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【成才之路】2018-2019学年高中物理人教版必修2习题 第6章 万有引力与航天 第3节 Word版含答案

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第六章 第三节基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(吉林长春外国语学校2018-2019学年高一下学期检测)下列关于万有引力的说法，正确的有导学号 00820232( )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 ．万有引力定律是开普勒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，受到的合力都是地球的万有引力D ．F ＝G m 1m 2r 2中，G 是一个比例常数，没有单位答案：C解析：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，故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，故B 错误；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，故C 正确；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 ＝Gm 1m 2r2，得到G 的单位是N·m 2/kg 2。

故D 错误。

2．2019年9月3日，纪念中国人民抗日战争胜利70周年阅兵仪式上，18辆武警反恐突击车组成的白色战车方阵接受检阅。

假设两辆质量各为1×105kg 的战车相距1m 时，它们之间的万有引力相当于导学号 00820233( )A ．一个人的重力量级B ．一个鸡蛋的重力量级C ．一个西瓜的重力量级D ．一头牛的重力量级答案：B解析：由F 引＝G m 1m 2r2得F 引＝0．667N 相当于一个鸡蛋的重力量级。

3．(河北冀州中学2018-2019学年高一下学期检测)宇航员王亚平在“天宮1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。

若飞船质量为m ，距地面高度为h ，地球质量为M ，半径为R ，引力常量为G ，则飞船所在处的重力加速度大小为导学号 00820234( )A ．0B ．GM ＋2C ．GMm ＋2D ．GM h2 答案：B解析：飞船在距地面高度为h 处，由万有引力定律得： GMm ＋2＝mg′解得：g′＝GM ＋2，故选B 。

4．关于引力常量G ，下列说法中正确的是导学号 00820640( ) A ．G 值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B ．引力常量G 的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比C ．引力常量G 在数值上等于两个质量都是1kg 的可视为质点的物体相距1m 时的相互吸引力D ．引力常量G 是不变的，其数值大小与单位制的选择无关 答案：AC解析：利用G 值和万有引力定律不但能“称”出地球的质量，而且可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等，故A 正确；引力常量G 是一个普遍适用的常量，其物理意义是两个质量都是1kg 的质点相距1m 时的相互吸引力，它的大小与所选的单位有关，故B 、D 错误，C 正确。

5．(四川广元市实验中学2018-2019学年高一下学期检测)对于质量为m 1和m 2的两个物体间的万有引力F ＝Gm 1m 2r2，下列说法正确的是导学号 00820235( ) A ．当有第3个物体m 3放入m 1、m 2之间时，m 1和m 2间的万有引力将保持不变 B ．当两物体间的距离r 趋向零时，万有引力趋向无穷大 C ．星球与星球之间才有万有引力，人与人之间没有万有引力D ．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力与反作用力 答案：AD解析：任何两个物体之间均存在万有引力，其大小只与物体的质量和间距有关，故A 对C 错；当物体间距很小时，公式已不再适用，B 错；物体间的相互吸引力是一对作用力与反作用力，D 正确。

二、非选择题6．(太原五中2018-2019学年高一检测)设地球表面的重力加速度为10m/s 2，某同学在地面上用体重计所称体重为500N 。

假如此同学有幸乘坐一艘宇宙飞船，飞行至距离地面高度为1/4地球半径的某处，此时该同学受到的地球引力大小约为________N ；若此同学有幸到距离地面高度为1/16地球半径的宇宙空间站上参观，则在空间站上用体重计所称体重为________N 。

导学号 00820236答案：320 0解析：在地球表面mg ＝G MmR2，在离地面高度等于h 处，mg′＝GMm ＋2，当h ＝14R 时mg′＝1625mg ＝320N 。

在空间站中，由于万有引力全部作为向心力，该同学处于完全失重状态，所以体重计示数为零。

7．(辽宁师大附中2018-2019学年高一下学期检测)如图所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面启动后，以加速度g2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34。

已知地球半径为R ，求火箭此时离地面的高度。

(g 为地面附近重力加速度)导学号 00820237 答案：R解析：在地面附近的物体，所受重力近似等于物体所受到的万有引力。

取测试仪为研究对象，其先后受力如图(甲)(乙)所示，据物体的平衡条件有F N1＝mg 1，g 1＝g ，当升到某一高度时，根据牛顿第二定律有 F N2－mg 2＝m g2，∴F N2＝mg 2＋mg 2＝34mg ，∴g 2＝14g 。

