20xx年高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行(十五).docx
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1、20xx年高中物理必修二第七章万有引力与宇宙航行(十五)1单选题1、中国空间站天和核心舱先后与天舟二号和神舟十二号进行对接,为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接,具体操作应为()A飞船与空间站在同一轨道上沿相反方向做圆周运动,接触后对接B空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接C空间站在高轨道,飞船在低轨道且两者同向飞行,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接D飞船在前、空间站在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动,在合适的位置飞船减速与空间站对接答案:CA飞船与空间站在轨道上高速运动,如果在同一轨道上沿相反方向运动,则最终会撞击而不是成
2、功对接,故A错误;B两者在同一轨道上,飞船加速后做离心运动,则飞船的轨道高度升高,不能与空间站成功对接,故B错误;C飞船在低轨道加速,做离心运动,在合适的位置,飞船追上空间站实现对接,故C正确;D两者在同一轨道飞行时,飞船减速,做近心运动,飞船的轨道高度降低,不能与同一轨道的空间站实现对接,故D错误。故选C。2、近日有关钓鱼岛的争端再起。有官员表示,若日本发射卫星失败落入钓鱼岛区域,中国将根据国际有关协议将其拦截击落。如图所示,假设日本自A点发射运载火箭,在到达B点前已经失去动力,到达B点时的速度大小为vB、加速度大小为aB、重力势能为EpB,某卫星的运行圆轨道与曲线ABC相切于B点,卫星的环
3、绕速度大小为v、向心加速度大小为a、重力势能为Ep,不计空气阻力,则()AvB一定大于vBaB一定等于aCEpB一定等于EpDvB大于7.9km/s答案:BA导弹运动到B点,由于万有引力大于所需要的向心力,做近心运动,若要从B点进入圆轨道,必须加速,所以vB一定小于v,故A错误;B设地球质量为M。引力常量为G,B点距地心为r,物体在B点时加速度为a=Fm=GMr2可知不管是曲线ABC经过B点,还是圆轨道经过B点时它们的加速度相等,故B正确;C根据Ep=mgh,高度相同,但质量不一定相同,所以重力势能不一定相等,故C错误;D根据万有引力提供向心力GMmr2=mv2r得v=GMr轨道半径越大,线速
4、度越小,所以第一宇宙速度是绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度,所以卫星运行轨道的速度小于7.9km/s。故D错误。故选B。3、假设两黑洞合并前绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动,不计其他天体的影响,下列判断正确的是()A合并前两黑洞间的万有引力越来越小B合并前两黑洞旋转的周期越来越大C合并前两黑洞旋转的线速度越来越大D合并前后两黑洞的总质量保持不变答案:CA设两个黑洞的质量分别为M1、M2,合并前两者的距离为L,M1绕它们连线的某一点运动的轨道半径为R1,M2的轨道半径为R2,它们之间的万有引力提供向心力,它们具有相同的周期,万有引力F=GM1M2L2两黑洞合并前M1、M2都不变
5、,而L越来越小,故万有引力越来越大,A错误;B根据GM1M2L2=M142T2R1=M242T2R2解得M1=42L2GT2R2,M2=42L2GT2R1则两黑洞的总质量为M1+M2=42L2GT2R1+R2=42L3GT2解得T=42L3GM1+M2合并前两黑洞的总质量M1M2不变,L减小,故周期T也在减小,B错误;C根据GM1M2L2=M1v12R1解得v1=GM2R1L2同理得v2=GM1R2L2由于L2比R1、R2的减小量大,则线速度增大,C正确;D双黑洞的合并过程中释放能量,故一定存在质量亏损,D错误。故选C。4、经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”。“双星系统”由两颗相距较
6、近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体。如图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1:m23:2。则可知()Am1、m2做圆周运动的线速度之比为3:2Bm1、m2做圆周运动的角速度之比为3:2Cm1做圆周运动的半径为25LDm2做圆周运动的半径为25L答案:C由于两颗星的连线始终过圆心O点,可知双星运动的角速度相等,设运行的角速度为,根据万有引力定律和牛顿第二定律,对m1Gm1m2L2=m12r1对m2Gm1m2L2=m22r2由、联立可得r1:r2=m2
7、:m1=2:3又r1+r2=L解得r1=25L,r2=35L由于v=r可得m1、m2做圆周运动的线速度之比为v1:v2=r1:r2=2:3故选C。5、北京时间2021年5月15日,在经历“黑色九分钟”后,中国首辆火星车“祝融号”与着陆器成功登陆火星,这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。火星可以看成半径为R的质量均匀球体,“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T,“祝融号”与着陆器总质量为m,假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F,引力常量为G,下列说法正确的是()A火星第一宇宙速度大小为42RT2B“天问一号”在火星赤道表面附近做
8、匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度C火星自转角速度大小为GMR3-FmRD火星自转角速度大小为2T答案:CA“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动,T=2Rv则火星的第一宇宙速度v=2RTA错误;B“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动,则GMmR2=ma1“祝融号”与着陆器静止在火星赤道上时,有GMmR2-F=ma2则a1a2B错误;CD“祝融号”与着陆器在火星赤道表面上静止,则GMmR2-F=mR2解得=GMR3-FmRC正确,D错误。故选C。6、2021年10月16日,神舟十三号载人飞船采用自主快速交会对接方式,成功对接于天和核心舱径向端口。两者对接
9、后所绕轨道视为圆轨道,绕行角速度为,距地高度为kR,R为地球半径,引力常量为G。下列说法正确的是()A神舟十三号在低轨只需沿径向加速就可以直接与高轨的天宫空间站实现对接B地球的密度为32k34GC地球表面重力加速度为2k+13RD对接后的组合体的运行速度应大于7.9km/s答案:CA神舟十三号需要沿径向和切向都加速才能实现对接,故A错误;B根据Gm地mr2=m2r,又r=k+1R,可得地球的质量为m地=2k+13R3G地球的密度=32k+134G故B错误;C根据Gm地mR2=mg,解得g=2k+13R故C正确;D第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度,所以对接后的组合体的运行速度应小于7.
