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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
2025粵教版高中物理必修第二冊(cè)
第三章測(cè)評(píng)
(滿分:100分)
一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.(2024廣東深圳階段練習(xí))“羲和號(hào)”衛(wèi)星繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)的軌道示意圖如圖所示,其中F1、F2是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn),O是橢圓的中心.若“羲和號(hào)”衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)的速率小于經(jīng)過Q點(diǎn)的速率,則可判斷太陽位于(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.F1點(diǎn) B.F2點(diǎn) C.O點(diǎn) D.Q點(diǎn)
2.(2024湖南岳陽檢測(cè))地球表面發(fā)射衛(wèi)星時(shí)的三種宇宙速度的示意圖如圖所示,下列說法正確的是(　　)
A.在地球表面附近運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度大于第一宇宙速度
B.在地球表面附近運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度等于第一宇宙速度
C.若想讓衛(wèi)星進(jìn)入月球軌道,發(fā)射速度需大于第二宇宙速度
D.若想讓衛(wèi)星進(jìn)入太陽軌道,發(fā)射速度需大于第三宇宙速度
3.已知地球的半徑約為6 400 km,地球表面的重力加速度約為9.80 m/s2,引力常量約為6.67×10-11 N·m2/kg2,則地球的質(zhì)量約為(　　)
A.2.0×1024 kg B.2.0×1030 kg
C.6.0×1024 kg D.6.0×1030 kg
4.如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,測(cè)得一個(gè)物體在峰底的重力為G1,在峰頂?shù)闹亓镚2,峰底與地心間的距離為R,則峰頂?shù)椒宓椎母叨葹?　　)
A.1-R B.-1R
C.-1R D.1-R
5.如圖所示,A是準(zhǔn)備發(fā)射的一顆衛(wèi)星,在地球赤道表面上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),B是地面附近近地軌道上正常運(yùn)行的衛(wèi)星,C是地球同步衛(wèi)星,則下列說法正確的是(　　)
A.衛(wèi)星A的向心加速度等于重力加速度g
B.衛(wèi)星C的線速度小于衛(wèi)星A的線速度
C.衛(wèi)星B所受的向心力一定大于衛(wèi)星C所受的向心力
D.衛(wèi)星B運(yùn)行的線速度大小約等于地球第一宇宙速度
6.若已知月球半徑為1 738 km,月球表面重力加速度約為地面表面重力加速度的,則月球第一宇宙速度的大小約為(　　)
A.54 m/s B.540 m/s
C.1 700 m/s D.17 000 m/s
7.(2024廣東廣州檢測(cè))某校天文小組通過望遠(yuǎn)鏡觀察木星周圍的兩顆衛(wèi)星a、b,記錄了不同時(shí)刻兩衛(wèi)星的位置變化如圖甲所示.現(xiàn)以木星中心為原點(diǎn),測(cè)量圖甲中兩衛(wèi)星到木星中心的距離s,以木星的左側(cè)為正方向,繪出s-t圖像如圖乙所示.已知兩衛(wèi)星繞木星近似做圓周運(yùn)動(dòng),忽略在觀測(cè)時(shí)間內(nèi)觀察者和木星的相對(duì)位置變化,由此可知(　　)
甲
乙
A.a公轉(zhuǎn)周期為t0 B.b公轉(zhuǎn)周期為2t0
C.a公轉(zhuǎn)的角速度比b的小 D.a公轉(zhuǎn)的線速度比b的大
二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分)
8.(2024廣東佛山高一階段練習(xí))飛船b與空間站a交會(huì)對(duì)接前繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的位置如圖所示,虛線為各自的軌道,則(　　)
A.a的周期大于b的周期 B.a的加速度小于b的加速度
C.a的運(yùn)行速度大于b的運(yùn)行速度 D.a的角速度大于b的角速度
