【红对勾】高中物理 64 万有引力理论的成就课后巩固提高训练 新人教版必修2.DOC

【红对勾】2014-2015学年高中物理 6-4 万有引力理论的成就课后巩固提高训练 新人教版必修2限时：45分钟 总分：100分一、选择题(14为单选，56为多选。每小题8分，共48分。)1关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是()a天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律，经过大量的计算以后而发现的b在18世纪已经发现的七个行星中，人们发现第七个行星天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的结果有很大的偏差，于是有人推测，在天王星轨道外还有一个行星，是它的存在引起了上述的偏差c第八个行星是牛顿运用自己发现的万有引力定律，经大量计算而发现的d天王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究后共同发现的2.1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16 km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同已知地球半径r6 400 km，地球表面重力加速度为g.这个小行星表面的重力加速度为()a400 gb. gc20 g d. g3据报道，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55 cancrie”，该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的，母星的体积约为太阳的60倍假设母星与太阳密度相同，“55 cancrie”与地球均做匀速圆周运动，则“55 cancrie”与地球的()a轨道半径之比约为 b轨道半径之比约为 c向心加速度之比约为d向心加速度之比约为42009年2月11日，俄罗斯的“宇宙2251”卫星和美国的“铱33”卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境假定有甲、乙两块碎片，绕地球运动的轨道都是圆，甲的运行速率比乙的大，则下列说法中正确的是()a甲的运行周期一定比乙的长b甲距地面的高度一定比乙的高c甲的向心力一定比乙的小d甲的加速度一定比乙的大5利用下列哪组数据可以计算出地球的质量()a已知地球的半径r地和地面的重力加速度gb已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期tc已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度vd已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期t6已知地球质量为m，半径为r，自转周期为t，地球同步卫星质量为m，引力常量为g.有关同步卫星，下列表述正确的是()a卫星距地面的高度为 b卫星的运行速度小于第一宇宙速度c卫星运行时受到的向心力大小为gd卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度二、非选择题(共52分)7(8分)已知月球的半径为r，月球表面的重力加速度为g0，万有引力常量为g，若忽略月球的自转，则月球的平均密度表达式为_8(8分)已知一颗人造卫星在某行星表面上空绕行星做匀速圆周运动，经过时间t，卫星的行程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度为1 rad，那么卫星的环绕周期t_，该行星的质量m_.9(12分)登月火箭关闭发动机在离月球表面112 km的空中沿圆形轨道运动，周期是120.5 min，月球的半径是1 740 km.根据这组数据计算月球的质量和平均密度答案1b通过对物理学史的了解认识科学方法2b因为质量分布均匀的球体的密度，所以地球表面的重力加速度g，吴健雄星表面的重力加速度g，因此400，故选项b是正确的3b本题主要考查万有引力定律的应用，意在考查考生应用万有引力定律分析实际问题的能力行星绕恒星做圆周运动，万有引力充当向心力，即gm()2r，mv，解得：r ，故“55 cancrie”与地球的轨道半径之比为 ，b项正确；a向()2r，所以“55 cancrie”与地球的向心加速度之比为，c、d项错误4d本题考查的是万有引力与航天的有关知识，意在考查考生对绕地卫星的线速度与半径、周期、向心力等之间关系的理解和应用能力；根据公式t2 可知，a选项不对；再根据公式v 可知，b不对；根据a知d正确；由于不知道甲、乙两碎片的质量关系，所以无法判断向心力的大小，c错误5abcd选项a：设相对地面静止的某一物体的质量为m，根据地面处万有引力等于重力的关系得gmg，解得m地.选项b：设卫星质量为m，根据万有引力等于向心力的关系，得gmr，解得m地.选项c：设卫星质量为m，根据万有引力等于向心力的关系，可得gm，解得m地.选项d：设卫星质量为m，根据万有引力等于向心力的关系，可得gmv，gm.以上两式消去r，解得m地.综上所述，该题的四个选项都是正确的若已知地球的半径r地且把地球看作球体，则地，可以计算出地球的平均密度此法也可以计算其他天体的质量和密度6bd本题考查万有引力定律在天体运动中的应用，并考查考生对同步卫星的认识.m()2(rh)，由同步卫星距地面的高度h r，a项错误；近地卫星的速度等于第一宇宙速度，同步卫星的速度小于第一宇宙速度，b项正确；卫星运行时的向心力大小为f向，c项错误；由gmg得地球表面的重力加速度gg，而卫星所在处的向心加速度gg，d项正确7.解析：月球的质量表达式为：mg0g，m月.又，vr3，.82t解析：依和可以解得：t2t.依v和vr可以得出卫星的轨道半径为：rl，又中心天体质量的表达式为：m，m.97.191022 kg3.3103 kg/m3解析：天体密度和质量的估算是利用人造卫星围绕天体做匀速圆周运动，测出其周期和运动半径即可求其质量和平均密度设月球半径为r，月球质量为m，月球密度为，登月火箭轨道离月球表面为h，运动周期为t，火箭质量为m.因为f向m2rm，f引g，而f向f引由以上三式得：m7.191022 kg.因为v，所以3.3103 kg/m3.10.(12分)一物体在地球表面重16 n，它在以5 m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9 n，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的几倍？(地球表面处重力加速度取10 m/s2)11.(12分)如图，质量分别为m和m的两个星球a和b在引力作用下都绕o点做匀速圆周运动，星球a和b两者中心之间的距离为l.已知a、b的中心和o三点始终共线，a和b分别在o的两侧引力常数为g.(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球a和b，月球绕其轨道中心运行的周期记为t1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为t2.已知地球和月球的质量分别为5.981024 kg和7.351022 kg.求t2与t1两者平方之比(结果保留3位小数)答案10.3倍解析：设此时火箭上升到离地球表面高度为h处，火箭上物体的视重等于物体受到的支持力fn，物体受到的重力为mg，g是h高处的重力加速度，由牛顿第二定律得：fnmgma，其中mg/g，代入式得：mgfna1 n.在距地面为h处，物体的重力为1 n，物体的重力等于万有引力在地球表面mgg，在距地面h高处mgg，式与相除可得：，所以r地hr地4r地，所以h3r地11(1)2 (2)1.012解析：(1)设两个星球a和b做匀速圆周运动的轨道半径分别为r和r，相互作用的引力大小为f，运行周期为t.根据万有引力定律有fg，由匀速圆周运动的规律得fm()2r，fm2r，由题意有lrr，联立式得t2