高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第七章 萬有引力與宇宙航行4 宇宙航行優(yōu)秀單元測(cè)試課堂檢測(cè)

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊(cè)第七章 萬有引力與宇宙航行4 宇宙航行優(yōu)秀單元測(cè)試課堂檢測(cè)，文件包含第7章《萬有引力與宇宙航行》單元測(cè)試卷原卷版docx、第7章《萬有引力與宇宙航行》單元測(cè)試卷解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共23頁(yè)， 歡迎下載使用。
注意事項(xiàng)：
1．測(cè)試范圍：人教版（2019）： 必修第二冊(cè)第7章。
第Ⅰ卷 選擇題
一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9～12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）
1．在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中，下列敘述符合史實(shí)的是（ ）
A．開普勒通過分析第谷的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律
B．丹麥天文學(xué)家第谷經(jīng)過多年的天文觀測(cè)和記錄，提出了“日心說”的觀點(diǎn)
C．卡文迪什通過實(shí)驗(yàn)推算出來引力常量G的值，被譽(yù)為第一個(gè)能“稱量地球質(zhì)量”的人
D．伽利略利用“地—月系統(tǒng)”驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性，使得萬有引力定律得到了推廣和更廣泛的應(yīng)用
【答案】C
【詳解】A．萬有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，故A錯(cuò)誤；
B．日心說是哥白尼提出的，故B錯(cuò)誤；
C．卡文迪什通過扭稱裝置測(cè)出了引力常量，由黃金代換式可得地球質(zhì)量，故C正確；
D．牛頓利用“地—月系統(tǒng)”驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性，故D錯(cuò)誤。
故選C。
2．僅考慮狹義相對(duì)論效應(yīng)，在高速飛行的火箭里的時(shí)鐘走過10s，理論上在地面的觀測(cè)者測(cè)得的時(shí)間（ ）
A．大于10sB．小于10sC．等于10sD．都有可能
【答案】A
【詳解】由愛因斯坦相對(duì)論時(shí)空觀有
由上述公式推理可知，所以在地面上觀察者測(cè)得的時(shí)間大于10s。
故選A。
3．在2023年9月21日的“天宮課堂”上，同學(xué)們與航天員進(jìn)行互動(dòng)交流，航天員給同學(xué)們解答了與太空垃圾相關(guān)的問題。所謂太空垃圾是指在宇宙空間中的各種人造廢棄物及其衍生物。假設(shè)在空間站觀察到如圖所示的太空垃圾P、Q、M、N（P、Q、M、N均無動(dòng)力運(yùn)行，軌道空間存在稀薄氣體），假設(shè)空間站和這些太空垃圾均繞地球近似做順時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng)，則最可能對(duì)空間站造成損害的是（ ）
A．PB．QC．MD．N
【答案】A
【詳解】太空垃圾無動(dòng)力運(yùn)行，由于軌道空間存在稀薄氣體，所以太空垃圾的軌道會(huì)逐漸減低，根據(jù)
可得
所以太空垃圾P、N的周期大于空間站，在軌道降低過程中，P最有可能對(duì)空間站造成損害，N會(huì)在空間站的后方。
故選A。
4．物理思想和方法是研究物理問題的重要手段，如圖所示，為了觀察桌面的微小形變，在一張大桌子上放兩個(gè)平面鏡M和N，讓一束光依次被這兩面鏡子反射，最后射到墻上，形成一個(gè)光點(diǎn)。當(dāng)用力F壓桌面時(shí)，光點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生明顯變化，通過光點(diǎn)位置的變化反映桌面的形變。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中主要用到的思想方法與下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)用到的思想方法相同（ ）
A．卡文迪什通過扭稱實(shí)驗(yàn)測(cè)量萬有引力常量
B．伽利略斜面實(shí)驗(yàn)探究物體下落規(guī)律
C．實(shí)驗(yàn)探究圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小的表達(dá)式
D．實(shí)驗(yàn)探究力的合成規(guī)律
【答案】A
【詳解】A．卡文迪什通過扭稱實(shí)驗(yàn)測(cè)量萬有引力常量利用的方法是微小量放大法，題干中運(yùn)用的方法也是微小量放大法，兩者方法相同，故A項(xiàng)正確；
B．伽利略斜面實(shí)驗(yàn)探究物體下落規(guī)律，采用了提出問題—假設(shè)（猜想）—數(shù)學(xué)推論—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論的探究方法，而題干采用的方法為微小量放大法，兩者方法不相同，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；
C．實(shí)驗(yàn)探究圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小的表達(dá)式，該實(shí)驗(yàn)主要采用控制變量法，題干采用的為微小量放大法，兩者方法不相同，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；
D．實(shí)驗(yàn)探究力的合成規(guī)律，該實(shí)驗(yàn)主要采用等效替代的方法，題干采用的為微小量放大法，兩者方法不相同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
故選A。
5．關(guān)于對(duì)開普勒第三定律的理解，下列說法正確的是（ ）
