2020高中物理 第5章萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用單元測(cè)試21 魯科版必修2（通用）

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1、第5章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 單元測(cè)試 （時(shí)間90分鐘，賦分100分） 一、選擇題（每小題3分，共30分。每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)是正確的） 1．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在第n秒內(nèi)、第（n+1）秒內(nèi)相等的物理量是（不計(jì)空氣阻力，設(shè)物體未落地） A．豎直位移 B．豎直位移的增量 C．速度的增量 D．平均速度的增量 2．如圖4-1所示，衛(wèi)星A，B，C在相隔不遠(yuǎn)的不同軌道上，以地球?yàn)橹行淖鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向相同。若在某時(shí)刻恰好在同一直線(xiàn)上，則當(dāng)衛(wèi)星B經(jīng)過(guò)一個(gè)周期時(shí)，下列關(guān)于三個(gè)衛(wèi)星的位置說(shuō)法中正確的是（　）

2、A．三個(gè)衛(wèi)星的位置仍在一條直線(xiàn)上 B．衛(wèi)星A位置超前于B，衛(wèi)星C位置滯后于B C．衛(wèi)星A位置滯后于B，衛(wèi)星C位置超前于B D．由于缺少條件，無(wú)法比較它們的位置 3．圖4-2為一空間探測(cè)器的示意圖，，，，是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，，的連線(xiàn)與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，，的連線(xiàn)與y軸平行。每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，都能向探測(cè)器提供推力，但不會(huì)使探測(cè)器轉(zhuǎn)動(dòng)。開(kāi)始時(shí)，探測(cè)器以恒定的速率向正x方向平動(dòng)。要使探測(cè)器改為向正x偏負(fù)y60°的方向以原來(lái)的速率平動(dòng)，則可（?。? A．先開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間，再開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間 B．先開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間，再開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間 C．先開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間 D．先開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間，再開(kāi)動(dòng)適當(dāng)時(shí)間

3、 4．一輪船以一定的速度，船頭垂直河岸向?qū)Π缎旭?，河水勻速流?dòng)（河道是直的），如圖4-3輪船渡河通過(guò)的路徑和所用時(shí)間與水流速度的關(guān)系是（?。? A．水流速度越大，則路程越長(zhǎng)，所用時(shí)間也越長(zhǎng) B．水流速度越大，則路程越短，所用時(shí)間也越短 C．水流速度越大，路程和時(shí)間均不變 D．水流速度越大，路程越長(zhǎng)，但所用的時(shí)間不變 5．一個(gè)物體以初速度從A點(diǎn)開(kāi)始在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)。已知有一個(gè)水平力作用在物體上，物體運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4-4中實(shí)線(xiàn)所示，圖中B為軌跡上的一點(diǎn)，虛線(xiàn)是過(guò)A，B兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線(xiàn)，虛線(xiàn)和實(shí)線(xiàn)將水平面劃分為5個(gè)區(qū)域。關(guān)于施力物體的位置，下面說(shuō)法正確的是（?。? A．如果這個(gè)力是

4、引力，則施力物體一定在④區(qū)域 B．如果這個(gè)力是引力，則施力物體一定在②區(qū)域 C．如果這個(gè)力是斥力，則施力物體可能在②區(qū)域 D．如果這個(gè)力是斥力，則施力物體可能在③區(qū)域 6．在地球大氣層外有很多太空垃圾繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，每到太陽(yáng)活動(dòng)期，由于受太陽(yáng)的影響，地球大氣層的厚度開(kāi)始增加，而使得部分垃圾進(jìn)入大氣層，開(kāi)始做靠近地球的向心運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是（　） A．由于太空垃圾受到地球引力減小而導(dǎo)致的向心運(yùn)動(dòng) B．由于太空垃圾受到地球引力增大而導(dǎo)致的向心運(yùn)動(dòng) C．由于太空垃圾受到空氣阻力而導(dǎo)致的向心運(yùn)動(dòng) D．地球的引力提供了太空垃圾做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，故產(chǎn)生向心運(yùn)動(dòng)的

5、結(jié)果與空氣阻力無(wú)關(guān) 7．長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿一端拴一小球，可繞另一端在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球在最高點(diǎn)的速度為v，下列說(shuō)法正確的是（　） A．v越大，球在最高點(diǎn)受到的合外力越大 B．v越大，球在最高點(diǎn)受到的向心力越大 C．v越大，球在最高點(diǎn)對(duì)桿的作用力越大 D．v至少要大小 8．如圖4-5所示，將完全相同的兩小球A，B用長(zhǎng)L=0.8m的細(xì)繩，懸于以v=4m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)頂部，兩球的小車(chē)前后壁接觸。由于某種原因，小車(chē)突然停止，此時(shí)懸線(xiàn)中張力之比為（） A．1：1 　　　　　　　　　　　B．1：2 C．1：3 　　　　　　　　　　　 D．1：4 9．“借助引

