2023学年新教材高中物理章末综合测评3（人教版）必修2.doc

章末综合测评(三) (时间：90分钟　分值：100分) 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象．关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是(　　) A．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 B．所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同 C．离太阳越近的行星，其公转周期越小 D．离太阳越远的行星，其公转周期越小 C　[所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A、B错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周期越小，故C正确，D错误．] 2．2023年年5月17日23时48分，我国在西昌卫星发射中心成功发射第45颗北斗导航卫星．卫星进入预定轨道(设轨道为圆形)，发射任务获得圆满成功．则(　　) A．陆地勘查卫星二号的发射速度大于11.2 km/s B．陆地勘查卫星二号运行速度一定大于7.9 km/s C．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体处于完全失重状态 D．卫星进入预定轨道后，卫星内的物体不受地球引力作用 C　[第一宇宙速度7.9 km/s是绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，也是最小的发射速度，则陆地勘查卫星二号的发射速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s；陆地勘查卫星二号运行速度一定小于7.9 km/s，选项A、B错误；卫星进入预定轨道后，卫星所受的万有引力提供向心力，则卫星内的物体处于完全失重状态，选项C正确；卫星进入预定轨道后，卫星内的物体仍然受地球引力作用，选项D错误；故选C.] 3．如图所示，实线圆表示地球，竖直虚线a表示地轴，虚线圆b、c、d、e表示地球卫星可能的轨道，对于此图，下列说法正确的是(　　) A．b、c、d、e都可能是地球卫星的轨道 B．c可能是地球卫星的轨道 C．b可能是地球同步卫星的轨道 D．d可能是地球同步卫星的轨道 D　[地球的所有卫星的轨道圆心一定在地心，故b、d、e都可能是地球卫星的轨道，c不可能是地球卫星的轨道，故A、B错误．地球同步卫星和地面相对静止，一定在赤道的正上方，所以b不可能是地球同步卫星的轨道，d可能是地球同步卫星的轨道，故C错误，D正确．] 4．如图所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C绕地球做匀速圆周运动，某一时刻它们恰好在同一直线上，下列说法中正确的是(　　) A．根据v＝可知，运行速度满足vA>vB>vC B．运转角速度满足ωA>ωB>ωC C．向心加速度满足aA<aB<aC D．运动一周后，A最先回到图示位置 C　[由＝m得v＝，r大则v小，故vA<vB<vC，选项A错误；由＝mr得＝，r大则T大，故ωA<ωB<ωC，选项B、D错误；由＝ma得a＝，r大则a小，故aA<aB<aC，选项C正确．] 5．在离地面高度等于地球半径的2倍高处，重力加速度的大小是地球表面的重力加速度大小的(　　) A．2倍　　　　　　　　 B．1倍 C. D. C　[设地球的半径为R，质量为M，物体的质量为m，根据万有引力等于重力得：在地面：mg＝G，离地心高度3R处：mg′＝G，联立解得g′＝g，故选项C正确．] 6．地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球转动的角速度应为原来的(　　) A. B. C. D. B　[设地球原来自转的角速度为ω1，用F表示地球对赤道上的物体的万有引力，N表示地面对物体的支持力，由牛顿第二定律得F－N＝mRω＝ma.而物体受到的支持力与物体的重力是一对平衡力，所以有N＝G＝mg.当赤道上的物体“飘”起来时，只有万有引力提供向心力，设此时地球转动的角速度为ω2，有F＝mRω.联立以上三式可得＝，所以B项正确．] 7．“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星将气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料．设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法中正确的是(　　) A．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的 B．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的 C．同步卫星的运行速度是第一宇宙速度的 D．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的 C　[同步卫星绕地球做圆周运动，由万有引力提供向心力，则G＝ma＝m＝mω2r＝mr，得同步卫星的运行速度v＝，又第一宇宙速度v1＝，所以＝＝，故选项A错误，C正确；a＝，g＝，所以＝＝，故选项D错误；同步卫星与地球自转的角速度相同，则v＝ωr，v自＝ωR，所以＝＝n，故选项B错误．] 8．登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2023年年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响．根据下表，火星和地球相比(　　) 行星 半径/m 质量/kg 轨道半径/m 地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011 火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011 A.火星的公转周期较小 B．火星做圆周运动的加速度较小 C．火星表面的重力加速度较大 D．