规律性B．经典力学适用于宏观物体的低速运动问题，不适用于高速运动的问题C．相对论与量子力学的出现，表示经典力学已失去意义D．对于宏观物体的高速运动问题，经典力学仍能适用解析：经典力学适用于低速、宏观问题，不能说明微观粒子的规律性，不能用于宏观物体的高速运动问题，A、D错误，B正确．相对论与量子力学的出现，并不否定经典力学，只是说经典力学有其适用范围，C错误．答案：B2．要使两物体间万有引力减小到原来的18，可采取的方法是()A．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变B．使两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的12C．使其中一个物体质量减为原来的14，距离不变D．使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的14解析：由F＝GMmr2可知两物体的质量各减少一半，距离保持不变，两物体间万有引力减小到原来的14，A错误；两物体间距离变为原来的2倍，其中一个物体质量减为原来的12，两物体间万有引力减小到原来的18，B正确；使其中一个物体质量减为原来的14，距离不变，两物体间万有引力减小到原来的14，C错误；两物体质量及它们之间的距离都减为原来的14，两物体间万有引力保持不变，D错误．答案：B3．星球上的物体脱离该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v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝2v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的16.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A.gr3B.gr6C.gr3D.gr解析：该星球的第一宇宙速度：GMmr2＝mv12r，在该星球表面处万有引力等于重力：GMmr2＝mg6，由以上两式得v1＝gr6，则第二宇宙速度v2＝2v1＝2×gr6＝gr3，故A正确．答案：A4．某人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的13，则此卫星运行的周期大约是()A．1天～4天B．4天～8天C．8天～16天D．16天～20天解析：根据GMmr2＝m4π2T2r得，T＝2πr3GM，即T卫T月＝r卫3r月3＝127，又T月＝30天，解得T卫≈5.8天，B正确．答案：B5．人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，R、ω、g这三个物理量之间的关系是()A．ω＝252g5RB．ω＝2g5RC．ω＝323g2RD．ω＝255g2R解析：由GMmr2＝mrω2得ω＝GMr3，其中r＝2.5R，再根据黄金代换g＝GMR2可得ω＝252g5R，故A正确．答案：A6．有两个大小一样、由同种材料组成的均匀球体紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若用上述材料制成两个半径更小的靠在一起的均匀球体，它们间的万有引力将()A．等于FB．小于FC．大于FD．无法比较解析：均匀球体看成位于球心的质点，则两质点相距d＝2r，其中r为球体半径，其万有引力F＝Gm2（2r）2＝Gρ·43πr324r2＝49ρ2Gπ2r4，由此知当r减小时，它们间的万有引力F减小，B正确．答案：B7．2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接．任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接．变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、v2.则v1：v2等于()A.V1V2＝R13R23B.V1V2＝R2R1C.V1V2＝R22R12D.V1V2＝R2R1解析：“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供．设地球质量为M，“天宫一号”质量为m，则变轨前：GMmR12＝mv12R1，变轨后：GMmR22＝mv22R2，联立以上两式解得：v1v2＝R2R1，故选项B正确．答案：B8．两颗行星绕某恒星做匀速圆周运动，从天文望远镜中观察到它们的运行周期之比是8∶1，两行星的公转速度之比为()A．1∶2B．2∶1C．1∶4D．4∶1解析：由开普勒第三定律得r13r23＝T12T22＝641，故r1r2＝41，两行星的公转速度之比v1v2＝r1·2πT1r2·2πT2＝r1r2·T2T1＝12，A正确．答案：A二、双项选择题(本题共4小题，每题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中有两个选项正确，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分．)9．有一宇宙飞船到了某行星上(该行星没有自转运动)，以速度v接近行星表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得()A．该行星的半径为vT2πB．该行星的平均密度为3πGT2C．无法求出该行星的质量D．