2019年高中物理 6-5 宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性課后鞏固提高訓(xùn)練 新人教版必修2.DOC

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2019年高中物理 6-5 宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性課后鞏固提高訓(xùn)練 新人教版必修2 一、選擇題(1～4為單選，5～6為多選。每小題8分，共48分。) 1．由于通訊和廣播等方面的需要，許多國(guó)家發(fā)射了地球同步軌道衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的(　　) A．質(zhì)量可以不同 B．軌道半徑可以不同 C．軌道平面可以不同 D．速率可以不同 2.繼哥白尼提出“太陽(yáng)中心說(shuō)”，開(kāi)普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律后，牛頓站在巨人的肩膀上，創(chuàng)立了經(jīng)典力學(xué)，揭示了包括行星在內(nèi)的宏觀物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；愛(ài)因斯坦既批判了牛頓力學(xué)的不足，又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓的經(jīng)典力學(xué)，創(chuàng)立了相對(duì)論．這說(shuō)明(　　) ①世界無(wú)限擴(kuò)大，人不可能認(rèn)識(shí)世界，只能認(rèn)識(shí)世界的一部分； ②人的意識(shí)具有能動(dòng)性，能夠正確地反映客觀世界； ③人對(duì)世界的每一個(gè)正確認(rèn)識(shí)都有局限性，需要發(fā)展和深化； ④每一個(gè)認(rèn)識(shí)都可能被后人推翻，人不可能獲得正確的認(rèn)識(shí)． A．①②③④　　　　　　　　 B．①②③ C．①③④ D．②③ 3．如圖所示是“嫦娥一號(hào)”奔月示意圖，衛(wèi)星發(fā)射后通過(guò)自帶的小型火箭多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星，并開(kāi)展對(duì)月球的探測(cè)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．發(fā)射“嫦娥一號(hào)”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度 B．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān) C．衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比 D．在繞月圓軌道上，衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力 4．在太空運(yùn)行了15年的俄羅斯“和平號(hào)”軌道空間站已于2000年3月23日墜毀，其殘骸灑落在南太平洋預(yù)定海域．墜毀前，因受高空稀薄空氣阻力和地面控制作用的影響，空間站在繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)(可看作做圓周運(yùn)動(dòng))的同時(shí)逐漸地向地球靠近，這個(gè)過(guò)程中空間站運(yùn)動(dòng)的(　　) A．角速度逐漸減小 B．線速度逐漸減小 C．加速度逐漸減小 D．周期逐漸減小 5. 如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星，a和b質(zhì)量相等且小于c的質(zhì)量，則(　　) A．b所需向心力最小 B．b、c的周期相同且大于a的周期 C．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度 D．b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度 6．宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對(duì)它們的引力作用．設(shè)四星系統(tǒng)中每個(gè)星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長(zhǎng)為a的正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上．已知引力常量為G.關(guān)于宇宙四星系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．四顆星圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．四顆星的軌道半徑均為 C．四顆星表面的重力加速度均為 D．四顆星的周期均為2πa 二、非選擇題(共52分) 7．(8分)為了充分利用地球自轉(zhuǎn)的速度，人造衛(wèi)星發(fā)射時(shí)，火箭都是從向(填“東”、“南”、“西”或“北”)發(fā)射．考慮這個(gè)因素，火箭發(fā)射場(chǎng)應(yīng)建在緯度較(填“高”或“低”)的地方較好． 8．(8分)恒星演化發(fā)展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”——中子星，中子星的半徑較小，一般在7～20 km，但它的密度大得驚人．若某中子星的半徑為10 km，密度為1.21017 kg/m3，那么該中子星上的第一宇宙速度約為． 答案 1．A　本題考查同步衛(wèi)星運(yùn)行特點(diǎn)，考查考生對(duì)同步衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律的了解．同步衛(wèi)星軌道只能在赤道平面內(nèi)，高度一定，圓軌道半徑一定，速率一定，但質(zhì)量可以不同，A項(xiàng)正確． 2．D　發(fā)現(xiàn)總是來(lái)自于認(rèn)識(shí)過(guò)程，觀點(diǎn)總是為解釋發(fā)現(xiàn)而提出的．主動(dòng)認(rèn)識(shí)世界，積極思考問(wèn)題，追求解決(解釋)問(wèn)題，這是科學(xué)研究的基本軌跡．任何一個(gè)人對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)都要受當(dāng)時(shí)的客觀條件和科學(xué)水平的制約，所以所形成的“正確理論”都有一定的局限性．愛(ài)因斯坦的相對(duì)論理論是對(duì)牛頓力學(xué)理論的發(fā)展和深化，但也有人正在向愛(ài)因斯坦理論挑戰(zhàn)． 3．C　本題考查了與萬(wàn)有引力定律相聯(lián)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如萬(wàn)有引力公式、宇宙速度、衛(wèi)星的周期等，設(shè)問(wèn)角度新穎．