高一物理（人教版必修二）试题阶段质量检测（三）万有引力与宇宙航行（Word版附解析）

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阶段质量检测(三)　万有引力与宇宙航行(本试卷满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)1．关于天体运动，下列说法正确的是(　　)A．在太阳系中，各行星都围绕太阳运动B．在太阳系中，各行星都围绕地球运动C．地心说的参考系是太阳D．日心说的参考系是地球2．若使两质点间的万有引力减小为原来的eq \f(1,4)，下列办法可采用的是(　　)A．使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变B．使两质点的质量都减半，间距减为原来的eq \f(1,2)C．使其中一质点的质量减为原来的eq \f(1,4)，间距不变D．使两质点的质量和间距都减为原来的eq \f(1,4)3．某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为T，S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G，由此可求出S2的质量为(　　)A.eq \f(4π2r2r－r1,GT2) B.eq \f(4π2r13,GT2)C.eq \f(4π2r3,GT2) D.eq \f(4π2r2r1,GT2)4．2024年1月17日，搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭成功发射，天舟七号携带物资进入距离地面约400 km(小于地球同步卫星与地面的距离)的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资(　　)A．质量比静止在地面上时小B．所受合力比静止在地面上时小C．所受地球引力比静止在地面上时大D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大5．我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，以“一箭四星”的方式，成功将宏图一号01组卫星发射升空，本次任务的四颗卫星在轨组成国际首个车轮式卫星编队。假设某卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为v，角速度大小为ω，引力常量为G，则地球的质量为(　　)A.eq \f(v3,Gω) B.eq \f(v2,Gω)C.eq \f(v3,Gω2) D.eq \f(v2,Gω2)6.两颗行星A、B均在同一平面内沿相同的环绕方向围绕中心天体运动，经过观测发现每隔最短时间t行星A与行星B相距最近一次。两行星的运动均可看作匀速圆周运动，若行星A的运行周期为TA，则行星B的运行周期为(　　)A.eq \f(tTA,t－TA) B.eq \f(tTA,TA－t)C.eq \f(tTA,TA＋t) D.eq \f(t－TA,tTA)7．如图所示，b、c、d为三颗位于地球赤道上空的卫星，a为赤道上的某一物体，b处于地面附近的轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则下列结论正确的是(　　)A．线速度关系va>vb>vc>vdB．c在4个小时内转过的圆心角是eq \f(π,3)C．a的向心加速度等于重力加速度gD．d的运动周期有可能是20小时二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)8．关于万有引力定律，下列说法中正确的是(　　)A．牛顿最早测出G值，使万有引力定律有了真正的实用价值B．牛顿通过“月—地检验”发现地面物体、月球所受地球引力都遵从同样的规律C．由F＝Geq \f(m1m2,r2)可知，距离r一定时，m1与m2的乘积越大，相互作用的两个天体间的万有引力越大D．引力常量G值大小与中心天体选择有关9．宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，在它们之间的万有引力作用下，绕一个共同的圆心做周期相等的圆周运动。如图所示，三颗质量均为m的星球构成三星系统Ⅰ，三颗质量均为km的星球构成三星系统Ⅱ，它们分别位于两个等边三角形的顶点上，若三星系统Ⅱ中等边三角形的边长是三星系统Ⅰ中等边三角形边长的q倍。下列说法正确的是(　　)A．三星系统Ⅱ中一个星球受到的合力是三星系统Ⅰ中一个星球受到合力的eq \f(k2,q2)倍B．三星系统Ⅱ中一个星球的加速度是三星系统Ⅰ中一个星球加速度的eq \f(k,q)倍C．三星系统Ⅱ中一个星球的角速度是三星系统Ⅰ中一个星球角速度的 eq \r(\f(k,q))倍D．三星系统Ⅱ中一个星球的线速度是三星系统Ⅰ中一个星球线速度的 eq \r(\f(k,q ))倍10．2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。4月26日，神舟十八号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。