2020-2021学年湖南省长沙市2021年高一5月考_（物理）新人教版练习题

这是一份2020-2021学年湖南省长沙市2021年高一5月考_（物理）新人教版练习题，共5页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1. 第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是（ ）
A.开普勒B.牛顿C.伽利略D.卡文迪许

2. 行星绕恒星的运动轨道近似成圆形，那么它轨道半径R的三次方与运行周期T的平方的比值为k，即k=R3T2，则常数k的大小（ ）
A.与行星的质量有关B.只与恒星的质量有关
C.与恒星的半径有关D.与行星的半径有关

3. 开普勒第二定律告诉我们：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积．如图所示，某行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，该行星在近日点A时的速度大小为vA，在远日点B时的速度大小为vB，则vA、vB的大小关系为（ ）

A.vA>vBB.vA=vBC.vA
4. 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（ ）
A.开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D.开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律

5. 对于万有引力的表达式F=Gm1m2r2的理解，下列说法正确的是（ ）
A.当r趋近于零时，m1和m2之间的引力趋近于无穷大
B.m1和m2之间的引力大小总是相等，与m1和m2是否相等无关
C.m1和m2之间的引力大小总是相等，方向相反，是一对平衡力
D.m1和m2之间的引力与它们的距离成反比

6. 万有引力的常量G的取值是（ ）
×1011N⋅m2/kg2×10−10N⋅m2/kg2
×10−11N⋅m2/kg2

7. 人造地球卫星发射的成功是人类伟大的创举，标志着人类已经具备探索外太空的能力，你认为下列四图中不可能是人造地球卫星轨道的是（ ）
A.B.
C.D.

8. 如图所示，在地面上发射一个飞行器，进入近地圆轨道I并绕地球运行，其发射速度v应满足（ ）

A.v<7.9km/sB.v=7.9km/sC.v=11.2km/sD.v>11.2km/s

9. 我国将于2020年建成完整的北斗二号导航系统，它由5颗地球同步卫星和30颗其他卫星组成，则地球同步卫星（ ）
A.绕地球运行的轨道为椭圆
B.运行周期与地球自转周期相同
C.可静止在南极上空
D.运行方向与地球自转方向相反

10. 人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星（ ）
A.运行速度越大B.角速度越大
C.向心加速度越大D.周期越长

11. 1977年发射升空的旅行者1号经过了41年的飞行，确认已飞出了太阳系，则旅行者1号的发射速度v0（ ）
A.v0<7.9km/s16.7km/s

12. 牛顿力学也有其局限性，在下列情形中能够成立的是（ ）
A.宏观物体高速运动B.微观世界
C.宏观物体低速运动D.强引力场
二、填空题

开普勒行星运动定律
（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个________上．

（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的________．

（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的________跟它的________的比值都相等，即a3T2=k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量．
三、解答题

某人造地球卫星沿圆轨道运行，轨道半径是r，周期是T，万有引力常量为G．试从这些数据计算地球的质量．

一颗质量为m的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星到地面的高度为h，已知引力常量G和地球质量M和地球半径为R，求：
（1）地球对卫星的万有引力的大小；