第三宇宙速度是衛(wèi)星脫離太陽(yáng)系的最小發(fā)射速度，所以“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第三宇宙速度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)衛(wèi)星軌道半徑為r，由萬(wàn)有引力定律知衛(wèi)星受到的引力F＝G，C項(xiàng)正確．設(shè)衛(wèi)星的周期為T，由G＝mr得T2＝r3，所以衛(wèi)星的周期與月球質(zhì)量有關(guān)，與衛(wèi)星質(zhì)量無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤．衛(wèi)星在繞月軌道上運(yùn)行時(shí)，由于離地球很遠(yuǎn)，受到地球引力很小，衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力主要是月球引力提供，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4．D　空間站做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬(wàn)有引力提供向心力，＝ma＝m，得：v＝ ，a＝.可見(jiàn)，軌道半徑越小，加速度越大，線速度越大；由T＝得周期減小，由ω＝得角速度增大，D正確． 5．ABD　因衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力就是它們所受的萬(wàn)有引力，而b所受的引力最小，故A對(duì)． 由＝ma得a＝，即衛(wèi)星的向心加速度與軌道半徑的平方成反比，所以b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度，C錯(cuò)；由＝得，T＝2π ，即人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的周期與其軌道半徑三次方的平方根成正比，所以b、c的周期相等，且大于a的周期，B對(duì)；由＝得v＝ ，即地球衛(wèi)星的線速度與其軌道半徑的平方根成反比，所以b、c線速度大小相等，且小于a的線速度，D對(duì)． 衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力等于向心力，根據(jù)方程可得出周期、線速度、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系式，然后即可做出判斷． 6．ACD　其中一顆星體在其他三顆星體的萬(wàn)有引力作用下，合力方向指向?qū)蔷€的交點(diǎn)，圍繞正方形對(duì)角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何知識(shí)可得軌道半徑均為a，故A正確B錯(cuò)誤；在星體表面，根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力，可得G＝m′g，解得g＝，故C正確；由萬(wàn)有引力定律和向心力公式得＋＝m，T＝2πa，故D正確． 7．西　東　低 解析：把火箭從西向東發(fā)射時(shí)，實(shí)際上在火箭發(fā)射前就具有了一個(gè)與地球自轉(zhuǎn)相同的速度，這樣可以節(jié)約能源．由于地球上每一點(diǎn)的角速度都相同，所以，發(fā)射場(chǎng)所在的緯度越低，線速度越大，因此，衛(wèi)星發(fā)射場(chǎng)應(yīng)建在低緯度處．當(dāng)實(shí)際建發(fā)射場(chǎng)時(shí)，除了考慮上述因素，還要考慮氣象、安全、環(huán)境等綜合因素的影響． 8．5.8107 m/s 解析：中子星上的第一宇宙速度即為它表面的環(huán)繞速度，由＝m，知v＝ .又因?yàn)镸＝ρV＝ρ，代入上式得v＝r ，將G、ρ、r的數(shù)值代入得v≈5.8107 m/s. 9.(12分)根據(jù)愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，質(zhì)量要隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大，即m＝.請(qǐng)討論： (1)如果你使一個(gè)物體加速、加速、再加速，它的速度會(huì)增加到等于光速甚至大于光速嗎？為什么？ (2)光有靜止質(zhì)量嗎？如果有，情況將會(huì)怎樣？ (3)一個(gè)靜止質(zhì)量m0＝1 kg的物體，與地球一起繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)質(zhì)量為多大？(地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的速度為30 km/s) (4)在回旋加速器中，當(dāng)電子的速度v＝0.98c時(shí)(c為真空中的光速)，電子的質(zhì)量為其靜止質(zhì)量的多少倍？ 10.(12分)某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時(shí)間t物體以速率v落回手中．已知該星球的半徑為R，求該星球上的第一宇宙速度． 11．(12分)一顆在赤道上空飛行的人造地球衛(wèi)星，其軌道半徑為r＝3R(R為地球半徑)，已知地球表面重力加速度為g，則該衛(wèi)星的運(yùn)行周期是多大？若衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，已知地球自轉(zhuǎn)角速度為ω0，某一時(shí)刻該衛(wèi)星通過(guò)赤道上某建筑物的正上方，再經(jīng)過(guò)多少時(shí)間它又一次出現(xiàn)在該建筑物正上方？ 答案 9.見(jiàn)解析 解析：(1)它的速度不可能增大到等于或超過(guò)光速． 由m＝可知： 當(dāng)v＝c時(shí)，m→∞. (2)光若有靜止質(zhì)量m0，則其動(dòng)質(zhì)量m應(yīng)為無(wú)窮大，所以光沒(méi)有靜止質(zhì)量． (3)m＝＝kg＝1.000 000 005 kg 即其質(zhì)量只增加了510－9kg. (4)m＝≈5m0. 10. 解析：根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得，該星球表面的重力加速度為g＝. 該星球的第一宇宙速度，即為衛(wèi)星在其表面附近繞它做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，該星球?qū)πl(wèi)星的引力(重力)提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則mg＝. 所以該星球表面的第一宇宙速度為：v1＝＝ . 11．6π　 解析：由萬(wàn)有引力定律和牛頓定律可得 ＝m3R，① ＝mg.② 聯(lián)立①②兩式，可得T＝6π . 以地面為參考系，衛(wèi)星再次出現(xiàn)在建筑物上方時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2π，衛(wèi)星相對(duì)地面的角速度為ω1－ω0， 則Δt＝＝.