10、9km/s,故D错误。故选C。7、2020年8月23日,我国长征二号丁运载火箭分别将高分九号05星、多功能试验卫星和天拓五号卫星送入太空,卫星随后进入预计轨道做匀速圆周运动。其中“高分九号05星”轨道高度373km。“天拓五号卫星”轨道高度462km,多功能试验卫星轨道高度位于两者正中间。已知地球半径R,万有引力常数G,地球表面重力加速度g,如图。下列说法正确的是()A轨道卫星的线速度最小B轨道卫星的周期最短C卫星的向心加速度比同步卫星的大D某时刻、卫星恰好与地心共线,根据题目已知参数无法计算出经过多久再次共线答案:CA由图可知,轨道半径最大,轨道半径最小,根据GMmr2=mv2r可得v=GM
11、r可知轨道卫星的线速度最大,故A错误;B根据GMmr2=m42T2r可得T=2r3GM可知轨道卫星的周期最长,故B错误;C同步卫星在地面上方约36000km处,根据GMmr2=ma可得a=GMr2所以卫星的向心加速度比同步卫星的大,故C正确;D根据T=2和GMmR2=mg可得=gR2r3=gR2(R+h)3联立(-)t=2可知,若某时刻、卫星恰好与地心共线,根据题目已知参数可以计算出经过多久再次共线,故D错误。故选C。8、经典力学有一定的局限性。当物体以下列速度运动时,经典力学不再适用的是()A2.910-3m/sB2.9100m/sC2.9104m/sD2.9108m/s答案:D经典力学只适
12、用于宏观、低速运动的物体,对微观、高速(接近光速)运动的物体不再适用,故ABC错误,D正确。故选D。9、嫦娥四号携带的机器人探测器玉兔二号,在月球表面上做了一系列实验,其中一个实验是将一质量为20g的小球水平抛出的同时,在同一位置将质量为2g的羽毛由静止释放,下列判断正确的是()A小球先落到月球表面B羽毛先落到月球表面C两者同时落到月球表面D条件不足,无法确定答案:C由于月球表面没有空气,小球及羽毛运动时都只受月球的引力作用,根据牛顿第二定律知GMmR2=maa=GMR2其中M为月球质量,R为月球半径,所以,二者的加速度相同,羽毛初速度为零,小球竖直方向的初速度也为零,根据h=12at2可知,
13、二者同时落到月球表面,故C正确,ABD错误。故选C。10、如图所示是静止在地面上的起吊重物的吊车,某次操作过程中,液压杆长度收缩,吊臂绕固定转轴顺时针转动,吊臂上的M、N两点做圆周运动,此时M点的角速度为,ON2OM2L,则()AM点的速度方向垂直于液压杆BN点的角速度为2C两点的线速度大小关系为vN4vMDN点的向心加速度大小为22L答案:DA吊臂是绕固定转轴O旋转的,因此M点的速度方向垂直于吊臂,故A错误;BM、N点在吊臂上绕同一固定转轴O旋转,有相同的角速度,即N点的角速度应该等于M点的角速度,故B错误;C根据vr可知vN2vM,故C错误;D根据a2r可知,N点的向心加速度大小为aN22
14、L,故D正确。故选D。多选题11、关于开普勒行星运动的公式a3T2=k,下列理解正确的是()AT表示行星运动的自转周期BT表示行星运动的公转周期Ck是一个与行星无关的常量D若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地,周期为T地;月球绕地球运转轨道的半长轴为a月,周期为T月,则a地3T地2=a月3T月2答案:BCABT表示行星运动的公转周期,故A错误,B正确;Ck只与中心天体有关,是一个与行星无关的常量,故C正确;D地球公转和月球公转的中心天体不同,k不同,不能连等,故D错误。故选BC。12、下列说法中正确的是()A地球是宇宙的中心,太阳、月球及其他行星都绕地球运动B太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕
15、太阳运动C地球是绕太阳运动的一颗行星D日心说和地心说都不完善答案:CDBD地心说和日心说都不完善,太阳、地球等天体都是运动的,不可能静止,B错误,D正确;AC地球是绕太阳运动的普通行星,并非宇宙的中心天体,A错误,C正确。故选CD。13、如图为某着陆器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图,着陆器先在轨道上运动,然后改在圆轨道上运动,最后在椭圆轨道上运动。P点是轨道、的交点,轨道上的P、S、Q三点与火星中心在同一直线上,P、Q两点分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点,且PQ2QS2l。着陆器在轨道上经过P点的速度为v1,在轨道上经过P点的速度为v2,在轨道上经过P点的速度为v3,下列说法正确的是()Av
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