粤教版必修二 万有引力定律 第1课时 作业.docx

粤教版高中物理必修二 3.1万有引力定律 同步测试一、单选题（共10题；共20分）1.要使两物体间的万有引力减小到原来的 ，下列办法不可采用的是（ ） a.使两物体的质量各减小一半，距离不变b.使两物体间的距离和质量都减为原来的 c.使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变d.使其中一个物体的质量减小到原来的 ，距离不变2.假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（ ） a.地球公转周期大于火星的公转周期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3.若有一星球密度与地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，则该星球质量是地球质量的（ ） a.0.5倍b.3倍c.27倍d.9倍4.设地球自转周期为t，质量为m，引力常量为g，假设地球可视为质量均匀分布的球体，半径为r同一物体在南极和赤道水平面上静止时所受到的支持力之比为（ ） a.b.c.d.5.我国发射的“神舟六号”载人飞船，与“神舟五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是（ ）a.“神舟六号”的速度较小b.“神舟六号”的速度较大c.“神舟六号”的周期更短d.“神舟六号”的周期与“神舟五号”的相同6.某物体在地球表面，受到地球的万有引力为f若此物体受到的引力减小为 ，则其距离地面的高度应为（r为地球半径）（ ） a.rb.2rc.4rd.8r7.按照我国整个月球探测活动的计划，在第一步“绕月”工程圆满完成各项目标和科学探测任务后，将开展第二步“落月”工程，预计在2013年以前完成假设月球半径为r，月球表面的重力加速度为g0 ， 飞船沿距月球表面高度为3r的圆形轨道运动，到达轨道的a点点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点b再次点火进入月球近月轨道绕月球做圆周运动下列判断错误的是( )a.飞船在轨道上的运行速率b.飞船在a点处点火时，动能减小c.飞船从a到b运行的过程中处于完全失重状态d.飞船在轨道绕月球运动一周所需的时间8.关于万有引力定律下列说法中正确的是（ ） a.牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律，因此万有引力定律仅适用于天体之间b.万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用c.由公式f= 可知，当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大d.卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量g的数值9.2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空，已知月球半径为r，若“嫦娥一号”到达距月球表面高为2r处时，地面控制中心将其速度调整为 时恰能绕月球匀速飞行，将月球视为质量分布均匀的球体，则月球表面的重力加速度为（ ） a.b.c.d.10.假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0 ， 赤道的大小为g；地球自转的周期为t，引力常量为g则地球的密度为（ ） a.b.c.d.二、多选题（共3题；共9分）11.人类向宇宙空间发展最具可能的是在太阳系内地球附近建立“太空城”设想中的一个圆柱形太空城，其外壳为金属材料，长1600m，直径200m，内壁沿纵向分隔成6个部分，窗口和人造陆地交错分布，陆地上覆盖1.5m厚的土壤，窗口外有巨大的铝制反射镜，可调节阳光的射入，城内部充满空气，太空城内的空气、水和土壤最初可从地球和月球运送，以后则在太空城内形成与地球相同的生态环境为了使太空城内的居民能如地球上一样具有“重力”，以适应人类在地球上的行为习惯，太空城将在电力的驱动下，绕自己的中心轴以一定的角速度转动如图为太空城垂直中心轴的截面，以下说法正确的有（ ）a.太空城内物体所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心b.人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供c.太空城内的居民不能运用天平准确测出质量d.太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大12.2013年6月13日，“神十”与离地高度343km轨道上的“天宫一号”对接形成组合体，中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功，为建立太空实验室空间站迈出了关键一步设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）a.对接前，“神舟十号”欲追上“天宫一号”，可以在较低轨道上点火加速b.对接后，“天宫一号”的运行周期大于地球同步卫星的周期c.对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度d.今后在“天宫一号”内工作的宇航员因受力平衡而在其中悬浮或静止13.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统设某双星系统a、b绕其连线上的o点做匀速圆周运动，如图所示若aoob，则（ ）a.星球a的质量一定大于b的质量b.