9.探月工程中,“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器的著月過程簡(jiǎn)化圖如圖所示,探測(cè)器由地面發(fā)射后,進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入距離月球表面100 km的圓形軌道1,在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)變軌進(jìn)入橢圓軌道2,軌道2與月球表面相切于M點(diǎn),月球車將在M點(diǎn)著陸月球.下列說法正確的是(　　)
A.“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小
B.“嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度大于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度
C.“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的運(yùn)行周期比在軌道2上的小
D.“嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度
10.(2024北京海淀階段練習(xí))宇宙中有半徑均為R0的兩顆恒星S1、S2,二者相距無限遠(yuǎn).經(jīng)過長(zhǎng)期觀測(cè),發(fā)現(xiàn)若干行星分別環(huán)繞恒星S1、S2運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期的二次方T2與公轉(zhuǎn)半徑的三次方r3的規(guī)律如圖所示.則 (　　)
A.S1的質(zhì)量大于S2的質(zhì)量
B.S1的密度小于S2的密度
C.S1表面的環(huán)繞速度大于S2表面的環(huán)繞速度
D.S1表面的重力加速度小于S2表面的重力加速度
三、非選擇題(本題共5小題,共54分)
11.(4分)牛頓雖然發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卻沒能給出引力常量G的值.這是因?yàn)橐话阄矬w間的引力非常小,很難用實(shí)驗(yàn)的方法將它測(cè)量出來.卡文迪許巧妙地利用如圖所示的扭秤裝置,第一次在實(shí)驗(yàn)室比較準(zhǔn)確地測(cè)出了引力常量G的值,即G=6.67×10-11　　　　　(選填“N·m2/kg2”或“N·m/kg”).卡文迪許的實(shí)驗(yàn)涉及的物理思想方法是　　　　　(選填“等效替代法”或“微量放大法”).
12.(10分)一艘宇宙飛船探索某一新發(fā)現(xiàn)的行星,進(jìn)入該行星表面的圓形軌道繞該行星運(yùn)行數(shù)圈后,著陸于該行星,宇宙飛船上備有下列器材:
A.精確停表一只 B.彈簧測(cè)力計(jì)一個(gè)
C.質(zhì)量已知的鉤碼 D.天平一臺(tái)
已知航天員在宇宙飛船繞行星飛行的過程中和飛船著陸后均做了測(cè)量,依據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和引力常量G,可求得該行星的質(zhì)量M和半徑R.請(qǐng)回答下列問題:
(1)測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)選用的器材是　　　　　(選填器材前面的字母序號(hào)).
(2)宇宙飛船在繞行星表面運(yùn)行的過程中,應(yīng)直接測(cè)量的物理量是　　　　　(填一個(gè)物理量及符號(hào)),航天員在著陸后應(yīng)間接測(cè)量的物理量是　　　　　(填一個(gè)物理量及符號(hào)).
(3)用測(cè)得的數(shù)據(jù),可求得該行星的質(zhì)量M=　　　　　,該行星的半徑R=　　　　　(均用已知的物理量和測(cè)得的物理量表示).
13.(10分)(2023廣東卷改編)如圖甲所示,太陽系外的一顆行星P繞恒星Q做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng).太陽系內(nèi)某探測(cè)器距離該恒星很遠(yuǎn),可看作相對(duì)于恒星靜止.由于P的遮擋,該探測(cè)器探測(cè)到Q的亮度隨時(shí)間做如圖乙所示的周期性變化(t0和t1已知),此周期與P的公轉(zhuǎn)周期相同.已知引力常量為G,求:
(1)P公轉(zhuǎn)的周期;
(2)恒星Q的質(zhì)量.
14.(14分)載人登月計(jì)劃是我國的“探月工程”計(jì)劃中的第二大目標(biāo).假設(shè)航天員登上月球后,在離月球表面h(h R)處自由釋放一小球,測(cè)出小球下落時(shí)間為t.已知引力常量為G,月球的半徑為R,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響.
