2019-2020年高中物理 6.4《萬有引力理論的成就》課時作業(yè) 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 6.4萬有引力理論的成就課時作業(yè) 新人教版必修2基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1關(guān)于萬有引力定律應(yīng)用于天文學(xué)研究的歷史事實(shí),下列說法中正確的是()A天王星、海王星和冥王星,都是運(yùn)用萬有引力定律、經(jīng)過大量計(jì)算后發(fā)現(xiàn)的B在18世紀(jì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的7顆行星中,人們發(fā)現(xiàn)第七顆行星天王星的運(yùn)動軌道總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的結(jié)果有比較大的偏差,于是有人推測,在天王星軌道外還有一顆行星,是它的存在引起了上述偏差C第八顆行星,是牛頓運(yùn)用自己發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律,經(jīng)大量計(jì)算而發(fā)現(xiàn)的D冥王星是英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和勒維耶合作研究后共同發(fā)現(xiàn)的【解析】由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知,天王星并不是根據(jù)引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的;海王星不是通過觀測發(fā)現(xiàn),也不是直接由萬有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的,而是人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與理論軌道存在偏差,然后運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算出“新”星的軌道,從而發(fā)現(xiàn)了海王星由此可知,A、C、D錯誤,B正確【答案】B2已知引力常量G6.671011 Nm2/kg2,重力加速度g9.8 m/s2,地球半徑R6.4106 m則可知地球質(zhì)量的數(shù)量級是()A1018 kg B1020 kg C1022 kg D1024 kg【解析】物體所受地球的萬有引力約等于物體的重力:Gmg得:gG解得:Mkg6.021024 kg即地球質(zhì)量的數(shù)量級是1024.所以,本題的正確選項(xiàng)為D.【答案】D3一名宇航員來到某一星球上,如果該星球的質(zhì)量為地球的一半,它的直徑也為地球的一半,那么這名宇航員在該星球上的重力是他在地球上的重力的()A4倍 B0.5倍C0.25倍 D2倍【解析】可認(rèn)為在該星球表面上萬有引力約等于重力,即G0G,m相同,星球的M、r均為地球的一半,重力G0為地球上重力的2倍,D正確【答案】D4若地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T和R,月球繞地球公轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為t和r,則太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為()A. B.C. D.【解析】無論地球繞太陽公轉(zhuǎn),還是月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn),統(tǒng)一的公式為Gmr,即M,所以,A項(xiàng)正確【答案】A5甲是在地球表面附近運(yùn)行的近地衛(wèi)星,乙是地球的同步衛(wèi)星,已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,地球自轉(zhuǎn)周期為T,乙運(yùn)行高度為h,甲、乙的軌道均可視為圓軌道以下判斷正確的是()A甲的線速度為,乙的線速度為B甲、乙的向心加速度均為零C甲、乙均處于完全失重狀態(tài)D甲、乙的運(yùn)動周期均為T【解析】衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動的向心力是由萬有引力提供的,即,在地球表面運(yùn)行的近地衛(wèi)星rR,地球表面的重力加速度g,由以上各式得近地衛(wèi)星的線速度v,地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑rhR,同步軌道處的重力加速度g,所以乙的線速度為,選項(xiàng)A錯誤;甲、乙均做勻速圓周運(yùn)動,重力加速度為向心加速度,甲、乙均處于完全失重狀態(tài),選項(xiàng)B錯誤,選項(xiàng)C正確;地球近地衛(wèi)星的周期小于T,故選項(xiàng)D錯誤【答案】C6據(jù)報道,“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km,運(yùn)行速率分別為v1和v2.那么,v1和v2的比值為(月球半徑取1 700 km)()A. B. C. D.【解析】根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)動的向心力由萬有引力提供,有Gm,那么衛(wèi)星的線速度跟其軌道半徑的平方根成反比,則有.【答案】C7太陽光經(jīng)過500 s到達(dá)地球,地球的半徑為6.4106 m,試估算太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量的比值(取一位有效數(shù)字)【解析】太陽到地球的距離為rct3.0108500 m1.51011 m地球繞太陽的運(yùn)動可看成是勻速圓周運(yùn)動,向心力為太陽對地球的引力,地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約為T365243 600 s3.2107s,則Gmr,太陽的質(zhì)量為M.地球表面的重力加速度為g9.8 m/s2,在忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下,物體在地球表面所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的引力,即mgG,則地球的質(zhì)量為m.太陽質(zhì)量和地球質(zhì)量的比值為3105.