星球a的线速度一定大于b的线速度c.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大d.双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大三、填空题（共3题；共5分）14.两颗人造地球卫星运行的角速度之比为1：21：2，则它们的轨道半径之比r1：r2_。若其中一颗卫星由于受到微小的阻力，轨道半径缓慢减小，则该卫星的向心加速度将_（填“减小”或“增大”）。 15.英国物理学家_ 在实验室里利用扭秤装置，通过几个铅球之间万有引力的测量，比较准确的得出了g的数值目前推荐的标准为g=6.671011_（填单位） 16.用卡文迪许扭秤做实验，小球质量m1=0.01kg，大球质量m2=0.5kg，两球心间距为0.05m，两球的万有引力为_n。引力常量g=6.67 nm2/kg2。 四、解答题（共1题；共5分）17.如图所示，火箭内平台上放有测试仪，火箭从地面启动后，以加速度 竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪对平台的压力为启动前压力的 .已知地球半径为r，求火箭此时离地面的高度.（g为地面附近的重力加速度）五、综合题（共2题；共20分）18.已知地球半径为r，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响 （1）推导第一宇宙速度v1的表达式； （2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期t 19.发射地球同步卫星时，先将卫星发射到距地面高度为h的近地圆轨道上，在卫星经过a点时点火实施变轨进入椭圆轨道，最后在椭圆轨道的远地点b点再次点火将卫星送入同步轨道，如图所示已知同步卫星的运动周期为t，地球的半径为r，地球表面重力加速度为g，忽略地球自转的影响求：（1）卫星在近地点a的加速度大小 （2）远地点b距地面的高度 答案解析部分一、单选题1.【答案】b 【解析】【解答】解：a、使两物体的质量各减小一半，距离不变，根据万有引力定律f=g ，可知，万有引力变为原来的 ，故a正确b、使两物体间的距离和质量都减为原来的 ，根据万有引力定律f=g ，可知，万有引力与原来相等，故b错误c、使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变，根据万有引力定律f=g ，可知，万有引力变为原来的 ，故c正确d、使其中一个物体的质量减小到原来的 ，距离不变，根据万有引力定律f=g ，可知，万有引力变为原来的 ，故d正确本题选择不正确的故选：b【分析】根据万有引力定律f=g ，运用比例法，选择符合题意要求的选项2.【答案】d 【解析】【解答】两天体运动均为万有引力提供向心力，即，解得。因此，轨道半径越大、线速度v越小、角速度w越小、周期t越大、向心加速度a越小，而， 可得选线d正确。【分析】掌握万有引力定律求中心天体的质量和密度、环绕天体的线速度、角速度、周期、加速度（高轨低速大周期）；主要利用。3.【答案】c 【解析】【解答】解：万有引力等于重力，即：g =mg，解得：g= ，质量：m= r3 ， 解得：g= r，星球的密度跟地球密度相同，星球的表面重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，所以星球的半径也是地球的3倍，由m= r3可知，星球质量是地球质量的27倍，故abd错误，c正确；故选：c【分析】根据万有引力等于重力，列出等式表示出重力加速度根据密度与质量关系代入表达式找出与星球半径的关系，再求出质量关系4.【答案】a 【解析】【解答】解：在赤道上：g ，可得 在南极： 由式可得： = 故选：a【分析】在赤道上物体所受的万有引力与支持力提供向心力可求得支持力，在南极支持力等于万有引力5.【答案】a 【解析】【解答】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为m，有f=f向f=g f向=m =m2r=m（ ）2r因而g =m =m2r=m（ ）2r=ma解得v= t= =2 = a= 由题中图象可以得到，“神舟六号”载人飞船的轨道半径大于“神舟五号”飞船的轨道半径，再根据可以得到，“神舟六号”载人飞船的线速度较小、角速度较小、周期较大、加速度较小；故选a【分析】根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可6.【答案】a 【解析】【解答】解：根据万有引力定律表达式得：f= ，其中r为物体到地球中心的距离某物体在地球表面，受到地球的万有引力为f，此时r=r，若此物体受到的引力减小为 ，根据f= 得出此时物体到地球中心的距离r=2r，所以物体距离地面的高度应为r故选a【分析】根据万有引力定律的内容（万有引力是与质量乘积成正比，与距离的平方成反比）解决问题7.【答案】d 【解析】【分析】在月球表面附近，万有引力等于重力，在任意轨道，万有引力提供向心力。a、飞船在轨道上，万有引力等于向心力，即，在月球表面，所以错误；b、圆形轨道在a点万有引力等于向心力，在a点减速后，万有引力就会大于向心力，沿椭圆轨道运动，所以飞船在a点处点火后，动能减小；错误c、飞船从a到b运行的过程中处于只受重力，所以处于完全失重状态；错误d、飞船在轨道绕月球运动，在月球表面，所以周期；正确故选d。【点评】中等难度。在天体运动中，万有引力公式及向心力基本公式属于经常用的公式，要熟练掌握。8.