火星的第一宇宙速度较大 B　[由G＝mr＝ma知，T＝2π，a＝，轨道半径越大，公转周期越大，加速度越小，由于r火>r地，故选项A错误，B正确；由G＝mg得g＝G，＝·2＝2.6，火星表面的重力加速度较小，C错误；由G＝m得v＝，＝＝，火星的第一宇宙速度较小，D错误．] 9．假如地球自转速度增大，下列说法中正确的是(　　) A．放在赤道地面上物体的万有引力不变 B．放在两极地面上物体的重力不变 C．放在赤道地面上物体的重力减小 D．放在两极地面上物体的重力增大 ABC　[放在赤道地面上物体的万有引力F＝G与自转速度无关，故不变，A正确；地球绕地轴转动，在两极点，物体转动半径为0，转动所需向心力为0，此时物体的重力与万有引力相等，故转速增加两极点的重力保持不变，故B正确，D错误；赤道上的物体重力和向心力的合力等于物体受到的万有引力，而万有引力不变，转速增加时所需向心力增大，故物体的重力将减小，故C正确．] 10．如图所示，土星和火星都在围绕太阳公转，根据开普勒行星运动定律可知(　　) A．土星远离太阳的过程中，它的速度将减小 B．土星和火星绕太阳的运动是匀速圆周运动 C．土星比火星的公转周期大 D．土星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 AC　[根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以土星远离太阳的过程中，它的速度将减小，故A正确；根据开普勒行星运动第一定律可知，土星和火星绕太阳的运动轨迹是椭圆轨道，选项B错误；根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，由于土星的半长轴比较大，所以土星的周期较大，选项C正确；根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，故D错误；故选A、C.] 11．人造卫星离地面距离等于地球半径R，卫星以速度v沿圆轨道运动．周期为T，设地面的重力加速度为g，则有(　　) A．v＝ B．v＝ C．T＝2π D．T＝4π AD　[根据万有引力提供向心力得：G＝m，在地球表面，根据万有引力等于重力：G＝mg，联立解得：v＝，故A正确，B错误．根据万有引力提供向心力得：G＝m，在地球表面根据万有引力等于重力：G＝mg，联立解得：T＝4π，故D正确，C错误．] 12．两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A、B两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．两卫星在图示位置的速度v2＝v1 B．两卫星在A处的加速度大小相等 C．两颗卫星在A或B点处可能相遇 D．两卫星永远不可能相遇 BD　[v2为椭圆轨道的远地点，速度最小，v1表示做匀速圆周运动的速度，v1>v2，故A错误；两个轨道上的卫星运动到A点时，所受的万有引力产生加速度a＝，加速度相同，故B正确；椭圆的半长轴与圆轨道的半径相同，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期相等，则不会相遇，故D正确，C错误．故选B、D.] 二、非选择题(本题共4小题，共52分，按题目要求作答) 13．(10分)据报道：某国发射了一颗质量为100 kg，周期为1 h的人造环月卫星，一位同学记不住引力常量G的数值，且手边没有可查找的资料，但他记得月球半径为地球半径的，月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的，经过推理，他认定该报道是则假新闻，试写出他的论证方案．(地球半径约为6.4×103 km，g地取9.8 m/s2) [解析]　对环月卫星，根据万有引力定律和牛顿第二定律得＝mr，解得T＝2π r＝R月时，T有最小值，又＝g月 故Tmin＝2π＝2π＝2π 代入数据解得Tmin＝1.73 h 环月卫星最小周期为1.73 h，故该报道是则假新闻． [答案]　见解析 14．(12分)“嫦娥一号”探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R和R1，地球半径为r，月球半径为r1，地球表面重力加速度为g，月球表面重力加速度为.求： (1)卫星在停泊轨道上运行的线速度大小； (2)卫星在工作轨道上运行的周期． [解析]　(1)设卫星在停泊轨道上运行的线速度为v，卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，有 G＝m，且有G＝m′g，由此得v＝r. (2)设卫星在工作轨道上运动的周期为T 则有G＝m2R1 又有G＝m′ 解得T＝. [答案]　(1)r　(2) 15．(14分)发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h1的近地圆轨道上，在卫星经过A点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点B点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示．已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响．求： (1)卫星在近地点A的加速度大小； (2)远地点B距地面的高度． [解析]　(1)设地球质量为M，卫星质量为m，万有引力常量为G，卫星在A点的加速度为a，根据牛顿第二定律得：G＝ma 物体在地球赤道表面上受到的万有引力等于重力，有 G＝mg 由以上两式得a＝. (2)设远地点B距地面高度为h2，卫星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有： G＝m(R＋h2)， 解得：h2＝－R. [答案]　(1)　(2)－R 16．(16分)如图所示是“月亮女神”“嫦娥一号”绕月做圆周运行时某时刻的图片，用R1、R2、T1、T2、分别表示“月亮女神”和“嫦娥一号”的轨道半径及周期，用R表示月亮的半径． (1)请用万有引力知识证明：它们遵循＝＝k，其中k是只与月球质量有关而与卫星无关的常量； (2)经多少时间两卫星第一次相距最远； (3)请用所给“嫦娥一号”的已知量，估测月球的平均密度． [解析]　(1)设月球的质量为M，对任一卫星均有 G＝mR 得＝＝＝k常量． (2)两卫星第一次相距最远时有－＝π 得t＝. (3)对嫦娥1号有G＝mR2 M＝πR3ρ ρ＝. [答案]　(1)见解析　(2)　(3) 8