飞船的发射过程可简化为：飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接。假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船质量的变化，空间站轨道距地面的高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，下列说法正确的是(　　)A．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度大于飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的速度B．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的速度一定大于7.9 km/sC．飞船在椭圆轨道Ⅱ经过A点的加速度与飞船在圆轨道Ⅰ经过A点的加速度大小相等D．飞船沿轨道Ⅱ由A点到B点的时间为eq \f(πR＋h,R)eq \r(\f(R＋h,g))三、非选择题(本题共4小题，共54分)11．(10分)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的时候，天文学称为“火星冲日”。已知火星公转半径与地球公转半径的比值为Ceq \f(2,3)(C为常数)，地球的公转周期为T，求：(1)火星公转周期T火；(2)相邻两次火星冲日的时间间隔Δt。12．(12分)石墨烯是一种具有超轻超高强度的新型材料。有人设想：用石墨烯制作超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与同步空间站，利用超级缆绳承载太空电梯从地球基地向空间站运送物资。已知地球半径为R，自转周期为T，地球北极表面重力加速度为g0，引力常量为G。(1)求地球的质量M；(2)太空电梯停在距地3R的站点，求该站点处的重力加速度g的大小。13．(14分)“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。不久的将来我国航天员登上月球，在月球表面做了一个平抛试验，将一物体从高h处以初速度v0水平抛出，测得水平位移为x，已知月球半径为R，自转周期为T，引力常量为G。求：(1)月球表面重力加速度；(2)月球的质量和月球的第一宇宙速度；(3)月球的平均密度。14.(18分)已知地球半径为R，空间站距离地面高度为h，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。(1)求地球的平均密度；(2)求空间站绕地球做匀速圆周运动的周期；(3)若已知空间站距离地面的高度为h＝eq \f(R,16)，地球同步卫星距离地面的高度为空间站距地面高度的90倍，试计算空间站的运行周期约为多少小时。(已知地球自转周期为24小时，结果保留两位有效数字)阶段质量检测(三)1．选A　地心说认为太阳及其他天体围绕地球运动，日心说认为太阳是宇宙的中心；在太阳系中，各行星都围绕太阳运动。故选A。2．选C　根据万有引力定律可知，质点间的万有引力大小为F＝Geq \f(m1m2,r2)，使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变，则万有引力减小为原来的eq \f(1,16)，故A错误；使两质点的质量都减半，间距减为原来的eq \f(1,2)，则万有引力保持不变，故B错误；使其中一质点的质量减为原来的eq \f(1,4)，间距不变，则万有引力减小为原来的eq \f(1,4)，故C正确；使两质点的质量和间距都减为原来的eq \f(1,4)，则万有引力保持不变，故D错误。3．选D　对星体S1由万有引力提供向心力有Geq \f(m1m2,r2)＝m1r1eq \f(4π2,T2)，可得S2的质量为m2＝eq \f(4π2r2r1,GT2)，故选D。4．选D　物资在低速(速度远小于光速)宏观条件下质量保持不变，即在空间站中和在地面上质量相同，故A错误；设空间站离地面的高度为h，这批物资在地面上静止时合力为零，在空间站所受合力为万有引力，即F＝eq \f(GMm,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋h))2)，在地面受地球引力为F1＝eq \f(GMm,R2)，因此有F1>F，故B、C错误；物资在空间站内绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力有eq \f(GMm,r2)＝mω2r，解得ω＝eq \r(\f(GM,r3))，空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，即这批物资做圆周运动的角速度大小比地球自转的角速度大，故D正确。5．选A　根据Geq \f(Mm,r2)＝mω2r，v＝ωr，解得M＝eq \f(v3,Gω)，故选A。6．选A　半径越小，周期越小，故TB＞TA, 从第一次相距最近到第二次相距最近，A比B多走一周，θA－θB＝2π＝eq \f(2π,TA)t－eq \f(2π,TB)t，解得TB＝eq \f(tTA,t－TA)，故选A。7．选B　a为赤道上的某一物体，c是地球同步卫星，则a、c的角速度相等，根据v＝ωr可知，线速度关系va