6.4 有引力理论的成就—人教版高中物理必修2同步练习.docx

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1、人教版 物理必修2第六章万有引力与航天同步强化6.4 万有引力理论的成就1已知引力常量G、月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有()A月球的质量 B地球的质量C地球的半径 D地球的密度【答案】：B【解析】：由天体运动的受力特点，得GmR，可得地球的质量M由于不知地球的半径，无法求地球的密度，故B正确。2一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为()A. B.C. D.【答案】：AC【解析】：根据Gmr得，M，选项A正确，选项B

2、错误。在地球的表面附近有mgG，则M，故C正确。32001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG63015，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，下列哪组数据可估算该黑洞的质量(万有引力常量G是已知的)()A地球绕太阳公转的周期和线速度B太阳的质量和运行线速度C太阳运动的周期和太阳到MCG63015的距离D太阳运行的线速度和太阳到MCG63015的距离【答案】：CD【解析】：根据开普勒第但定律，需要知道周期T和半径R，故C正确；由圆周运动公式可知需要知道太阳的线速度和距离，算出该黑

3、洞的质量。4若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比为()A. B. C. D.【答案】：A【解析】：无论地球绕太阳公转，还是月球绕地球公转，统一的公式为m，即M，所以。5一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v.假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为()A. B.C. D.【答案】：B【解析】：设卫星的质量为m由万有引力提供向心力，得Gm mg，由已知条件，m的重力为N得Nmg故可得：R M，故A、C、D三

4、项均错误，B正确。6已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2，重力加速度取g9.8 m/s2，地球半径R6.4106 m，则可知地球质量的数量级是()A1018 kg B1020 kgC1022 kg D1024 kg【答案】：D【解析】：根据万有引力定律有：FG，而在地球表面，物体所受的重力约等于地球对物体的吸引力：Fmg故gG，则M kg6.021024 kg即地球质量的数量级是1024 kg，正确选项为D。7若地球绕太阳公转周期及公转轨道半径分别为T和R，月球绕地球公转周期和公转轨道半径分别为t和r，则太阳质量与地球质量之比为()A. B. C. D.【答案】：A【解析】：地球绕太

5、阳公转，满足，则太阳质量M；月球绕地球公转，满足，则地球质量M，由此可知，故A正确。8(多选)在探究太阳与行星间的引力的思考中，属于牛顿的猜想的是 ()A使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力B行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大C行星运动的轨道是一个椭圆D任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力【答案】：AD【解析】：牛顿认为任何方式改变速度都需要力(这种力存在于任何两物体之间)，行星沿圆或椭圆轨道运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力是太阳对它的引力。9科学家们推测，太阳系内除八大行星之外还有另一颗行星就在地球的轨道上，从地球上看

6、，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”由以上信息可以确定()A这颗行星的公转周期与地球相等B这颗行星的半径等于地球的半径C这颗行星的密度等于地球的密度D这颗行星上同样存在着生命【答案】：A【解析】：因只知道这颗行星的轨道半径，所以只能判断出其公转周期与地球的公转周期相等由Gm可知，行星的质量在方程两边可以消去，因此无法知道其密度。10一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v，假设宇航员在该行星表面用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，当物体处于竖直静止状态时，弹簧测力计的示数为F，已知引力常量为G，则这颗行星的质量为()A. B. C

7、. D.【答案】：B【解析】：由Fmg得，行星表面的重力加速度g卫星绕行星表面附近做半径为r的匀速圆周运动时，Gmmg，整理得行星的质量M，选项B正确。11把太阳系各行星的运动近似看成匀速圆周运动，则离太阳越远的行星()A周期越小 B线速度越小C角速度越小 D加速度越小【答案】：BCD【解析】：行星绕太阳做匀速圆周运动，所需的向心力由太阳对行星的引力提供，由Gm得v，可知r越大，线速度越小，B正确。由Gm2r得 ，可知r越大，角速度越小，C正确。又由T知，越小，周期T越大，A错。由Gma得a，可知r越大，a越小，D正确。12据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行的圆形工作轨道距月球表面分别

8、约为200 km和100 km，运行速率分别为v1和v2.那么，v1和v2的比值为(月球半径取1 700 km)()A. B. C. D.【答案】：C【解析】：根据卫星运动的向心力由万有引力提供，有Gm，那么卫星的线速度跟其轨道半径的平方根成反比，则有。13两颗行星A和B各有一颗卫星a和b，卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的质量之比为p，两行星半径之比为q，则两个卫星的周期之比为()A. BqCp Dq【答案】：D【解析】：卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，则有：GmR()2，得T ，解得：q，故D正确，A、B、C错误。14假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太

9、阳的距离小于火星到太阳的距离，那么()A地球公转的周期大于火星公转的周期B地球公转的线速度小于火星公转的线速度C地球公转的加速度小于火星公转的加速度D地球公转的角速度大于火星公转的角速度【答案】：D【解析】：两行星绕太阳运动的向心力均由万有引力提供，所以有Gmm2rmrma，解得v ，T ， ，a，根据题意r火r地，所以有T地T火，v地v火，a地a火，地火，故A、B、C错误，D正。15.如图b所示，a、b是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是R和2R(R为地球半径)下列说法中正确的是()图bAa、b的线速度大小之比是 1Ba、b的周期之比是12 Ca、b的角速度大小之比是