(1)求月球表面的重力加速度大小g月;
(2)求月球的平均密度ρ;
(3)若在月球上發(fā)射一近月衛(wèi)星,則最小發(fā)射速度是多少
15.(16分)(2024江蘇南通期中)已知地球的半徑為R,地球衛(wèi)星A的圓軌道半徑為2R,衛(wèi)星B的圓軌道半徑為R,兩衛(wèi)星軌道均在地球所在赤道平面內(nèi),且運(yùn)行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向相同.由于地球遮擋,使衛(wèi)星A、B不能一直保持直接通訊.已知地球表面的重力加速度大小為g,求:
(1)兩衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期TA和TB;
(2)衛(wèi)星A和B能連續(xù)地直接通訊的最長(zhǎng)時(shí)間間隔t.(信號(hào)傳輸時(shí)間可忽略)
第三章測(cè)評(píng)
1.B　解析 由開普勒第一定律可知太陽位于橢圓的焦點(diǎn)上,由開普勒第二定律可知近日點(diǎn)速度大,遠(yuǎn)日點(diǎn)速度小,故太陽位于F2點(diǎn),B正確.
2.B　解析 第一宇宙速度指物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,所以在地球表面附近運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的速度等于第一宇宙速度,故A錯(cuò)誤,B正確;若衛(wèi)星發(fā)射速度大于第二宇宙速度,則會(huì)脫離地球束縛,不會(huì)進(jìn)入月球軌道,故C錯(cuò)誤;若衛(wèi)星發(fā)射速度大于第三宇宙速度,則會(huì)脫離太陽系,不會(huì)進(jìn)入太陽軌道,故D錯(cuò)誤.
3.C　解析 設(shè)地球的質(zhì)量為M,物體在地球表面所受的重力約等于與地球間的萬有引力,即mg=,解得M= kg=6.0×1024 kg,故選C.
4.B　解析 如果忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,在峰底時(shí)滿足G1=G,在峰頂時(shí)滿足G2=G,聯(lián)立解得h=-1R,B正確.
5.D　解析 根據(jù)萬有引力提供向心力有G=m=mω2r=mr=ma,可知v=,ω=,T=,a=.衛(wèi)星A的向心加速度a=ω2R=R,赤道表面上衛(wèi)星A的周期是T=24 h,運(yùn)動(dòng)半徑為地球半徑R=6 400 km,計(jì)算可知,衛(wèi)星A的向心加速度小于重力加速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;A、C具有相同的角速度,根據(jù)v=ωr可知,vC>vA,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量,所以衛(wèi)星B與衛(wèi)星C所受的向心力大小無法比較,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;衛(wèi)星B是近地衛(wèi)星,因此根據(jù)v=可知,其速度大小約等于地球第一宇宙速度,選項(xiàng)D正確.
6.C　解析 質(zhì)量為m的衛(wèi)星在地球表面有G=mg,由G=m可知,地球第一宇宙速度的大小v=,同理可得月球第一宇宙速度的大小v1==1 700 m/s,故選C.
7.D　解析 由圖像可知,a公轉(zhuǎn)周期為2t0,故A錯(cuò)誤;由萬有引力提供向心力可得=m=mω2r=m,可知T=,ω=,v=,由于b的軌道半徑大于a的軌道半徑,則b的公轉(zhuǎn)周期大于a的公轉(zhuǎn)周期,即b的公轉(zhuǎn)周期大于2t0,a公轉(zhuǎn)的角速度比b的大,a公轉(zhuǎn)的線速度比b的大,故B、C錯(cuò)誤,D正確.
8.AB　解析 由萬有引力提供向心力有G=m=m=mω2r=ma,則T=2π,a=,v=,ω=,可知A、B正確,C、D錯(cuò)誤.
