粤教版必修二 万有引力定律的应用 第1课时 作业.docx

粤教版高中物理必修二 3.2万有引力定律的应用 同步测试一、单选题（共8题；共16分）1.两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为f保持质量不变，将它们间的距离增大到3r那么它们之间万有引力的大小将变为（ ） a.fb.3fc.d.2.由于某种原因，人造地球卫星的轨道半径减小了，那么，卫星的（ ） a.速率变小，周期变小b.速率变小，周期变大c.速率变大，周期变大d.速变率大，周期变小3. “神舟九号”与“天宫一号”对接成功，形成“天神”组合体，其轨道可视为圆轨道，轨道离地面高度为地球半径的 ，其向心加速度为a，轨道处的重力加速度为g，线速度为v，周期为t0 ， 已知地球半径为r，地球表面的重力加速度大小为g，则正确的是（ ） a.a= gb.g=0c.v= d.t=2 4.一个物体在地球表面所受的重力为g，则在距地面高度为地球半径的2倍时，所受的引力为（ ） a.b.c.d.5.假如一做圆周运动的人造卫星的轨道半径r增为原来的2倍，则（ ） a.据v=r可知，卫星的线速度将变为原来的2倍b.据f= 可知，卫星所受的向心力减为原来的 c.据f= 可知，地球提供的向心力减为原来的 d.由 =m2r可知，卫星的角速度将变为原来的 倍6.牛顿提出太阳和行星间的引力 后，为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力，也遵循这个规律，他进行了“月-地检验”已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，“月-地检验”是计算月球公转的（ ） a.周期是地球自转周期的 倍b.向心加速度是自由落体加速度的 倍c.线速度是地球自转地表线速度的602倍d.角速度是地球自转地表角速度的602倍7.甲、乙两个质点间的万有引力大小为f，若甲质点的质量不变，乙质点的质量增大为原来的2倍，同时它们间的距离减为原来的 ，则甲、乙两个质点间的万有引力大小将变为（ ） a.b.fc.4fd.8f8.绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，轨道半径越大的卫星，它的（ ） a.线速度越大b.向心加速度越大c.角速度越大d.周期越大二、多选题（共4题；共12分）9.由于空气微弱阻力的作用，人造卫星缓慢地靠近地球，则（ ） a.卫星运动速率减小b.卫星运动速率增大c.卫星运行周期变小d.卫星的向心加速度变大10.同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1 ， 加速度为a1 ， 地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2 ， 第一宇宙速度为v2 ， 地球的半径为r，则下列结果正确的是（ ） a.= b.=（ ）2c.= d.= 11.我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落己知探测器的质量约为1.3103kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2 则此探测器（ ） a.在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9m/sb.悬停时受到的反冲作用力约为2103nc.从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒d.在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度12.“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，被称为“太空110”，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命，假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是（） a.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍b.“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的 倍c.站在赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动d.“轨道康复者”可在高轨道上加速，以实现对低轨道上卫星的拯救三、填空题（共3题；共6分）13.假设地球自转速度达到使赤道上的物体“飘”起（完全失重），估算一下地球上的一天等于_h（地球赤道半径为6.4106m，保留两位有效数字）若要使地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳，地球自转的周期等于_d（天）（g取10m/s2） 14._的发现和_的“按时回归”的意义并不仅仅在于发现了新天体，更重要的是确立了万有引力定律的地位 15.两颗人造卫星a、b绕地球做圆周运动的周期之比为18，则它们的轨道半径之比为_，速度之比为_。 四、解答题（共1题；共5分）16.