设火箭距地面高度为H ，∴mg 2＝G·Mm ＋2，∴14g ＝gR 2＋2，∴H ＝R 。

能力提升一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)1．(湖北襄阳市2018-2019学年高一下学期期中四校联考)英国《新科学家(New Scientist)》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650－500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R 约45km ，质量M 和半径R 的关系满足M R ＝c22G (其中c 为光速，G 为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为导学号 00820238( )A ．108m/s 2B ．1010m/s 2C ．1012m/s 2D ．1014m/s 2答案：C解析：黑洞实际为一天体，天体表面的物体受到的重力近似等于物体与该天体之间的万有引力，对黑洞表面某一质量为m 的物体有：G Mm R 2＝mg ，又有M R ＝c 22G， 联立解得g ＝c 22R，带入数据得重力加速度的数量级为1012m/s 2，故选C 。

2．据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6．4倍，一个在地球表面重量为600N 的人在这个行星表面的重量将变为960N 。

由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为导学号 00820239( )A ．0．5B ．2C ．3．2D ．4答案：B解析：若地球质量为M 0，则“宜居”行星质量为M ＝6．4M 0，由mg ＝G Mm r 2得：g g′＝M 0r 20·r 2M ＝600960所以rr 0＝600M960M 0＝600×6.4M 0960M 0＝2。

3．1990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16km ，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R ＝6400km ，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导学号 00820240( )A ．400gB ．1400g C ．20g D ．120g 答案：B解析：由g ＝GM R 2，得g′g ＝mR 2Mr 2＝43πr 3ρR 243πR 3ρr 2＝r R ＝1400，∴g′＝1400g 。

4．(合肥一中2018-2019学年高一下学期检测)假设地球是一半径为R 、质量分布均匀的球体。

一矿井深度为d 。

已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。

矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为导学号 00820241( )A ．1－dRB ．1＋d RC ．⎝ ⎛⎭⎪⎫R －d R 2 D ． ⎝ ⎛⎭⎪⎫R R －d 2 答案：A解析：设地球的质量为M ，地球的密度为ρ，根据万有引力定律可知， 地球表面的重力加速度g ＝GM R2 地球的质量可表示为M ＝43πR 3ρ因质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，所以矿井下以(R －d)为半径的地球的质量为 M′＝43π(R －d)3ρ，解得M′＝(R －d R)3M 则矿井底部处的重力加速度g′＝GM′－2所以矿井底部处的重力加速度和地球表面处的重力加速度之比g′g ＝1－dR ，选项A 正确，选项B 、C 、D 错误。

5．目前，中国正在实施“嫦娥一号”登月工程，已知月球上没有空气，重力加速度为地球的16，假如你登上月球，你能够实现的愿望是导学号 00820242( )A ．轻易将100kg 物体举过头顶B ．放飞风筝C ．做一个同地面上一样的标准篮球场，在此打球，发现自己成为扣篮高手D ．推铅球的水平距离变为原来的6倍 答案：AC解析：因为g 月＝16g 地，所以在月球上举100kg 的重物，相当于在地球上举16．7kg 的物体，故A 正确；在月球上弹跳高度是地球上的6倍，故C 正确；根据平抛运动x ＝v 02hg，知D 错；月球上没有空气，故不能放飞风筝，B 错。

二、非选择题6．火星半径为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的1/9。

一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为100kg ，则在火星上其质量为________kg ，重力为________N 。

(g 地＝9．8m/s 2)导学号 00820243答案：100 436解析：地球表面的重力加速度g 地＝GM 地R 2地① 火星表面的重力加速度g 火＝GM 火R 2火②由①②：g 火＝R 2地M 火R 2火M 地·g 地＝22×19×9．8m/s 2＝4．36m/s 2物体在火星上的重力：mg 火＝100×4．36N ＝436N 。

7．(唐山一中2018-2019学年高一下学期调研)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并假设地球质量分布均匀且密度为ρ0。

假若在地球内部距表面深度为h 的某区域存在一半径为r 的球形煤炭矿区，设煤炭密度为ρ(小于ρ0)，则由于该煤炭矿区区域的存在，造成的地球该区域表面重力加速度的变化量的最大值是多少？导学号 00820244答案：4G πr3＋2(ρ0－ρ)解析：根据题意把地球看成由两部分组成即半径为r 的球体和剩余部分，则有： mg 0＝F ＋GmM 1＋2式中F 为地球剩余部分对m 的作用力；M 1为半径为r 的球体质量，应有： M 1＝43πr 3ρ0同理当半径为r 的球体空间存在密度为ρ的煤炭时应有： mg ＝F ＋GmM 2＋2M 2＝43πr 3ρ联立解得：Δg ＝4G πr3＋h2(ρ0－ρ)。