A．k值與中心天體的質(zhì)量有關(guān)
B．圍繞同一中心天體運(yùn)行的行星或衛(wèi)星，k值不相等
C．該定律只適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，不適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)
D．若地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道的半長(zhǎng)軸為，周期為，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為，周期為，則
【答案】A
【詳解】A．圍繞同一中心天體運(yùn)行的行星或衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)，則有
解得
可知，k值與中心天體的質(zhì)量有關(guān)，故A正確；
B．根據(jù)上述可知，圍繞同一中心天體運(yùn)行的行星或衛(wèi)星，k值相等，故B錯(cuò)誤；
C．開普勒第三定律既適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)，只不過中心天體不同時(shí)，k值不同，故C錯(cuò)誤；
D．地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的中心天體是太陽(yáng)，月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的中心天體是地球，中心天體的質(zhì)量不同，則比值k不相同，結(jié)合上述可知此時(shí)的比值
故D錯(cuò)誤。
故選A。
6．北京時(shí)間2023年12月15日，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)使用長(zhǎng)征五號(hào)遙六運(yùn)載火箭成功將遙感四十一號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。某遙感衛(wèi)星沿地球同步軌道運(yùn)行，關(guān)于該遙感衛(wèi)星，下列說法正確的是（ ）
A．其運(yùn)行速度等于7.9km/s
B．其向心加速度大于放在赤道上的物體的向心加速度
C．其向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．已知該衛(wèi)星的軌道半徑和地球自轉(zhuǎn)的周期，不能求出該衛(wèi)星的線速度大小
【答案】B
【詳解】A．在環(huán)繞模型中，衛(wèi)星所受的萬有引力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即
解得
因?yàn)?.9km/s是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，且因?yàn)榻匦l(wèi)星的環(huán)繞半徑比地球同步衛(wèi)星小，則該遙感衛(wèi)星的線速度小于近地衛(wèi)星的線速度，即其運(yùn)行速度小于7.9km/s。故A錯(cuò)誤；
B．因?yàn)樵撔l(wèi)星與赤道上的物體環(huán)繞周期和角速度相等，則根據(jù)
可知衛(wèi)星的環(huán)繞半徑大于赤道上的物體隨地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，則其向心加速度大于放在赤道上的物體的向心加速度。故B正確；
C．根據(jù)
解得該衛(wèi)星的向心加速度
設(shè)地球半徑為，地球表面的重力加速度符合
解得
因?yàn)?br>則
故C錯(cuò)誤；
D．地球的自轉(zhuǎn)周期與該衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期大小相等，則根據(jù)
該衛(wèi)星的軌道半徑和環(huán)繞周期都已知，則能求出該衛(wèi)星的線速度大小。故D錯(cuò)誤。
故選B。
7．木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為。木衛(wèi)三周期為T，公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍。月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為，則（ ）
A．木衛(wèi)一軌道半徑為B．木衛(wèi)二軌道半徑為
C．周期T與T0之比為D．木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為
【答案】D
【詳解】根據(jù)題意可得，木衛(wèi)3的軌道半徑為
AB．根據(jù)萬有引力提供向心力
可得
木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比為,可得木衛(wèi)一軌道半徑為
木衛(wèi)二軌道半徑為
故AB錯(cuò)誤；
C．木衛(wèi)三圍繞的中心天體是木星，月球的圍繞的中心天體是地球，根據(jù)題意無法求出周期T與T0之比，故C錯(cuò)誤；
D．根據(jù)萬有引力提供向心力，分別有
聯(lián)立可得
故D正確。
故選D。
8．如圖所示，“火星”探測(cè)飛行器P繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若“火星”探測(cè)飛行器某時(shí)刻的軌道半徑為r，探測(cè)飛行器P觀測(cè)火星的最大張角為β，下列說法正確的是（ ）
A．探測(cè)飛行器P的軌道半徑r越大，其周期越小
B．探測(cè)飛行器P的軌道半徑r越大，其速度越大
C．若測(cè)得周期和張角，可得到火星的平均密度
D．若測(cè)得周期和軌道半徑，可得到探測(cè)器P的質(zhì)量
【答案】C
【詳解】A．根據(jù)
可得
因此軌道半徑r越大，周期越大，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)
可得
軌道半徑r越大，速度越小，故B錯(cuò)誤；
C．若測(cè)得張角為，如圖
則可求出火星的半徑
若測(cè)出飛行器P運(yùn)行的周期T，根據(jù)
可得火星的的質(zhì)量
因此火星的密度
故C正確；