继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点，经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的创新后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族，这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测，若卡西尼号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为r的土星上空离土星表面高度h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t计算土星的质量和平均密度（万有引力常量为g） 五、综合题（共2题；共20分）17.一颗距离地面高度等于地球半径r0的圆形轨道地球卫星，卫星轨道平面与赤道平面重合，已知地球表面重力加速度为g（1）求出卫星绕地心运动周期t； （2）设地球自转周期为t0 ， 该卫星圆周运动方向与地球自转方向相同，则在赤道上一点的人能连续接收到该卫星发射的微波信号的时间是多少？如图中赤道上的人在b1点时恰可收到在a1点的卫星发射的微波信号 18.已知某星球的半径为r，有一距星球表面高度h=r处的卫星，绕该星球做匀速圆周运动，测得其周期t=2 （1）求该星球表面的重力加速度g； （2）若在该星球表面有一如图的装置，其中ab部分为一长为l=10m并以v=3.2m/s速度顺时针匀速转动的水平传送带，bcd部分为一半径为r=1.0m竖直放置的光滑半圆形轨道，直径bd恰好竖直，并与传送带相切于b点现将一质量为m=1.0kg的可视为质点的小滑块无初速地放在传送带的左端a点上，已知滑块与传送带间的动摩擦因数为=0.5求：质点到b点的速度；质点到达d点时受轨道作用力的大小（注：取 =2） 答案解析部分一、单选题1.【答案】d 【解析】【解答】解：根据万有引力定律得：甲、乙两个质点相距r，它们之间的万有引力为f= ；若保持它们各自的质量不变，将它们之间的距离增大到3r，则甲、乙两个质点间的万有引力f= = ；故选d【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2.【答案】d 【解析】【解答】解：根据万有引力提供圆周运动向心力有： 物体的线速度 ，周期 ，知卫星的半径减小，则线速度增加，周期减小，所以abc错误，d正确故选：d【分析】人造卫星圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力，由此分析周期与速度与半径的关系即可3.【答案】a 【解析】【解答】解：ab、根据重力与万有引力相等可得： 得： 组合体所处位置的重力加速度为：a= = ，故a正确，b错误；c、组合体所处位置的重力提供圆周运动的向心力，则有： 得： ，故c错误；d、由c分析知v= 则： = = ，故d错误故选：a【分析】解：抓住地球表面重力与万有引力相等，用地球表面重力加速度和地球半径表示出地球的质量m，再根据万有引力定律提供圆周运动的向心力求解即可4.【答案】d 【解析】【解答】解：设地球的质量为：m，半径为r，设万有引力常量为g，根据万有引力等于重力，则有： 在距地面高度为地球半径的2倍时：由联立得：f= 故选：d【分析】在地球表面的物体其受到的重力我们可以认为是等于万有引力，设出需要的物理量，列万有引力公式进行比较5.【答案】c 【解析】【解答】解：ad、卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则 g =m2r，解得，卫星的角速度= ，则知当人造卫星的轨道半径r增为原来的2倍时，其角速度减小，变为原来的 倍，根据v=r可知，卫星的线速度将变为原来的 倍，故ad错误b、由g =m ，解得，卫星的线速度 v= ，则知线速度变为原来 倍据f= 可知，卫星所受的向心力减为原来的 倍，故b错误c、据f= 可知，卫星的轨道半径r增为原来的2倍时，其他量不变，则地球提供的向心力减为原来的 ，故c正确故选：c【分析】人造地球卫星的轨道半径增大到原来2倍时，角速度减小，线速度减小，由数学知识分析线速度和向心力的变化根据公式f= 可分析向心力的变化6.【答案】b 【解析】【解答】已知月球绕地球运行轨道半径是地球半径的60倍，月球轨道上一个物体的受到的引力与它在地面附近时受到的引力之比为 ，牛顿时代已经较精确的测量了地球表面的重力加速度 、地月之间的距离和月球绕地球运行的公转周期，根据圆周运动的公式得月球绕地球运行的加速度 ，如果 ，说明拉住月球使它围绕地球运动的力与地球上物体受到的引力是同一种力，故选项b正确。【分析】万有引力定律的应用；本题考查对牛顿“月-地检验”基本思路的理解，分别圆周运动向心加速度公式和万有引力定律两种方式求解。7.【答案】d 【解析】【解答】解：根据万有引力定律公式f= 得，f= =8f，故d正确，a、b、c错误故选：d【分析】根据万有引力定律公式f= 进行判断8.【答案】d 【解析】【解答】解：根据万有引力提供向心力 解得： ， ， ， ，由此可知，轨道半径越大，线速度、加速度、角速度越小，而周期越大，故abc错误、d正确故选：d【分析】根据万有引力提供向心力 ，解得线速度、向心加速度、角速度、周期与轨道半径的关系，讨论即可二、多选题9.【答案】b,c,d 【解析】【解答】解：根据万有引力提供向心力 ，解得： 人造卫星缓慢地靠近地球过程中，r变小，由上式可以看出，速率v变大，周期t变小，加速度a变大故a错误、bcd正确故选：bcd【分析】根据万有引力提供向心力 ，解v、t、a的表达式，根据r减小，判断v、t、a各量如何变化10.