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高中物理人教版必修2练习：第六章 第4讲 万有引力理论的成就 Word版含解析.pdf

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km 和 100 km，运行速率分别为 v1 和 v2.那么，v1 和 v2 的比值为(月球半径取 1 700 km)( )
19
19
18 18
A.18 B. 18 C. 19 D.19
8．两颗行星 A 和 B 各有一颗卫星 a 和 b，卫星轨道接近各自行星的表面，如果两行星的质量
之比为MMAB＝p，两行星半径之比为RRAB＝q，则两个卫星的周期之比TTab为(
学无 止 境
＝
4Gπ2MR3，解得：TTAB＝q qp，故 D 正确，A、B、C 错误．]
9．D [两行星绕太阳运动的向心力均由万有引力提供，所以有 GMr2m＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r＝
ma，解得 v＝
GrM，T＝
4GπM2r3，ω＝
GrM3 ，a＝GrM2 ，根据题意 r 火＞r 地，所以有 T 地
a＝GrM2 ，可知 r 越大，a 越小，D 正确．] 7．C [根据卫星运动的向心力由万有引力提供，有 G(rM＋mh)2＝mr＋v2h，那么卫星的线速度跟其
轨道半径的平方根成反比，则有vv12＝
r＋h2＝ r＋h1
18 19.]
8．D [卫星做圆周运动时，万有引力提供圆周运动的向心力，则有：GMRm2 ＝mR(2Tπ)2，得 T
所以，行星绕太阳运动的周期为 T＝2π
r3 GM.
则两行星绕太阳的公转周期之比为T1＝ T2
rr1233.
t 13.2π
gR2 (R＋h)3
解析 在地球表面 mg＝GRM2m
学无 止 境
在轨道上(RG＋Mhm)2＝m(R＋h)4Tπ22
所以 T＝2π (RG＋Mh)3＝2π
故 n＝Tt ＝2tπ
gR2 (R＋h)3
2018学年度高一物理(人教版)必修二 第六章 万有引力与航天 单元测试(含答案及解析)

2018学年度高一物理(人教版)必修二 第六章 万有引力与航天 单元测试(含答案及解析)

2018学年高一物理（人教版）必修2单元测试第六章万有引力与航天一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）1. 下列说法中正确的是（）A. 万有引力、电磁相互作用是远（长）程力，强相互作用、弱相互作用是近（短）程力B. 物体的重心一定在物体的几何中心C. 地球表面的重力加速度随纬度增大而减小，在南、北两极重力加速度最小D. 重力的方向总是指向地心【答案】A【解析】【详解】试题分析：万有引力、电磁相互作用是远（长）程力，强相互作用、弱相互作用是近（短）程力，A正确；质量分布均匀、形状规则的物体的重心在物体的几何重心，B错误；地球表面的重力加速度随纬度增大而增大，在南、北两极重力加速度最大，C错误；重力的方向是竖直向下，D错误．考点：重心、力的概念及其矢量性【名师点睛】重力的方向是竖直向下，质量分布均匀、形状规则的物体的重心在物体的几何重心，重力加速度从赤道向两极逐渐增大．2. 万有引力常量G的单位是（）A. N•kg2/m2B. kg2/N•m2C. N•m2/kg2D. m2/N•kg2【答案】C【解析】【详解】万有引力定律F=G，公式中，质量m的单位为kg，距离r的单位为m，引力F的单位为N，由公式推导得出，G的单位为N•m2/kg2．故C正确，ABD错误；故选C．3. 轨道平面与赤道平面夹角为90°的人造地球卫星被称为极地轨道卫星，它运行时能到达南北极区的上空，需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星等都采用这种轨道如图，若某颗极地轨道卫星从北纬45°的正上方按图示方向首次运行到南纬45°的正上方用时45分钟，则（）A .该卫星运行速度一定小于7.9km/sB. 该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径之比为1：4C. 该卫星加速度与同步卫星加速度之比为2：1D. 该卫星的机械能一定小于同步卫星的机械能 【答案】AB 【解析】【分析】根据题意求出卫星的周期，卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律求出线速度、轨道半径、加速度，然后分析答题。

