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1 (每日一练每日一练)()(文末附答案文末附答案)人教版人教版 20222022 年高中物理万有引力与航天知识集锦年高中物理万有引力与航天知识集锦 单选题 1、我国首次火星探测任务“天问一号”探测器计划飞行约 7 个月抵达火星，并通过 2 至 3 个月的环绕飞行后着陆火星。如图所示，为关闭动力的“天问一号”探测器在火星引力作用下经椭圆轨道向火星靠近，然后绕火星做匀速圆周运动已知探测器绕火星做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，引力常数为G，火星半径为R，下列说法正确的是（）A探测器在B处由椭圆轨道进入圆轨道必须点火加速 B图中探测器在飞向B处的过程中，机械能不变 C根据题中条件不能算出火星的密度 D根据题中条件可以算出探测器在圆轨道受到火星引力大小 2、2021 年 12 月 9 日 15 时 40 分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约 400km 的中国载人空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（）A在“天宫”中处于漂浮状态是因为没有受到地球引力 B在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧拉力器炼身体 C“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间 2 D“天宫”绕地球周期约 90 分钟，在 24 小时内可以看到 10 多次日出日落 3、2021 年 6 月 3 日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（）A卫星的运行速度为 2RT B地球表面的重力加速度为42(+)322 C地球的质量为4232 D地球的第一宇宙速度为2+4、三颗人造卫星 A、B、C 都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C 为地球同步卫星，某时刻 A、B 相距最近，如图所示。已知地球自转周期为T1，B 的周期为T2，则下列说法正确的是（）AA 加速可追上同一轨道上的 C B经过时间122(12)，A、B 相距最远 CA、C 向心加速度大小相等，且大于 B 的向心加速度 DA、B 与地心连线在相同时间内扫过的面积相等 5、下列说法正确的是（）A卡文迪什通过实验测出了万有引力常量G B牛顿提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 C库仑发现了库仑定律并测出了静电力常量k 3 D赫兹发现了电磁感应现象，总结出了产生感应电流的条件 6、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）A不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力 B只有天体间的引力才能用=122计算 C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大 D引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于 6.6710-11 N m2/kg2 7、天鹅是由主星(1)和伴星(2)组成的双星系统，忽略其他星球的影响，该双星系统中两星球绕连线上的某点做匀速圆周运动。现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知主星的质量为伴星的k倍，引力常量为G，则（）A主星运动的向心力大小是伴星的k倍 B主星运动的半径是伴星的k倍 C伴星运动的线速度大小是主星的k倍 D伴星的质量为4232 多选题 8、英国科学家卡文迪什通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G。为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（）A利用平面镜对光线的反射 B增加 T 型架横梁的长度 C增大石英丝的直径 D增大刻度尺与平面镜的距离 4 9、如图是行星绕太阳运行的示意图，下列说法正确的是（）A行星在A点所受太阳引力最大 B行星在B点所受太阳引力最大 C行星速率最大时在B点 D行星速率最大时在A点 10、设想宇航员随飞船绕火星飞行，飞船贴近火星表面时的运动可视为绕火星做匀速圆周运动。若宇航员测得飞船在靠近火星表面的圆形轨道绕行n圈的时间为t，飞船在火星上着陆后，宇航员用弹簧测力计测得质量为m的物体受到的重力大小为F，引力常量为G，将火星看成一个球体，不考虑火星的自转，则下列说法正确的是（）A火星的半径为22 B火星的质量为2416443 C飞船贴近火星表面做圆周运动的线速度大小为2 D火星的平均密度为322 填空题 11、“称量”地球的质量（1）思路：地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于_；（2）关系式：=地2；（3）结果：地=2，只要知道g、R、G的值，就可计算出地球的质量；（4）推广：若知道某星球表面的_和星球_，可计算出该星球的质量。5 12、2021 年 5 月，“天问一号”着陆巡视器带着“祝融号”火星车软着陆火星时，在“降落伞减速”阶段，垂直火星表面速度由 396m/s 减至 61m/s，用时 168s，此阶段减速的平均加速度大小为_m/s2；地球质量约为火星质量的 9.3 倍，地球半径约为火星半径的 1.9 倍，“天问一号”质量约为 5.3 吨，“天问一号”在“降落伞减速”阶段受到的平均空气阻力约为_N。