9.AB　解析 月球的第一宇宙速度等于近月軌道的環(huán)繞速度,根據(jù)G=m,解得v=,由于軌道1的半徑大于近月衛(wèi)星的半徑,則“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的速度比月球的第一宇宙速度小,A正確;“嫦娥三號(hào)”從軌道2變軌到軌道1是由低軌道變軌到高軌道,需要在兩軌道切點(diǎn)Q位置加速,B正確;根據(jù)開普勒定律可知,由于軌道1的半徑大于軌道2的半長(zhǎng)軸,則“嫦娥三號(hào)”在軌道1上的運(yùn)動(dòng)周期比在軌道2上的大,C錯(cuò)誤;根據(jù)G=ma,解得a=G,衛(wèi)星與月心間距相等,加速度大小相等,即“嫦娥三號(hào)”在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度,D錯(cuò)誤.
10.AC　解析 根據(jù)萬有引力提供向心力有G=mr,得M=,根據(jù)圖像可知繞S1公轉(zhuǎn)的行星的比較大,所以S1的質(zhì)量大于S2的質(zhì)量,A正確;兩恒星的半徑相等,則體積相等,根據(jù)ρ=可知,S1的密度大于S2的密度,B錯(cuò)誤;根據(jù)G=m,可得v=,可知S1表面的環(huán)繞速度大于S2表面的環(huán)繞速度,C正確;根據(jù)G=mg,可得g=,可知S1表面的重力加速度大于S2表面的重力加速度,D錯(cuò)誤.
11.解析 根據(jù)萬有引力公式F=,整理得G=,則引力常量的單位為N·m2/kg2.
卡文迪許測(cè)量引力常量使用的扭秤裝置,入射光線不變,當(dāng)入射角改變時(shí),將扭秤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度通過反射光線在屏上的光斑移動(dòng)顯示出來,采用的是微量放大法.
答案 N·m2/kg2　微量放大法
12.解析 (1)宇宙飛船在繞行星表面運(yùn)行的過程中應(yīng)用停表直接測(cè)量的物理量是宇宙飛船運(yùn)行的周期T,航天員在著陸后應(yīng)用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)鉤碼所受的重力,故選A、B、C.
(2)需要用停表直接測(cè)量宇宙飛船運(yùn)行的周期T;可用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量質(zhì)量已知的鉤碼所受的重力,間接測(cè)量行星表面的重力加速度g.
(3)要測(cè)量行星的半徑和質(zhì)量,根據(jù)重力等于萬有引力,有mg=G,根據(jù)萬有引力提供向心力,有G=mR,由以上兩式解得R=,M=.
答案 (1)ABC　(2)宇宙飛船運(yùn)行的周期T　行星表面的重力加速度g　(3)
13.解析 (1)由圖乙可知探測(cè)器探測(cè)到Q的亮度隨時(shí)間變化的周期為
T=t1-t0
則P的公轉(zhuǎn)周期為t1-t0.
(2)由萬有引力提供向心力可得
=m
解得質(zhì)量為
M=.
答案 (1)t1-t0　(2)
14.解析 (1)小球自由下落,有h=g月t2
得g月=.
(2)對(duì)月球表面的物體,有=mg月
M=ρ·πR3
聯(lián)立解得ρ=.
(3)近月衛(wèi)星貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有G=mg月=
近月衛(wèi)星貼近月球表面繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v=
即最小發(fā)射速度為v=.
答案 (1)　(2)　(3)
15.解析 (1)設(shè)衛(wèi)星B的質(zhì)量為mB,衛(wèi)星A的質(zhì)量為mA,根據(jù)萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有G=mA·2R
G=mBR
m0g=G
解得TA=4π,TB=2π.
(2)將衛(wèi)星間的通訊信號(hào)視為沿直線傳播,由于地球遮擋,使衛(wèi)星A、B不能直接通訊,設(shè)未遮擋時(shí)間為t,則有它們與地心構(gòu)成的角超過60°時(shí)就不能通訊,則有t-t=
解得t=.
答案 (1)4π　2π　(2)
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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