2019【成才之路】高中物理 第六章 万有引力与航天 第五节 宇宙航行练习 新人教版必修2.doc

2019【成才之路】高中物理 第六章 万有引力与航天 第五节 宇宙航行练习 新人教版必修2.doc

【成才之路】高中物理第六章万有引力与航天第五节宇宙航行练习新人教版必修2基础夯实1．(广东滨河中学08～09学年高一下学期期中)地球同步卫星与静止在地赤道上的物体比较，下列物理量相同的是()A．线速度B．角速度C．向心加速度D．周期答案：BD2．随着“天宫”计划的实施，我国的航天员人数及航天员在太空中停留的时间逐渐增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节．下列器材最适合航天员在轨道舱中锻炼时使用的是()A．哑铃B．弹簧拉力器C．单杠D．徒手跑步机答案：B解析：跳出思维定势是解决本题的关键．大多数的运动器材是靠自身或运动者的“重量”发挥作用的，一到“失重”的环境它们就完全派不上用场，而“太空”正是这样一个环境——在太空中的一切物体处于完全失重状态．3．(蚌埠二中09～10学年高一下学期期中)2008年9月25日至28日，我国成功实施了“神舟”七号载人飞船航天飞行．在刘伯明、景海鹏的配合下，翟志刚顺利完成了中国人的第一次太空行走.9月27日19时24分，“神舟”七号飞行到31圈时，成功释放了伴飞小卫星，通过伴飞小卫星可以拍摄“神舟”七号的运行情况．若在无牵连情况下伴飞小卫星与“神舟”七号保持相对静止，下列说法中正确的是()A．伴飞小卫星与“神舟”七号飞船绕地球运动的角速度相同B．伴飞小卫星绕地球沿圆轨道运动的速度比第一宇宙速度大C．霍志刚在太空行走时的加速度和地面上的重力加速度大小相等D．霍志刚在太空行走时不受地球的万有引力作用，处于完全失重状态答案：A4．(2009年青岛模拟)据美国媒体报道，美国和俄罗斯的两颗通信卫星于2009年2月11日在西伯利亚上空相撞，这是人类有史以来的首次卫星在轨碰撞事件．碰撞发生的地点位于西伯利亚上空490英里(约790公里)，比国际空间站的轨道高270英里(约434公里)．若两颗卫星的运行轨道均可视为圆轨道，下列说法正确的是()A．碰撞后的碎片若受到大气层的阻力作用，轨道半径将变小，则有可能与国际空间站相撞B．在碰撞轨道上运行的卫星，其周期比国际空间站的周期小C．美国卫星的运行周期大于俄罗斯卫星的运行周期D．在同步轨道上，若后面的卫星一旦加速，将有可能与前面的卫星相撞答案：A5．(山东平度一中08～09学年高一下学期模块检测)2009年美国航天局成功发射了开普勒探测器，以完成寻找太阳系外类地可居住行星的任务．已知它围绕太阳做匀速圆周运动的周期约为372.5天，则开普勒探测器与地球相比()A．离太阳的距离较近B．围绕太阳运行的线速度较小C．围绕太阳运行的角速度较大D．围绕太阳运行的向心加速度较大答案：B解析：因为探测器的周期比地球大，所以它离太阳的距离较远，其角速度、向心加速度、线速度较地球小．6．在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是________．当飞行器的速度等于或大于________km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球．在地面附近发射一个飞行器，要使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或________km/s，这个速度叫做________．答案：椭圆11.2大于16.7第三宇宙速度(逃逸速度)7．我国已启动月球探测计划“嫦娥工程”，如图为设想中的“嫦娥1号”月球探测器飞行路线示意图．(1)在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(2)结合图中信息，通过推理，可以得出的结论是( )①探测器飞离地球时速度方向指向月球②探测器经过多次轨道修正，进入预定绕月轨道③探测器绕地球的旋转方向与绕月球的旋转方向一致④探测器进入绕月轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④答案：(1)减小 (2)D解析：(1)根据万有引力定律F ＝G Mm r 2，当距离增大时，引力减小； (2)由探测器的飞行路线可以看出：探测器飞离地球时指向月球的前方，当到达月球轨道时与月球“相遇”，①错误；探测器经多次轨道修正后，才进入预定绕月轨道，②正确；探测器绕地球旋转方向为逆时针方向，绕月球旋转方向为顺时针方向，③错误；探测器进入绕月轨道后，运行半径逐渐减小，直至到达预定轨道，④正确．8．(上海市交大附中08～09高一下学期期中)2009年4月5日，朝鲜中央通讯社发表声明宣布，朝鲜当天上午在位于舞水端里的卫星发射基地成功发射了一枚火箭，顺利将“光明星2号”试验通信卫星送入轨道．国际社会对此广泛关注．美国军方5日说，朝鲜当天发射的“卫星”未能进入轨道，发射物各节全部坠海；韩国政府方向作类似表述；俄罗斯外交部发言人涅斯捷连科5日表示，俄方已确认朝鲜发射卫星的事实，并呼吁有关方面在这一问题的评价上保持克制．假如该卫星绕地球运行且轨道接近圆形，卫星运行周期为T ，试求卫星距离地面的高度．(已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g )答案：h ＝(gR 2T 2/4π2)13－R解析：对地球上的物体m 1，m 1g ＝Gm 1M /R 2对卫星m 2，Gm 2M /(R ＋h )2＝4π2m 2(R ＋h )/T 2解之得：h ＝(gR 2T 2/4π2)13－R 能力提升1．关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是( )A ．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B ．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播C ．它以第一宇宙速度运行D ．