该行星表面的重力加速度为4π2v2T2解析：由T＝2πRv可得：R＝vT2π，A正确；由GMmR2＝mv2R可得：M＝v3T2πG，C错误；由M＝43πR3ρ得：ρ＝3πGT2，B正确；由GMmR2＝mg得：g＝2πvT，D错误．答案：AB10．2012年6月，“神舟九号”与“天宫一号”完美“牵手”，成功实现交会对接．交会对接飞行过程分为远距离导引段、自主控制段、对接段、组合体飞行段和分离撤离段．则下列说法正确的是()A．在远距离导引段，“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器前下方某处B．在远距离导引段，“神舟九号”应在距“天宫一号”目标飞行器后下方某处C．在组合体飞行段，“神舟九号”与“天宫一号”绕地球做匀速圆周运动的速度小于7.9km/sD．分离后，“天宫一号”变轨升高至飞行轨道运行时，其速度比在交会对接轨道时大解析：在远距离导引段，“神舟九号”位于“天宫一号”的后下方的低轨道上飞行，通过适当加速，“神舟九号”向高处跃升，并追上“天宫一号”与之完成对接，A错，B对．“神舟九号”与“天宫一号”组合体在地球上空数百公里的轨道上运动，线速度小于第一宇宙速度7.9km/s，C对．分离后，“天宫一号”上升至较高轨道上运动，线速度变小，D错．答案：BC11．关于“亚洲一号”地球同步通讯卫星，下述说法正确的是()A．已知它的质量是1.24t，若将它的质量增加为2.84t，其同步轨道半径变为原来的2倍B．它的运行速度小于7.9km/s，它处于完全失重状态C．它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其进行电视转播D．它的周期是24h，其轨道平面与赤道平面重合且距地面高度一定解析：所有同步卫星的质量可能不同，但轨道半径一定相同，A错．同步卫星在较高轨道上运行，速度小于7.9km/s，重力(万有引力)全部提供向心力，处于完全失重状态，B对．同步卫星轨道处于赤道的正上方，不可能在北京正上方，C错．同步卫星的周期与地球自转周期相同，由GMm（R＋h）2＝m(R＋h)4π2T2知，高度h＝3GMT24π2－R，即同步卫星的高度一定，D对．答案：BD12．宇宙中两颗相距很近的恒星常常组成一个双星系统．它们以相互间的万有引力彼此提供向心力，从而使它们绕着某一共同的圆心做匀速圆周运动．若已知它们的运动周期为T，两星到某一共同圆心的距离分别为R1和R2.那么，双星系统中两颗恒星的质量关系是()A．这两颗恒星的质量必定相等B．这两颗恒星的质量之和为4π2（R1＋R2）3GT2C．这两颗恒星的质量之比为m1∶m2＝R1∶R2D．必有一颗恒星的质量为4π2R1（R1＋R2）2GT2解析：对于两星有共同的周期T，由牛顿第二定律得Gm1m2（R1＋R2）2＝m14π2T2R1＝m24π2T2R2，所以两星的质量之比m1∶m2＝R2∶R1，C错；由上式可得m1＝4π2R2（R1＋R2）2GT2，m2＝4π2R1（R1＋R2）2GT2，D正确，A错误；m1＋m2＝4π2（R1＋R2）3GT2，B正确．故正确答案为B、D.答案：BD三、计算题(本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13．(8分)“东方一号”人造卫星A和“华卫二号”人造卫星B，它们的质量之比为mA∶mB＝1∶2，它们的轨道半径之比为2∶1，则卫星A与卫星B的线速度大小之比为多少？解析：由万有引力定律和牛顿第二定律得GMmr2＝mv2r，解得v＝GMr，故vAvB＝rBrA＝12＝12.答案：1∶214．(10分)某星球的质量约为地球质量的9倍，半径为地球半径的一半，若从地球表面高为h处平抛一物体，水平射程为60m，则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体，水平射程为多少？解析：平抛运动水平位移x＝v0t，竖直位移h＝12gt2，解以上两式得x＝v0·2hg，由重力等于万有引力mg＝GMmR2得g＝GMR2，所以g星g地＝M星M地R地R星2＝9×41＝36，x星x地＝g地g地＝16，x星＝16x地＝10m.答案：10m15．(12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，由牛顿第二定律得：GMm（R＋h1）2＝ma，物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，则GMmR2＝mg，解以上两式得a＝R2g（R＋h1）2.(2)设远地点B距地面高度为h2，卫星受到的万有引力提供向心力得GMm（R＋h2）2＝m4π2T2(R＋h2)，解得h2＝3gR2T24π2－R.答案：(1)R2g（R＋h1）2(2)3gR2T24π2－R16．(14分)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．双星系统在银河系中很普遍．利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量．已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为r，试推算这个双星系统的总质量．(引力常量为G)解析：设两颗恒星的质量分别为m1、m2，做圆周运动的半径分别为r1、r2，角速度分别是ω1、ω2.根据题意有ω1＝ω2①r1＋r2＝r②根据万有引力定律和牛顿第二定律，有Gm1m2r2＝m1ω12r1③Gm1m2r2＝m2ω22r2④联立①②③④式解得r1＝m2rm1＋m2⑤根据角速度与周期的关系知ω1＝ω2＝2πT⑥联立③⑤⑥式解得m1＋m2＝4π2r3T2G.答案：4π2r3T2G