【答案】d 【解析】【解答】解：a、牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律，万有引力定律存在于任何物体之间，不是仅适用于天体之间，故a错误，b、万有引力定律存在于任何物体之间，对质量大的和质量小的物体都适用，故b错误；c、当两物体间的距离趋向于零时，万有引力定律公 不再适用，故c错误；d、卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量g的数值，故d正确故选：d【分析】万有引力定律的条件是适用于两质点间的万有引力，自然界中任意两个物体都有万有引力，两物体间相互的万有引力是一对作用力和反作用力9.【答案】c 【解析】【解答】根据 得， 根据万有引力等于重力 得， ，故c正确，abd错误。【分析】万有引力定律及其应用；根据万有引力提供向心力 得出月球的质量，再根据万有引力等于重力 得出月球表面的重力加速度。10.【答案】b 【解析】【解答】解：在两极，引力等于重力，则有：mg0=g ，由此可得地球质量m= ，在赤道处，引力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律，则有：g mg=m ，而密度公式 ，= = ，故b正确，acd错误；故选：b【分析】根据万有引力等于重力，则可列出物体在两极的表达式，再由引力与支持力的合力提供向心力，列式综合可求得地球的质量，最后由密度公式，即可求解二、多选题11.【答案】a,b,d 【解析】【解答】解：a、太空城内物体做匀速圆周运动，向心力指向圆心，故其所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心且向外，故a正确；b、太空城内物体做匀速圆周运动，人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供，故b正确；c、天平的测量原理是等臂杠杆，故太空城内的居民可以运用天平准确测出质量，故c错误；d、等效重力等于向心力，故： ，故太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大，故d正确故选：abd【分析】太空城内物体做匀速圆周运动，支持力提供向心力；以太空城为参考系，人感觉有等效的重力，等于支持力；本题是非惯性系问题，明确太空城内的等效重力等于太空城内物体对地面的压力，结合牛顿第二定律和向心力公式列式研究12.【答案】a,c 【解析】【解答】解：a、对接前，“神舟十号”在较低轨道上点火加速，做离心运动，可以追上“天宫一号”，故a正确b、根据卫星运行周期公式t=2 ，故知半径越大，运行周期越大，所以对接后，“天宫一号”的运行周期小于地球同步卫星的周期，故b错误c、第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度，则对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度故c正确d、神州十号与天宫一号受地球对它们的万有引力作用，绕地球做圆周运动，宇航员也是绕地球做圆周运动，受力不平衡故d错误故选：ac【分析】a、根据万有引力提供向心力及近心运动和离心运动的相关知识即可求解b、天宫一号和神舟十号绕地球做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律比较周期的大小c、第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的环绕地球运动的速度；d、神州十号与天宫一号受地球对它们的万有引力作用，绕地球做圆周运动，受力不平衡13.【答案】b,d 【解析】【解答】解：a、根据万有引力提供向心力m12r1=m22r2 ， 因为r1r2 ， 所以m1m2 ， 即a的质量一定小于b的质量，故a错误b、双星系统角速度相等，根据v=r，且aoob，可知，a的线速度大于b的线速度，故b正确cd、设两星体间距为l，中心到a的距离为r1 ， 到b的距离为r2 ， 根据万有引力提供向心力公式得： = ，解得周期为t= ，由此可知双星的距离一定，质量越大周期越小，故c错误；总质量一定，转动周期越大，双星之间的距离就越大，故d正确故选：bd【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，具有相同的角速度，根据向心力公式判断质量关系，根据v=r判断线速度关系三、填空题14.【答案】:1；增大 【解析】【解答】解:根据万有引力提供向心力g =m2r，得r= ，所以= = 。其中一颗卫星半径减小，它受到的万有引力就会变大，万有引力做向心力，即向心力增大。【分析】根据万有引力提供向心力g m2r ， 计算轨道半径之比根据g ma ， 可知轨道半径减小时，加速度变大15.【答案】卡文迪许；nm2/kg2 【解析】【解答】牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量g的具体值，g的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出，单位为nm2/kg2故答案为：卡文迪许，nm2/kg2【分析】本题考查了物理学史，了解所涉及伟大科学家的重要成就，如高中所涉及到的牛顿、伽利略、开普勒、卡文迪许、库仑等重要科学家的成就要明确16.【答案】1.334 【解析】【解答】根据牛顿的万有引力定律f= ，小球质量m1=0.01kg，大球质量m2=0.5kg，两球心间距为0.05m时的万有引力f代入数据，f=6.67 n.解得f=1.334 n.【分析】此题比较简单，考查对万有引力定律公式的使用，做题时须注意数字的计算。四、解答题17.【答案】解：在地面附近的物体，所受重力近似等于物体受到的万有引力，即mg ，物体距地面一定高度时，万有引力定律中的距离为物体到地心的距离，重力和万有引力近似相等，故此时的重力加速度小于地面上的重力加速度.取测试仪