它运行的角速度与地球自转角速度相同答案：D解析：从G Mm r 2＝m v 2r 得r ＝GM v 2轨道半径与卫星质量无关．同步卫星的轨道平面必须与赤道平面重合，即在赤道上空运行，不能在北京上空运行，第一宇宙速度是卫星在最低圆道上运行的速度，而同步卫星是在高轨道上运行，其运行速度小于第一宇宙速度．所谓“同步”就是卫星保持与地面赤道上某一点相对静止，所以同步卫星的角速度与地球自转角速度相同．2．2001年3月23日“和平”号空间站完成了它的历史使命，坠落在浩瀚的南太平洋．“和平”号空间站是20世纪质量最大，寿命最长，载人最多，技术最先进的航天器，它在空间运行长达15年，下面有关“和平”号空间站坠落过程的说明正确的是( )A ．“和平”号空间站进入较稠密大气层时，将与空气摩擦，空气阻力大大增加B ．“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是直线C ．“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是曲线D ．“和平”号空间站在进入大气层前，高度降低，速度变大答案：ACD解析：由F 引＝F 向得v ＝GM r则高度降低，运动轨道半径减小，速度变大，进入大气层，空间站所受空气阻力大大增加，将沿着曲线坠落，不可能沿直线行进．3．(江西金溪一中08～09学年高一下学期期中)几十亿年来，月球总是以同一面对着地球，人们只能看到月貌的59%，由于在地球上看不到月球的背面，所以月球的背面蒙上了一层十分神秘的色彩．试通过对月球运动的分析，说明人们在地球上看不到月球背面的原因是( )A．月球的自转周期与地球的自转周期相同B．月球的自转周期与地球的公转周期相同C．月球的公转周期与地球的自转周期相同D．月球的公转周期与月球的自转周期相同答案：D4．(四川绵阳南山中学08～09学年高一下学期期中)如图所示，卫星A、B、C在相隔不远的不同轨道上，以地球为中心做匀速圆周运动，且运动方向相同．若在某时刻恰好在同一直线上，则当卫星B经过一个周期时，下列关于三个卫星的位置说法中正确的是()A．三个卫星的位置仍在一条直线上B．卫星A位置超前于B，卫星C位置滞后于BC．卫星A位置滞后于B，卫星C位置超前于BD．由于缺少条件，无法比较它们的位置答案：B解析：卫星的轨道半径越大，其周期越长所以B项正确．5．(安徽潜山中学08～09学年高一下学期期中)2006年2月10日，如图所示的图形最终被确定为中国月球探测工程形象标志，它以中国书法的笔触，抽象地勾勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测的终极梦想，一位敢于思考的同学，为探月宇航员设计了测量一颗卫星绕某星球表面做圆周运动的最小周期的方法：在某星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，若物体只受该星球引力作用，忽略其他力的影响，物体上升的最大高度为h，已知该星球的直径为d，如果在这个星球上发射一颗绕它运行的卫星，其做圆周运动的最小周期为()A.πv 0dh B.2πv 0dh C.πv 0d h D.2πv 0d h答案：B解析：v 20＝2g ′h ，∴g ′＝v 202h， 又mg ′＝m 4π2T 2·d 2，∴T ＝2πv 0dh . 6．随着科学技术的发展，人类已经实现了载人航天飞行，试回答下列问题：(1)载人航天飞船做近地飞行时的速度约为________km/s(已知地球半径R 地＝6400km ，地球表面重力加速度g ＝10m/s 2)．(2)为了使飞船达到上述速度需有一个加速过程，在加速过程中，宇航员处于________状态．人们把这种状态下的视重与静止在地球表面时的重力的比值用k 表示，则k ＝________(设宇航员的质量为m ，加速过程的加速度为a )选择宇航员时，要求他对这种状态的耐受力值为4≤k ≤12，说明飞船发射时的加速度值的变化范围为________．(3)航天飞船进入距地球表面3R 地的轨道绕地球做圆周运动时，质量为64kg 的宇航员处于______状态，他的视重为________N ；实际所受重力为________N.答案：(1)8 (2)超重 g ＋a g3g ～11g (3)完全失重 0 40 解析：(1)载人飞船近地飞行时，轨道半径近似等于地球半径，万有引力近似等于在地面表面的重力，提供其运行的向心力，mg ＝m v 2R 地，故v ＝gR 地＝10×6.4km/s ＝8km/s.(2)设在飞船向上加速过程中宇航员受支持力F N ，由牛顿第二定律F N －mg ＝ma ，得F N＝m (g ＋a )>mg ，宇航员处于超重状态，k ＝F N mg ＝a ＋g g，由题意4≤k ≤12，所以有3g ≤a ≤11g . (3)航天飞船在绕地球做匀速圆周运动时，重力完全用来提供向心力，宇航员处于完全失重状态，视重(对座椅的压力)为零，其实际所受重力也因离地高度增加而减少，为G ′＝mg (R R ＋h)2＝116mg ＝40N. 7．(2009·潍坊)我国的“嫦娥奔月”月球探测工程已经启动，分“绕、落、回”三个发展阶段：在2007年发射一颗绕月球飞行的卫星在2012年前后发射一颗月球软着陆器；在2017年前后发射一颗返回式月球软着陆器，进行首次月球样品自动取样并安全返回地球，设想着陆器完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到围绕月球做圆周运动的轨道舱，其过程如图所示．设轨道舱的质量为m ，月球表面的重力加速度为g ，月球的半径为R ，轨道舱到月球中心的距离为r ，引力常量为G ，则试求：(1)月球的质量；(2)轨道舱的速度和周期．答案：(1)gR 2G (2)R g r 2πr R rg解析：(1)设月球的质量为M ，则在月球表面G Mm ′R 2＝m ′g 得月球质量M ＝gR 2G .(2)设轨道舱的速度为v ，周期为T ，则G Mm r 2＝m v 2r ，得v ＝R grG Mm r 2＝m 4π2T 2r ，T ＝2πr R rg .。