D．由ABC中公式可知：探測(cè)器圍繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式中，探測(cè)器的質(zhì)量m兩邊約去了，所以無法得到探測(cè)器P的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。
故選C。
9．（多選）美國(guó)“機(jī)智號(hào)”旋翼無人機(jī)在火星表面完成了上升、懸停、下降和平穩(wěn)著陸等所有設(shè)定動(dòng)作，如圖所示?；鹦琴|(zhì)量為M，半徑為R，“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)質(zhì)量為m，引力常量為G，已知“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)上升的高度遠(yuǎn)小于火星半徑，忽略火星自轉(zhuǎn)，則（ ）
A．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)上升過程處于超重狀態(tài)
B．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)下降過程處于失重狀態(tài)
C．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)在火星表面受到的重力為
D．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)懸停時(shí)，稀薄氣體對(duì)“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)的作用力為
【答案】CD
【詳解】A．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)上升過程，如果是處于減速上升階段，則加速度方向向下，無人機(jī)處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)下降過程，如果是處于減速下降階段，則加速度方向向上，無人機(jī)處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
CD．由于無人機(jī)上升的高度遠(yuǎn)小于火星半徑，且忽略火星自轉(zhuǎn)，則無人機(jī)在火星表面受到的重力為
無人機(jī)懸停時(shí)，根據(jù)受力平衡可知稀薄氣體對(duì)“機(jī)智號(hào)”無人機(jī)的作用力為
故CD正確。
故選CD。
10．（多選）下列關(guān)于物理學(xué)史，說法正確的是（ ）
A．萬有引力定律中的引力常量G是牛頓測(cè)量出來的
B．萬有引力定律中的引力常量G是卡文迪許測(cè)量出來的
C．亞里士多德認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
D．伽利略認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
【答案】BD
【詳解】AB．萬有引力定律中的引力常量G是卡文迪許測(cè)量出來的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；
CD．亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，伽利略認(rèn)為力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。
故選BD。
11．（多選）如圖所示，海王星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為，若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中（ ）
A．海王星運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸的三次方與其運(yùn)行周期的平方之比等于月球運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸的三次方與其運(yùn)行周期的平方之比
B．衛(wèi)星在Q點(diǎn)的角速度大于P點(diǎn)的角速度
C．從P到M所用時(shí)間小于
D．從P到Q階段，速率逐漸變小
【答案】CD
【詳解】A．海王星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，月球繞地球運(yùn)動(dòng)，中心天體質(zhì)量不同，海王星和月球運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸的三次方與其運(yùn)行周期的平方之比不相等，故A錯(cuò)誤；
B．P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，衛(wèi)星在Q點(diǎn)的線速度小于P點(diǎn)的線速度，根據(jù)，衛(wèi)星在Q點(diǎn)的角速度小于P點(diǎn)的角速度，故B錯(cuò)誤；
C．P為近日點(diǎn)，近日點(diǎn)線速度大，遠(yuǎn)日點(diǎn)線速度小，所以從P到M所用時(shí)間小于，故C正確；
D．從P到Q階段，從近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至遠(yuǎn)日點(diǎn)，速率逐漸變小，故D正確。
故選CD。
12．（多選）假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由質(zhì)量分別為m和M的A、B兩顆星體組成。這兩顆星繞它們連線上的某一點(diǎn)在二者萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，A、B兩顆星的距離為L(zhǎng)，引力常量為G，則（ ）
A．因?yàn)镺A>OB，所以m>M
B．兩顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2π
C．若星體A由于不斷吸附宇宙中的塵埃而使得質(zhì)量緩慢增大，其他量不變，則星體A的周期將緩慢增大
D．若星體A由于不斷吸附宇宙中的塵埃而使得質(zhì)量緩慢增大，其他量不變，則星體A的軌道半徑將緩慢減小
【答案】BD
【詳解】A．設(shè)A、B兩顆星體的軌道半徑分別為r1、r2，雙星之間的萬有引力提供向心力，則有
①
②
兩式聯(lián)立得
mr1＝Mr2
OA>OB，即r1>r2，所以有m