【答案】a,d 【解析】【解答】解：ab、同步卫星和地球自转的周期相同，运行的角速度亦相等，则根据向心加速度a=r2可知，同步卫星的加速度与地球赤道上物体随地球自转的向心加速度之比等于半径比，即 = ，故a正确，b错误；cd、同步卫星绕地于做匀速圆周运动，第一宇宙速度是近地轨道上绕地球做匀速圆周运动的线速度，两者都满足万有引力提供圆周运动的向心力即：g =m 由此可得：v= 所以有： = = ，故c错误，d正确故选：ad【分析】卫星运动时万有引力提供圆周运动的向心力，第一宇宙速度是近地轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度，同步卫星运行周期与赤道上物体自转周期相同，由此展开讨论即可11.【答案】b,d 【解析】【解答】a、根据万有引力等于重力 ，可得重力加速度g= ，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2 ， 所以月球表面的重力加速度大小约为g= =1.66m/s2 ， 根据运动学公式得在着陆前的瞬间，速度大小约v= = =3.6m/s，故a错误；b、登月探测器悬停时，二力平衡，f=mg=1.31031.662103n，故b正确；c、从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，有外力做功，机械能不守恒，故c错误；d、根据v= ，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，所以在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度，故d正确；故选：bd【分析】解答本题要知道除重力以外的力对物体做功等于物体机械能的变化量，月球重力加速度约为地球重力加速度的 ，关于万有引力的应用中，常用公式是在地球表面重力等于万有引力，卫星绕地球做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力12.【答案】a,b 【解析】【解答】解：a、根据 得：a= ，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，则“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍故a正确b、根据 得：v= ，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，则“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的 倍故b正确c、因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期，则小于地球自转的周期，所以“轨道康复者”的角速度大于地球自转的角速度，站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动故c错误d、“轨道康复者”要在原轨道上减速，做近心运动，才能“拯救”更低轨道上的卫星故d错误故选：ab【分析】解决本题的关键掌握万有引力等于重力和万有引力提供向心力以及“轨道康复者”处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动三、填空题13.【答案】1.4；365 【解析】【解答】解：根据 得，t= s1.4h当地球的自转周期和公转周期相等时，地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳则地球自转周期为365d故答案为：1.4，365【分析】当赤道物体完全失重时，靠万有引力提供向心力，结合万有引力提供向心力求出物体的周期当地球的自转周期等于公转周期时，地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳14.【答案】海王星；哈雷彗星 【解析】【解答】英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈，万有引力定律计 根据天王星的观测资料，各自独立地利用 算出天王星轨道外面“新”行星的轨道1846 年 9 月 23 日 晚，德国的伽勒在勒维烈预言的位置发现了这颗行星海王星英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了 哈雷慧星 的 轨道，并正确预言了它的回归故答案为：海王星、哈雷彗星【分析】英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈，万有引力定律计 根据天王星的观测资料，各自独立地利用 算出天王星轨道外面“新”行星的轨道1846 年 9 月 23 日 晚，德国的伽勒在勒维烈预言的位置发现了这颗行星海王星英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了 哈雷慧星 的 轨道，并正确预言了它的回归15.【答案】14；21 【解析】【解答】解:根据开普勒行星运动第三定律： ，则 ；根据 可得： ，所以 【分析】人造卫星绕地球做圆周运动，根据万有引力提供向心力，列式解出周期、速度与轨道半径的关系，即可求解四、解答题16.【答案】解：由 =m （r+h） 又t= 得： 由 ，v= 得： 答：土星的质量为 ，平均密度为 【解析】【分析】探测器绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，求出探测器运行的周期由土星的万有引力提供探测器的向心力列方程求出土星的质量，由密度公式求出土星的平均密度五、综合题17.【答案】（1）解：根据万有引力定律可得： 解得： 答：卫星绕地心运动周期t为 （2）解：设人在b1位置刚好看见卫星出现在a1位置，最后在b2位置看到卫星从a2位置消失，oa1=2ob1有a1ob1=a2ob2=/3从b1到b2时间为t则 答：该卫星发射的微波信号的时间是