【答案】310581967年,劍橋大學(xué)研究生貝爾偶然發(fā)現(xiàn)一個奇怪的射電源,它每隔1.337 s發(fā)出一個脈沖信號,貝爾和導(dǎo)師曾認(rèn)為他們可能和外星文明接上頭,后來大家認(rèn)識到,事情沒有那么浪漫,這種信號是由一種星體發(fā)射出來的,這類星體被定名為“脈沖星”“脈沖星”的特點(diǎn)是脈沖周期短,而且高度穩(wěn)定,這意味著脈沖星一定進(jìn)行著準(zhǔn)確的周期運(yùn)動,自轉(zhuǎn)就是一種很準(zhǔn)確的周期運(yùn)動已知蟹狀星云的中心星PSR053121是一顆脈沖星,其脈沖現(xiàn)象來自于自轉(zhuǎn),且自轉(zhuǎn)周期為T3.3102 s設(shè)阻止該星體離心瓦解的力是萬有引力,已知萬有引力常量G6.671011 Nm2/kg2,請估算PSR053121脈沖星的最小密度【解析】脈沖星的脈沖周期即為自轉(zhuǎn)周期,脈沖星高速自轉(zhuǎn)而不瓦解的臨界條件是:該星球表面赤道上的物體的所受星體的萬有引力恰等于向心力則m2R代入數(shù)據(jù),解得1.3108 kg/m3.【答案】1.3108 kg/m31在研究宇宙發(fā)展演變的理論中,有一種學(xué)說叫“宇宙膨脹說”,這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力常量G在緩慢地減小根據(jù)這一理論,在很久很久以前,太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比()A公轉(zhuǎn)半徑R較大 B公轉(zhuǎn)周期T較小C公轉(zhuǎn)速度v較大 D公轉(zhuǎn)角速度較小【解析】由于萬有引力常量G在緩慢減小,地球所受的萬有引力在變化,故地球的軌道半徑R、速率v、周期T、角速度等都在變化,即地球做的不是勻速圓周運(yùn)動,但由于G變化緩慢,在并不太長的時間內(nèi),可認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動由Gmmm2R,得v,T2,.對于漫長的演變過程而言,由于G在減小,地球所受萬有引力在逐漸減小,有Gm,即地球做離心運(yùn)動,公轉(zhuǎn)半徑R增大由此可知,v變小,T增大,變小【答案】BC2一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動,其線速度大小為v.假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計(jì)測量一質(zhì)量為m的物體重力,物體靜止時,彈簧測力計(jì)的示數(shù)為N.已知引力常量為G,則這顆行星的質(zhì)量為()A. B.C. D.【解析】行星對衛(wèi)星的萬有引力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力,有Gm 行星對處于其表面物體的萬有引力等于物體重力,有Gmg根據(jù)題意,有Nmg解以上三式可得M,選項(xiàng)B正確【答案】B3宇宙中兩顆相距很近的恒星常常組成一個雙星系統(tǒng)它們以相互間的萬有引力彼此提供向心力,從而使它們繞著某一共同的圓心做勻速圓周運(yùn)動,若已知它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T,兩星到某一共同圓心的距離分別為R1和R2,那么,這雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的質(zhì)量關(guān)系描述不正確的是()A這兩顆恒星的質(zhì)量必定相等B這兩顆恒星的質(zhì)量之和為C這兩顆恒星的質(zhì)量之比為m1m2R2R1D必有一顆恒星的質(zhì)量為【解析】對于兩星有共同的周期T,由牛頓第二定律得Gm1R1m2R2,所以兩星的質(zhì)量之比m1m2R2R1,C正確;由上式可得m1,m2,D正確,A錯誤;m1m2,B正確故選擇A.【答案】A4如圖所示,飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動,星球相對飛行器的張角為,下列說法正確的是()A軌道半徑越大,周期越長B軌道半徑越大,速度越大C若測得周期和張角,可得到星球的平均密度D若測得周期和軌道半徑,可得到星球的平均密度【解析】據(jù)GmR,可知半徑越大則周期越大,故選項(xiàng)A正確;據(jù)Gm,可知軌道半徑越大則環(huán)繞速度越小,故選項(xiàng)B錯誤;如果測得周期,則有M,如果測得張角,則該星球半徑為:rRsin,所以Mr3(Rsin)3,則,故選項(xiàng)C正確,而選項(xiàng)D無法計(jì)算星球半徑,則無法求出星球密度,選項(xiàng)D錯誤【答案】AC52013年4月26日12時13分我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丁”運(yùn)載火箭,將“高分一號”衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道這是我國重大科技專項(xiàng)高分辨率對地觀測系統(tǒng)的首發(fā)星設(shè)“高分一號”軌道的離地高度為h,地球半徑為R,地面重力加速度為g,求“高分一號”在時間t內(nèi),繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)多少圈?【解析】在地球表面mg,在軌道上m(Rh),所以T2 2 ,故n .【答案】 6.如圖,質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動,星球A和B兩者中心之間距離為L.已知A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線,A和B分別在O的兩側(cè)引力常量為G.(1)求兩星球做圓周運(yùn)動的周期;(2)在地月系統(tǒng)中,若忽略其他星球的影響,可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1.但在近似處理問題時,常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動的,這樣算得的運(yùn)行周期為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024 kg和7.351022 kg.求T2與T1兩者平方之比(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)【解析】(1)A和B繞O做勻速圓周運(yùn)動,它們之間的萬有引力提供向心力,則A和B的向心力大小相等且A、B和O始終共線,說明A和B有相同的角速度和周期因此有m2rM2R,rRL,聯(lián)立解得R L,r L對A,根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律得m2L化簡得T2 .(2)將地月看成雙星,由(1)得T12 將月球看做繞地心做圓周運(yùn)動,根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律得m2L化簡得T22 所以兩種周期的平方比值為1.01.【答案】(1)2 (2)1.01- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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