（本题答案保留一位有效数字）6 人教版 2022 年高中物理万有引力与航天_032 参考答案 1、答案：B 解析：A探测器在B处由椭圆轨道进入圆轨道，要做近心运动，发动机做负功，故需点火减速，故 A 错误；B探测器在飞向B处的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，故 B 正确；C设火星的质量为M，探测器的质量为m，对探测器绕火星做圆周运动，根据万有引力提供向心力得 2=422 解得 M=4232 根据密度公式得 =4232433=3323 根据题中条件能算出火星的密度，故 C 错误；D因为不知探测器的质量，故无法算出探测器在圆轨道受到火星引力大小，故 D 错误。故选 B。2、答案：D 解析：A在“天宫”中处于漂浮状态是因为地球引力完全提供做向心力而使得“天宫”中处于完全失重状态，故 A 错误；B在“天宫”中处于完全失重状态，但弹力与引力无关，所以宇航员可以使用弹簧拉力器炼身体，故 B 错误；C第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度，所以“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故 C 错误；7 D“天宫”绕地球周期约 90 分钟，即1.5h，则在 24 小时内可以看到日出日落次数为 =241.5=16 故 D 正确。故选 D。3、答案：B 解析：A根据 =2 得卫星的运行速度为 =2(+)故 A 错误；C卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设地球的质量为M，卫星的运行速度为v，根据牛顿第二定律有(+)2=2+整理可得 =42(+)32 故 C 错误；B在地球表面，根据万有引力和重力的关系可得 8 2=解得 =42(+)322 故 B 正确；D在地球表面附近物体的重力等于物体受到的万有引力，设地球表面的重力加速度为g，地球的第一宇宙速度为v1，有 =12 解得 1=2(+)3 故 D 错误。故选 B。4、答案：B 解析：A卫星 A 加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星 C，故 A 错误；BA、B 两卫星由相距最近至相距最远时，圆周运动转过的角度相差，即 BtAt=其中 A=21，B=22 9 解得经历的时间 =122(1 2)故 B 正确；C根据万有引力提供向心力有 2=得 =2 可知 A、C 向心加速度大小相等，且小于 B 的向心加速度，故 C 错误；D绕地球运动的卫星与地心连线在相同时间t内扫过的面积 =12 其中 =则 =2 可知 A、B 与地心连线在相同时间内扫过的面积不等，故 D 错误。故选：B。5、答案：A 解析：10 A卡文迪什通过实验测出了万有引力常量G。故 A 正确；B开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，即开普勒第一定律。故 B 错误；C库仑利用扭秤装置发现了库仑定律，但并没有测出静电力常量k的值。故 C 错误；D法拉第发现了电磁感应现象，总结出了产生感应电流的条件。故 D 错误。故选 A。6、答案：C 解析：AB任意两个物体间都存在万有引力，但万有引力定律只适用于能看作质点的物体间的计算，故 AB 错误；C由=122知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大，故 C 正确；D引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于6.67 1011N m2/kg2，故 D 错误。故选 C。7、答案：C 解析：A双星彼此间的引力提供各自运动的向心力，向心力大小相等，故 A 错误；B设伴星质量为m，双星的角速度相等，由公式 22=21=22 可得 2=1 伴星运动轨迹的半径是主星的k倍，故 B 错误；C由公式 11 =可得 2=1 伴星运动的线速度大小是主星的k倍，故 C 正确；D因为 1+2=2 联立上述公式得 =423(+1)2 故 D 错误。故选 C。8、答案：AD 解析：A.利用平面镜对光线的反射可以放大转动的角度，A 正确；B.增加 T 型架横梁的长度，会导致石英丝容易转动，但对石英丝测量极微小的扭转角仍没有作用，B 错误；C.增大石英丝的直径，会导致石英丝不容易转动，对“微小量放大”没有作用，C 错误；D.增大刻度尺与平面镜的距离，会使转动的角度更明显，D 正确。故选 AD。9、答案：AD 12 解析：AB行星在A点离太阳最近，则所受太阳引力最大，选项 A 正确，B 错误；CD根据开普勒行星运动第二定律可知，行星速率最大时在A点，选项 C 错误，D 正确。故选 AD。10、答案：BD 解析：AB由题意可得飞船在靠近火星表面的圆形轨道绕行的周期为 =又因为 2=422 又在天体表面满足 2=且 =联立可得火星的半径为 =2422 火星的质量为 =2416443 故 A 错误，B 正确；13 C因为线速度满足 =2 解得 =2 故 C 错误；D火星的平均密度为 =其中 =433 解得 =32=322 故 D 正确。故选 BD。11、答案：地球对物体的引力 重力加速度 半径 解析：略 小提示：12、答案：2 3 104 解析：14 1减速阶段加速度大小为 =1 2=396 61168m/s2 2m/s2 2根据 =2 结合题意可知 地=2.6火=9.8/2 火星车着陆时，根据牛顿第二定律可知 火=解得 3 104N