10、3 4Da、b的向心加速度大小之比是92【答案】：C【解析】：A由m得 ，故A错误；B由mr2得 ，故B错误；C由mr2得 ，故C正确；D由ma得故D错误。16我国曾发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”设想“嫦娥一号”贴近月球表面做匀速圆周运动，其周期为T.“嫦娥一号”在月球上着陆后，自动机器人用测力计测得质量为m的仪器重力为P.已知引力常量为G，由以上数据可以求出的量有()A月球的半径B月球的质量C月球表面的重力加速度D月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度【答案】：ABC【解析】：万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，设卫星质量为m，有GmR，又月球表面万有引力等于重力GPmg月，两式联立可

11、以求出月球的半径R、质量M、月球表面的重力加速度g月，故A、B、C都正确。17(多选)火星直径约为地球的一半，质量约为地球的十分之一，它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍根据以上数据，以下说法正确的是()A火星表面重力加速度的数值比地球表面的小B火星公转的周期比地球的长C火星公转的线速度比地球的大D火星公转的向心加速度比地球的大【答案】：AB【解析】：由g得：g地，g火g地，可知g地g火，A正确；由Gm()2r得：T2，可知T火T地，B正确；v，a，可得v火v地，a火a地，C、D错误。18(多选)太阳由于辐射，质量在不断减少地球由于接受太阳辐射和吸收宇宙中的尘埃，其质量在不断增加假

12、定地球增加的质量等于太阳减少的质量，且地球绕太阳公转的轨道半径不变，则()A太阳对地球的引力增大B太阳对地球的引力变小C地球运行的周期变长 D地球运行的周期变短【答案】：AC【解析】：由于太阳减少的质量等于地球增加的质量，则由FG知，两者间的引力变大，选项A正确，B错误；由mrG知，因为r不变，M减小，则周期T变长，故选项C正确，D错误。19地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，则地球的平均密度为()A. B. C. D.【答案】：A【解析】：在地球表面处有Gmg，地球的平均密度，可得，选项A正确。20一火箭以a的加速度竖直升空为了监测火箭到达的高度，可以观察火箭上搭载物视

13、重的变化如果火箭上搭载的一物体的质量为m1.6 kg，当检测仪器显示物体的视重为F9 N 时，火箭距离地面的高度h与地球半径R的关系为(取g10 m/s2)()AhR Bh2RCh3R Dh4R【答案】：C【解析】：设火箭距离地面的高度为h，该处的重力加速度为g，地球的半径为R.根据牛顿第二定律，有Fmgma，g0.625 m/s2根据万有引力定律，有gG所以，即所以火箭距离地面的高度h3R，故C选项正确。21. 我国已于2011年9月末发射“天宫一号”目标飞行器，2011年11月1日发射“神舟八号”飞船并与“天宫一号”成功实现对接某同学为此画出“天宫一号”和“神舟八号”绕地球做匀速圆周运动的

14、假想图如图所示，A代表“天宫一号”，B代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道，由此假想图，可以判定()A“天宫一号”的运行速率小于“神舟八号”的运行速率B“天宫一号”的周期小于“神舟八号”的周期C“天宫一号”所需的向心力小于“神舟八号”所需的向心力D“神舟八号”适当加速有可能与“天宫一号”实现对接【答案】：AD【解析】：由题意可知“天宫一号”的轨道半径大于“神舟八号”的轨道半径，卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，即，由此式得v，所以“天宫一号”的运行速率小于“神舟八号”的运行速率，选项A正确；同理可得卫星的周期T，由此式可知轨道半径越大，运行周期越大，选项B错误；由于不能确定“天宫一号”

15、和“神舟八号”的质量，故不能确定“天宫一号”和“神舟八号”的向心力的大小关系，选项C错误；“神舟八号”在低轨道，适当加速后“神舟八号”做离心运动，可能实现与“天官一号”对接，选项D正确。22两个行星质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2，求：(1)它们与太阳间的万有引力之比；(2)它们的公转周期之比。【答案】：(1)(2)【解析】：(1)设太阳质量为M，由万有引力定律得，两行星与太阳间的万有引力之比为。(2)两行星绕太阳的运动看做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，则有。所以，行星绕太阳运动的周期为T2 .则两行星绕太阳的公转周期之比为 232013年4月26日12时13分

16、我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭，将“高分一号”卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道这是我国重大科技专项高分辨率对地观测系统的首发星设“高分一号”轨道的离地高度为h，地球半径为R，地面重力加速度为g，求“高分一号”在时间t内，绕地球运转多少圈？【答案】： 【解析】：在地球表面mg在轨道上m(Rh)所以T22故n 24我国航天技术飞速发展，设想数年后宇航员登上了某星球表面宇航员从距该星球表面高度为h处，沿水平方向以初速度v抛出一小球，测得小球做平抛运动的水平距离为L，已知该星球的半径为R，引力常量为G.求：(1)该星球表面的重力加速度；(2)该星球的平均密度【答案】：(1)(2)【解析】：(1)小球在星球表面做平抛运动，有Lvt，hgt2解得g(2)在星球表面满足mg又MR3，解得