高中物理 第六章 第4节 万有引力理论的成就练习 新人教版必修2.doc

【成才之路】2015-2016学年高中物理 第六章 第4节 万有引力理论的成就练习 新人教版必修2基础夯实一、选择题(14题为单选题，5题为多选题)1下列说法正确的是()a海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的b天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的c海王星是人们经过长期的太空观测而发现的d天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差，其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用，由此人们发现了海王星答案：d解析：由行星的发现历史可知，天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的；海王星不是通过观测发现，也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的，而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差，然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道，从而发现了海王星。由此可知，a、b、c错误，d正确。2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，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。3(辽宁省朝阳区三校协作体20142015学年高一检测)银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量不等的星体s1和s2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点c做匀速圆周运动。由天文观测得其周期为t，s1到c点的距离为r1，s1和s2的距离为r，已知万有引力常量为g。由此可求出s2的质量为()a bc d答案：d解析：设s1、s2两星体的质量分别为m1、m2，根据万有引力定律和牛顿定律得，对s1有gm1()2r1，解之可得m2，则d正确，a、b、c错误。4(寿光一中20142015学年高一下学期检测)若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动，设其周期为t，引力常量为g，那么该行星的平均密度为()a bc d答案：b解析：设飞船的质量为m，它做圆周运动的半径为行星半径r，则gm()2r，所以行星的质量为m行星的平均密度，b项正确。5(潍坊一中20132014学年高一下学期检测)2003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线，上演“火星冲日”的天象奇观。这是6万年来火星距地球最近的一次，与地球之间的距离只有5576万公里，为人类研究火星提供了最佳时机。如图所示为美国宇航局最新公布的“火星冲日”的虚拟图，则有()a2003年8月29日，火星的线速度大于地球的线速度b2003年8月29日，火星的线速度小于地球的线速度c2004年8月29日，火星又回到了该位置d2004年8月29日，火星还没有回到该位置答案：bd解析：火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动gm可得：v，所以轨道半径较大的火星线速度小，b正确；火星轨道半径大，线速度小，火星运动的周期较大，所以一年后地球回到该位置，而火星则还没有回到，d正确。二、非选择题6经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心(银心)的圆形轨道上运行，这个轨道半径约为3104光年(约等于2.81020m)，转动一周的周期约为2亿年(约等于6.31015s)。太阳做圆周运动的向心力是来自位于它轨道内侧的大量星体的引力，可以把这些星体的全部质量看做集中在银河系中心来处理问题(g6.671011nm2/kg2)用给出的数据来计算太阳轨道内侧这些星体的总质量。答案：3.31041kg解析：假设太阳轨道内侧这些星体的总质量为m，太阳的质量为m，轨道半径为r，周期为t，太阳做圆周运动的向心力来自于这些星体的引力，则gmr故这些星体的总质量为mkg3.31041kg。71969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗在月球上烙下了人类第一只脚印(如图)，迈出了人类征服宇宙的一大步。在月球上，如果阿姆斯特朗和同伴奥尔德林用弹簧秤测出质量为m的仪器的重力为f；而另一位宇航员科林斯驾驶指令舱，在月球表面附近飞行一周，记下时间为t，试回答：只利用这些数据(引力常量g已知)，能否估算出月球的质量？若能，请写出表达式。不能，请说明理由。答案：能，m解析：设月球的质量为m，半径为r，表面的重力加速度为g，根据万有引力定律，有fmgg，根据指令舱做匀速圆周运动的向心加速度就是月球表面的重力加速度，有：ang()2r。则月球的质量可以表示为m。所以，在已知引力常量g的条件下，能利用上式估算出月球的质量。能力提升一、选择题(13题为单选题，4题为多选题)1一物体从某行星表面某高度处自由下落。从物体开始下落计时，得到物体离行星表面高度h随时间t变化的图象如图所示，不计阻力。则根据ht图象可以计算出()a行星的质量b行星的半径c行星表面重力加速度的大小d物体受到行星引力的大小答案：c解析： 根据图象可得物体下落25m，用的总时间为2.5s，根据自由落体公式可求得行星表面的重力加速度，c项正确；根据行星表面的万有引力约等于重力，只能求出行星质量与行星半径平方的比值，不能求出行星的质量和半径，a项和b项错误；因为物体质量未知，不能确定物体受到行星的引力大小，d项错误。2月球与地球质量之比约为180，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕地月连线上某点o做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕o点运动线速度大小之比约为()a16400 b180c801 d64001答案：c解析：月球和地球绕o点做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等。且月球和地球和o点始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期。因此有m2rm2r，所以，线速度和质量成反比，正确答案为c。3.2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”缆线的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。现假设有一“太空电梯”悬在赤道上空某处，相对地球静止，如图所示，那么关于“太空电梯”，下列说法正确的是()a“太空电梯”各点均处于完全失重状态b“太空电梯”各点运行周期随高度增大而增大c“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离的开方成反比d“太空电梯”上各点线速度与该点离地球球心距离成正比答案：d解析：“太空电梯”随地球一起自转，其周期相同，b错；根据vr可知c错，d对；“太空电梯”不处于完全失重状态，a错。4(武汉市部分重点中学20142015学年高一下学期期中联考)如图所示，极地卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极(轨道可视为圆轨道)。若已知一个极地卫星从北纬30的正上方，按图示方向第一次运行至南纬60正上方时所用时间为t，地球半径为r(地球可看做球体)，地球表面的重力加速度为g，引力常量为g。由以上条件可以求出()a卫星运行的周期 b卫星距地面的高度c卫星的质量 d地球的质量答案：abd解析：根据t时间内转过的圆心角可求出周期t；由gm(rh)，可求出卫星距地面的高度h；由gmgr2可求出地球质量m，故abd正确。5有一宇宙飞船到了某行星附近(该行星没有自转运动)，以速度v绕行星表面做匀速圆周运动，测出运动的周期为t，已知引力常量为g，则下列结论正确的是()a该行星的半径为b该行星的平均密度为c该行星的质量为d该行星表面的自由落体加速度为答案：abd解析：v，rgmr，mgr，所以abd正确，c错误。二、非选择题6(临沂市重点中学20132014学年高一下学期联考)进入21世纪，我国启动了探月计划“嫦娥工程”。同学们也对月球有了更多的关注。(1)若已知地球半径为r，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为t，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动