专题3 万有引力与宇宙航行（章节练习）——高一物理期末章末知识点清单与章节练习（人教版2019必修第二册）

专题3章节检测试卷

（时间：90分钟　满分：100分）

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分.1～7为单项选择题，8～12为多项选择题)

1．（2021·巍山彝族回族自治县第二中学高一期末）火星和地球围绕太阳旋转的轨道均为椭圆，火星轨道的半长轴比地球轨道的半长轴长，根据开普勒行星运动定律可知（　　）

A．火星自转周期比地球自转周期短

B．火星靠近太阳的过程中，速率增大

C．地球远离太阳的过程中，加速度增大

D．相等时间内，火星与太阳的连线扫过的面积等于地球与太阳的连线扫过的面积

2．（2021·江苏省苏州实验中学高一期中）某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大。则恒星位于（　　）

A．F点 B．A点 C．E点 D．O点

3．（2021·广西南宁市·南宁十中高一期末）关于第一宇宙速度，下列说法错误的是（　　）

A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度

B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度

C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度

D．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大环绕速度

4．（2021·武威第六中学高一期末）绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星A和人造地卫星B，它们的质量之比mA：mB=1：2，它们的轨半径之比为rA：rB=2：1，则下列结论中正确的是（　　）

A．它们受到地球的引力之比为FA：FB=1：1

B．它们的运行速度大小之比为vA：vB=1：

C．它们的运行周期之比为TA：TB=8：1

D．它们的运行角速度之比为ωA：ωB=2：1

5．（2021·东至县第二中学高一期末）2021年4月28日，国际行星防御大会召开，我国代表介绍了正在论证的小行星探测任务。关于开普勒行星运动定律，下列说法中正确的是（　　）

A．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据后，发现了行星运动的规律

B．此定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动

C．开普勒第三定律，月亮围绕地球运动的k值与人造卫星围绕地球运动的k不相同

D．行星绕太阳运动时，线速度方向时刻在变，但大小始终不变

6．（2021·陕西铜川市·高一期末）有一星球的质量是地球质量的倍，若该星球的密度与地球的密度相同，则该星球表面处的重力加速度是地球表面上的重力加速度的（　　）

A．倍 B．倍 C．倍 D．2倍

7．（2021·科尔沁左翼中旗实验高级中学高一期末）质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上做匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的（　　）

A．线速度v= B．角速度ω=

C．周期T= D．向心加速度a=

8．（2021·陕西铜川市·高一期末）美国东部时间2021年2月18日，美国“毅力”号火星车在火星成功着陆，将寻找火星上可能存在过的生命迹象。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，自转周期与地球很接近，但公转周期约为地球的两倍，下列说法正确的是（　　）

A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度

B．火星的同步卫星轨道半径约为地球同步卫星轨道半径的

C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度

D．火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度

9．（2020·武汉市洪山高级中学高一期中）卫星的“星下点”是指卫星的瞬时位置和地球中心的连线与地球表面的交点，可用地理经、纬度来表示，对于位于“星下点”处的地面观察者来说，卫星就在天顶，如图所示，将“星下点”的轨迹画在地图上便是星下点轨迹图。已知某颗卫星的星下点轨迹图是一个点。地球自转的周期为T，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，卫星的运动可视为匀速圆周运动，则（　　）

A．该卫星的角速度ω= B．该卫星的线速度v=

C．该卫星的轨道半径r= D．该卫星可能位于北京的正上方

10．（2021·河北高一期末）2021年5月15日“祝融号”火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部。“天问一号”成为中国首颗人造火星卫星，“祝融号”成为中国首个火星巡视器。“天问一号”探测器从地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆地火转移轨道无动力到达火星附近，在火星附近被火星引力俘获后环绕地火转移轨道飞行。关于天问一号运行过程描述正确的是（　　）

A．“天问一号”的发射速度v满足

B．“天问一号”的发射速度v满足

C．“天问一号”到达火星附近需要加速才能被火星捕获

D．“天问一号”到达火星附近需要减速才能被火星捕获

11．（2021·辽源市田家炳高级中学校高一期末）“神舟”七号飞船正载着我国三名航天员在太空遨游，飞船的速度大小不变，运动轨迹近似是以地心为圆心的圆，以下说法正确的是（　　）

A．飞船做匀速运动

B．飞船做变速运动

C．由于完全失重，飞船内的航天员不受力的作用

D．飞船的加速度不为零

12．（2021·大连市第一中学高一月考）如图所示，为静止于地球赤道上的物体，为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，为绕地球做圆周运动的卫星，为、两卫星轨道的交点。在时间内，卫星、卫星与地心连线扫过的面积分别为、。已知、、绕地心运动的周期相同，下列说法中正确的是（　　）

A．卫星的运行速度可能会大于第一宇宙速度

B．物体的速度大于卫星的运行速度

C．

D．卫星在点的向心加速度与卫星在点的向心加速度大小相等

二、填空题（共2题；共12分）

13．（6分）（2021·山西运城市·高一期中）一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，速度减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的轨道半径之比为__________，向心加速度之比为__________，角速度之比为__________。

14．（6分）（2021·上海复旦附中高一期中）公元172年，意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为“拉格朗日点”。若人造卫星位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。根据以上信息可以判断在拉格朗日点上的人造卫星角速度ω=__________rad/s，若发射一颗卫星定位于__________（选填L1、L2、L3、L4、L5）拉格朗日点上，其向心加速度最小。

三、计算题（共4题；共40分）

15．（10分）（2019·贵州高一期末）已知地球的半径为，地球表面的重力加速度为，一质量为的卫星在距地面高度为的轨道上做匀速圆周运动。忽略地球的自转，将地球视为质量分布均匀的球体。求：

（1）卫星的向心加速度大小；

（2）卫星运行的线速度大小及周期。

16．（10分）（2021·吉林希望高中高一期末）2020年12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接，并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中。如图所示，返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱。已知月球表面的重力加速度为g，月球的半径为R，轨道舱到月球中心的距离为r，引力常量为G，不考虑月球的自转。求：

（1）月球的质量M；

（2）轨道舱绕月飞行的周期T。

17．（10分）（2020·武汉市洪山高级中学高一期中）假设某星球表面上有一倾角为的足够长的固定斜面，一小物块从斜面底端以速度=9m/s沿斜面向上运动，小物块运动=1.8s时速度恰好减为零，如图所示。已知小物块与斜面间的动摩擦因数为=0.5，该星球半径为，引力常量，取，求：

（1）该星球的第一宇宙速度；

（2）该星球的密度。（计算结果保留两位有效数字）

18．（10分）（2021·四川成都七中高一期末）宇宙中有一星球，其半径为R，自转周期为T，引力常量为G，该天体的质量为M。若一宇航员来到位于赤道的一斜坡前，将一小球自斜坡底端正上方的O点以初速度v0水平抛出，如图所示，小球垂直击中了斜坡，落点为P点，求

（1）该星球赤道地面处的重力加速度g1；

（2）则P点距水平地面的高度h。