（2）卫星的速度大小．

在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，求：
（1）卫星运动的线速度；

（2）卫星运动的周期．
参考答案与试题解析
2020-2021学年湖南省长沙市2021年高一5月考 (物理)
一、选择题
1.
【答案】
D
【考点】
物理学史
【解析】
牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量G的具体值．G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出．卡文迪许的扭秤试验，不仅以实践证明了万有引力定律，同时也让此定律有了更广泛的使用价值．
【解答】
解：牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量G的具体值，G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出．
故选D．
2.
【答案】
B
【考点】
开普勒定律
【解析】
开普勒第三定律中的k只与恒星的质量有关系．
【解答】
解：根据万有引力提供行星绕恒星转动的向心力可得到：
GMmR2=mR(2πT)2，得到R3T2=k=GM4π2，所以式子中的k只与恒星的质量有关，与行星的质量无关，故ACD错误，B正确．
故选：B．
3.
【答案】
C
【考点】
开普勒定律
【解析】
熟记理解开普勒的行星运动三定律：
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
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．
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．
【解答】
解：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，结合扇形面积的公式可知，距离太阳近的点的线速度大，即vA>vB，故A正确，BCD错误．
故选A．
4.
【答案】
B
【考点】
开普勒定律
物理学史
【解析】
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可．
【解答】
解：开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因，牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律，故ACD错误，B正确．
故选：B．
5.
【答案】
B
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
万有引力适用于天体的大小相对其距离可以忽略不计时，当距离趋近零时此公式不在成立．
万有引力作用是天体间的相互吸引，一定是等大反向．
【解答】
解：A．万有引力是一种远程相互作用，在微观的距离上是不适用，距离趋近零时此公式不再适用，故A错误；
B．万有引力作用是天体间的相互吸引，一定是等大反向，m1和m2之间的引力大小总是相等，与m1和m2是否相等无关，故B正确；
C．万有引力作用是天体间的相互吸引，一定是等大反向，是作用力与反作用力的关系，故C错误；
D．m1和m2之间的引力与它们的距离平方成反比，故D错误．
故选B．
6.
【答案】
A
【考点】
万有引力定律的发现
【解析】
G是万有引力恒量，是由卡文迪许测定的．其大小为6.67×1011N⋅m2/kg2
【解答】
解：万有引力定律F=GMmr2可知，两物体间的万有引力大小与物体间的距离的二次方成反比，而公式中的G为引力常量，其大小为6.67×1011N⋅m2/kg2，故A正确，BCD错误．
故选：A．
7.
【答案】
B
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：人造地球卫星是由万有引力提供向心力，让其做圆周运动，则它圆周轨道的圆心是地球的地心，所以ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意．
故选B．
8.
【答案】
B
【考点】
第一宇宙速度
【解析】
第一宇宙速度v=7.9km/s为最小发射速度，可以知道若发射卫星必须达到这个速度，但是若要环绕地球，又不能超过这个速度，由此可判定选项．
【解答】
解：依据第一宇宙速度为最小发射速度，可知在地面上发射一个飞行器，进入近地圆轨道I并绕地球运行，其发射速度v应满足v=7.9km/s，故B正确，ACD错误．
故选B．
9.
【答案】
B
【考点】
同步卫星
【解析】
地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等．
【解答】
解：A．地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道，故A错误；
B．地球同步卫星运行周期与地球自转一周的时间相等，故B正确；
C．地球同步卫星静止在赤道上空某处，所以不可静止在南极上空，故C错误；
D．地球同步卫星的运行方向与地球自转方向相同，故D错误．
故选B．
10.
【答案】
D
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、向心加速和周期的表达式进行讨论即可．
【解答】
解：设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，则有
GMmr2=mv2r=mrω2=ma=m4π2T2r，
得：v=GMr，ω=GMr3，a=GMr2，T=2πr3GM，
离地面越远的卫星，轨道半径越大，由上式可知其速率、角速度和向心加速度越小，周期越大，故ABC错误，D正确．
故选D．
11.
【答案】
D
【考点】
第二宇宙速度和第三宇宙速度
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：第三宇宙速度是：从地球表面出发，为摆脱太阳系引力场的束缚，飞向恒星际空间所需的最小速度，其值约为16.7km/s；旅行者1号摆脱太阳系引力场的束缚，所以发射速度v0>16.7km/s，故D正确，ABC错误．
故选D．
12.
【答案】
C
【考点】
经典力学的局限性
【解析】
明确经典力学的局限性，知道经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场的条件下，不适用于微观、高速、强引力场。
【解答】
解：牛顿力学也有其局限性，它只能适用于弱引力场中的宏观物体低速运动，不适用于微观、高速以及强引力场，故C正确，ABD错误．
故选C．
二、填空题
【答案】
（1）椭圆,焦点
（2）面积
（3）半长轴的三次方,公转周期的平方
【考点】
开普勒定律
【解析】
根据开普勒的三个定律的内容回到即可．
【解答】
解：（1）根据开普勒的三个定律的内容可知：开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；
（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积．
（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等，即a3T2=k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量．
三、解答题
【答案】
地球的质量为M=4π2r3GT2．
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供卫星的向心力，根据牛顿第二定律计算地球的质量．
【解答】
解：设地球的质量为M，卫星的质量为m，
根据牛顿第二定律得 GMmr2=m4π2rT2，
则M=4π2r3GT2．
【答案】
（1）地球对卫星的万有引力大小为GMm(R+h)2；
（2）卫星的速度大小为GMR+h．
【考点】
万有引力定律及其应用
【解析】
根据万有引力定律求出地球对卫星的万有引力大小，根据万有引力提供向心力求出卫星的速度大小．
【解答】
解：（1）地球对卫星的万有引力大小为：F=GMm(R+h)2；
（2）根据GMm(R+h)2=mv2R+h得卫星的速度大小为：
v=GMR+h．
【答案】
（1）卫星运动的速度v=gR2；
（2）卫星运动的周期T=4π2Rg．
【考点】
随地、绕地问题
【解析】
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、周期和向心力的表达式，再结合地球表面重力加速度的公式进行讨论即可．
【解答】
解：（1）人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，
设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，有
GMmr2=mv2r=m4π2rT2，
v=GMr，T=2πr3GM，
根据万有引力等于重力得地球表面重力加速度为：g=GMR2，
根据题意得r=R+h=2R，卫星运动的速度v=GMr=gR2；
（2）卫星运动的周期T=2πr3GM=4π2Rg．