6、力”技術(shù)開(kāi)發(fā)之前，行星探測(cè)飛船只能飛至金星、火星和木星，因?yàn)楝F(xiàn)代火箭技術(shù)其實(shí)相當(dāng)有限，不能提供足夠的能量，使行星探測(cè)飛船直接飛往更遙遠(yuǎn)的星體。但如果“借助引力”，可使行星探測(cè)飛船“免費(fèi)”飛往更遙遠(yuǎn)的星體。如圖4-6為美國(guó)航空天局設(shè)計(jì)的“卡西尼”飛船的星際航程計(jì)劃的一部分圖形。當(dāng)飛船接近木星時(shí)，會(huì)從木星的引力中獲取動(dòng)量，當(dāng)飛行離開(kāi)木星后，也會(huì)從木星的引力中獲取動(dòng)量，從而可飛抵遙遠(yuǎn)的土星。由此可知以下說(shuō)法正確的是（　） ①飛船由于木星的吸力提供能量，機(jī)械能大大增加 ②木星會(huì)因?yàn)槭ツ芰慷壽E發(fā)生較大改變 ③飛船受到太陽(yáng)的引力一直比受到木星的引力大 ④飛船飛過(guò)木星前后速度方向會(huì)發(fā)生改變

7、 A．①③④ B．①②④ C．②③ D．①④ 10、圖4－7中，M、N是兩個(gè)共軸圓筒的橫截面，外筒半徑為R，內(nèi)筒半徑比R小很多，可以忽略不計(jì)，筒的兩端是封閉的，兩筒之間抽成真空。兩筒以相同的角速度 ω繞其中心軸線(xiàn)（圖中垂直于紙面）做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)從M筒內(nèi)部可以通過(guò)窄縫 s （與M筒的軸線(xiàn)平行）不斷地向外射出兩種不同速率 v1 和v2 的微粒，從 s 處射出時(shí)的初速度的方向都是沿筒的半徑方向，微粒到達(dá)N筒后就附著在N筒上。如果R、v1 和v2都不變，而ω取某一合適的值，則（ ） (A)有可能使微粒落在N筒上的位置都在 a 處一條與 s 縫平行的窄條上 （B）

8、 有可能使微粒落在N筒上的位置都在某一處如 b 處一條與 s 縫平行的窄條上 （C） 有可能使微粒落在N筒上的位置分別在某兩處如 b 處和c 處與 s 縫平行的窄條上 (D) 只要時(shí)間足夠長(zhǎng)，N筒上將到處都落有微粒 圖4－7 二、填空題（每空4分，共20分） 11、用輕質(zhì)尼龍線(xiàn)系一個(gè)質(zhì)量為 0.25 kg 的鋼球在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。已知線(xiàn)長(zhǎng)為 1.0 m ，若鋼球恰能通過(guò)最高點(diǎn)，則球轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)線(xiàn)受到的拉力是____N；若將線(xiàn)換成質(zhì)量可以忽略的輕桿，為了使球恰能通過(guò)最高點(diǎn)，此桿的最大承受力至少應(yīng)為_(kāi)___N。 12．平拋的小球在它落地前的最后1s內(nèi)，速度大小由44.7m/s增加到

9、50m/s。小球拋出時(shí)速度的大小和拋出點(diǎn)距地面的高度分別為_(kāi)_______。 13．假設(shè)站在赤道某地的人，恰能在日落后4小時(shí)的時(shí)候，恰觀(guān)察到一顆自己頭頂上空被陽(yáng)光照亮的人造地球衛(wèi)星，若該衛(wèi)星是在赤道所在平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，又已知地球的同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍，試估算此人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為_(kāi)________s。 圖4-8 14．如圖4－8所示，實(shí)線(xiàn)為某質(zhì)點(diǎn)作平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的一部分，測(cè)得AB，BC間的水平距離為，高度差，，由此可知質(zhì)點(diǎn)平拋的初速度，拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的水平距離為_(kāi)_________m，豎直距離為_(kāi)_________m。（6分） 15、如圖4-9

10、所示皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)輪，大輪直徑是小輪直徑的3倍，A是大輪邊緣上一點(diǎn)，B是小輪邊緣上一點(diǎn)，C是大輪上一點(diǎn)，C到圓心O1的距離等于小輪半徑。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑，則A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ωA： ωB： ωC=________，向心加速度大小之比aA：aB：aC=________。 圖4-9 四、計(jì)算題（共40分） 16、(8分)如圖4－10所示, 在內(nèi)壁光滑的平底試管內(nèi)放一個(gè)質(zhì)量為1g的小球, 試管的開(kāi)口端加蓋與水平軸O連接. 試管底與O相距5cm, 試管在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下沿豎直平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 求： (1) 轉(zhuǎn)軸的角速度達(dá)到多大時(shí), 試管底所受壓力的最大值等于最小值的3倍. (2) 轉(zhuǎn)軸的

