2018_2019学年高中物理第六章万有引力与航天课时提升作业十三习题课新人教版.docx

课时提升作业 十三万有引力定律的应用(20分钟50分)一、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分)1.下列关于万有引力的说法,正确的有()A.物体落到地面上,说明地球对物体有引力,物体对地球没有引力B.万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的C.地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮,受到的不是同一性质的力D.F=G中,G是一个比例常数,没有单位【解析】选B。物体间力的作用是相互的,物体落到地面上,地球对物体有引力,物体对地球也存在引力,选项A错误;万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的,选项B正确;地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮,受到的合力都是地球的万有引力,选项C错误;国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是kg、m、N,根据牛顿的万有引力定律F=G,得到G的单位是Nm2/kg2,选项D错误。2.北斗卫星导航系统空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。中轨道卫星和静止轨道卫星都绕地球球心做圆周运动,中轨道卫星离地面高度低,则中轨道卫星与静止轨道卫星相比,做圆周运动的()A.角速度小B. 周期大C.线速度小D.向心加速度大【解析】选D。卫星受到的万有引力充当向心力,所以有G=m=m2r=mr=ma,解得T=2,v=,=,a=,故轨道半径越小,周期越小,线速度越大,角速度越大,向心加速度越大,故D正确。【补偿训练】如图,若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动,a、b到地心O的距离分别为r1、r2,线速度大小分别为v1、v2。则()A.=B.=C.=2D.=2【解析】选A。由题意知,两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,根据G=m,得v=,所以=,选项A正确。3.火星是太阳系中与地球最为类似的行星,人类对火星生命的研究在2015年因“火星表面存在流动的液态水”的发现而取得了重要进展。若火星可视为均匀球体,其表面的重力加速度为g,半径为R,自转周期为T,引力常量为G,则下列说法正确的是()A.火星的平均密度为B.火星的同步卫星距火星表面的高度为-RC.火星的第一宇宙速度为2D.火星的同步卫星运行的角速度为【解析】选B。由G=mg,M=V,V=R3,得=,A项错误;由G=m(R+h),G=mg,得h=-R,B项正确;由G=mg,G=m,得v=,C项错误;同步卫星的角速度=,D项错误。4.一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的物体的重力,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.【解析】选B。根据G物=mg知,g=Nm,根据万有引力提供向心力,万有引力近似等于重力知,G=m=mg,解得M=,选项B正确。二、计算题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)5.火星半径为地球半径的一半,火星质量约为地球质量的。一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为100 kg,则在火星上其质量为多少?重力为多少?(设地面上重力加速度g取9.8 m/s2,星球对物体的引力等于物体的重力)。【解析】质量是物体本身的属性,在不同的星球上物体质量不变,还是100 kg。由G重=G得,在火星表面物体重力与地球表面物体重力之比=所以物体在火星上的重力G重火=1009.8 N436 N。答案:100 kg436 N1.(6分)“天链一号04星”是我国的第四颗地球同步卫星数据中继卫星。设地球的质量为M,自转角速度为,引力常量为G,则()A.“天链一号04星”的轨道只能是椭圆,不可能是圆B.月球绕地球运动的角速度比“天链一号04星”绕地球运行的角速度大C.“天链一号04星”的角速度为,线速度为D.相同质量的同步卫星比近地卫星机械能小【解析】选C。“天链一号04星”的轨道只能是圆,不可能是椭圆,否则不可能与地球自转同步,选项A错误;因同步卫星的周期为24小时,月球绕地球运行的周期为27天,由公式=可知,“天链一号04星”绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大,选项B错误;根据万有引力提供向心力有G=m2r,解得“天链一号04星”的轨道半径r=,则线速度v=r=,选项C正确;要将卫星发射到较高的轨道,发射时需要更多的能量,故卫星的高度越大,机械能就越大,即相同质量的同步卫星比近地卫星的机械能大,选项D错误。2.(14分)一颗人造卫星在离地面高度等于地球半径的圆形轨道上运行,已知地球的第一宇宙速度为v1=7.9 km/s,g取9.8 m/s2。(1)这颗卫星运行的线速度为多大?(2)它绕地球运动的向心加速度为多大?(3)质量为1 kg的仪器放在卫星内的平台上,仪器的重力为多大?它对平台的压力有多大?【解析】(1)卫星近地运行时,有G=m卫星离地面的高度为R时,有G=m由以上两式得v2= km/s5.6 km/s。(2)卫星离地面的高度为R时,有G=ma靠近地面时,有=mg解得a=g=2.45 m/s2。(3)在卫星内,仪器的重力等于地球对它的吸引力