11、角速度滿(mǎn)足什么條件時(shí),會(huì)出現(xiàn)小球與試管底脫離接觸的情況? g取10m/s. 圖4－10 17、（10分）如圖4－11所示, 在半徑為R的水平圓盤(pán)的正上方高h(yuǎn)處水平拋出一個(gè)小球, 圓盤(pán)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)圓盤(pán)半徑OB轉(zhuǎn)到與小球水平初速度方向平行時(shí),小球開(kāi)始拋出, 要使小球只與圓盤(pán)碰撞一次, 且落點(diǎn)為B, 求小球的初速度和圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度. 圖4－11 18．（10分）偵察衛(wèi)星在通過(guò)地球兩極上空的圓軌道上運(yùn)行，它的運(yùn)行軌道距地面高度為h，要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處的日照條件下的情況全部拍攝下來(lái)，衛(wèi)星在通過(guò)赤道上空時(shí)，衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長(zhǎng)是多少？設(shè)地球的

12、半徑為R，地面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T(mén)。 19．（10分）在水平桌面上放一根長(zhǎng)1m、質(zhì)量為0.2kg的均勻直尺,尺的一端伸出桌面20cm,該端用鉸鏈O連接一根長(zhǎng)0.15m的輕桿,在桿的下端和中間各固定有質(zhì)量均為0.1kg的小球A和B,當(dāng)桿繞O轉(zhuǎn)動(dòng)而經(jīng)過(guò)圖4－12所示的豎直位置時(shí),直尺恰只對(duì)桌子邊緣有壓力,求此時(shí)A球的速度大小(取g=10m/s2) 圖4－12 20．（12分）由于地球在自轉(zhuǎn)，因而在發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，利用地球的自轉(zhuǎn)，可以盡量減少發(fā)射人造衛(wèi)星時(shí)火箭所提供的能量，而且最理想的發(fā)射場(chǎng)地應(yīng)該是地球的赤道附近?，F(xiàn)假設(shè)某火箭的發(fā)射場(chǎng)地就在赤道上，為了盡量節(jié)省發(fā)射衛(wèi)星時(shí)所

13、需的能量，那么 （1）發(fā)射運(yùn)動(dòng)在赤道面上衛(wèi)星應(yīng)該是由_______向_______轉(zhuǎn)（空格中分別填東、西、南、北四個(gè)方向中的一個(gè)。） （2）如果某衛(wèi)星的質(zhì)量是，由于地球的自轉(zhuǎn)使得衛(wèi)星具有了一定的初動(dòng)能，這一初動(dòng)能即為利用地球的自轉(zhuǎn)與地球沒(méi)有自轉(zhuǎn)相比較，火箭發(fā)射衛(wèi)星時(shí)所節(jié)省的能量，求此能量的大小。 （3）如果使衛(wèi)星在地球赤道面的附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則火箭使衛(wèi)星運(yùn)行的速度相對(duì)于地面應(yīng)達(dá)到多少？ 已知萬(wàn)有引力恒量，地球的半徑為，要求答案保留兩位有效數(shù)字。 參考答案 1．BC 2．B 3．AD 4．D 5．AC 6．C 7．AB 8．C 9．AD 10、ABC 11、1

14、5，12.5 12．41，45。 13． 14．4，0.8， 0.2 15、1：3：1 3：9：1 16、(1) (2) 17、v= 18．偵察衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期設(shè)為，有① 地面處的重力加速度為g，有② 得到衛(wèi)星的周期 其中r=h+R 地球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，在衛(wèi)星繞行一周時(shí)，地球自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 攝像機(jī)應(yīng)拍攝赤道圓周的弧長(zhǎng)為 19．設(shè)直尺的重心和直尺的O端到桌子邊緣的距離分別為L(zhǎng)1和L2，輕桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，直尺的質(zhì)量為M，A和B球的質(zhì)量均為m，A和B球經(jīng)過(guò)圖所示位置時(shí)的速度分別為vA和vB，OB段桿和AB段桿的張力分別為T(mén)OB和TAB。 對(duì)A球：TAB-mg=m ① 對(duì)B球：TOB-TAB-mg=m ② 又= ③ 對(duì)直尺：MgL1=TOBL2 ④ 聯(lián)立上述四式可得:vA=1m/s 20．（1）西，東 （2）在發(fā)射之初，由于地球的自轉(zhuǎn)，使得衛(wèi)星具有一初速度，其大小為 ∴節(jié)省的能量 （3）衛(wèi)星在地球附近繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)重力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的速度（即衛(wèi)星對(duì)地心的速度）為v，由牛頓第二定律得 即 ∴衛(wèi)星相對(duì)于地面的速度應(yīng)達(dá)到