高中物理第六章万有引力与航天4万有引力理论的成就习题新人教版必修2(2021年整理)

高中物理第六章万有引力与航天4万有引力理论的成就习题新人教版必修2(2021年整理)

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4 万有引力理论的成就对点训练知识点一计算天体的质量1．已知引力常量G＝6。

67×10－11N·m2/kg2，重力加速度g取9.8m/s2，地球半径R＝6.4×106m，则可知地球质量的数量级是( )A．1018kgB．1020kgC．1022kgD．1024kg2．已知引力常量为G,则根据下面的哪组数据可以算出地球的质量（）A．月球绕地球运行的周期T1及月球中心到地球中心的距离R1B．地球绕太阳运行的周期T2及地球中心到太阳中心的距离R2C．地球绕太阳运行的速度v及地球中心到太阳中心的距离R2D．地球表面的重力加速度g及地球中心到太阳中心的距离R23．如果我们能测出月球表面的重力加速度g、月球的半径R和月球绕地球运转的周期T,就能根据万有引力定律“称量”月球的质量了．已知引力常量为G，用M表示月球的质量，则下列各式正确的是( )A．M＝错误!B．M＝错误!C．M＝错误!D．M＝错误!4．（多选)英国物理学家卡文迪许测出了引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”．若已知引力常量为G,地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为T1（地球自转周期）,一年的时间为T2（地球公转的周期)，地球中心到月球中心的距离为L1，地球中心到太阳中心的距离为L2，可估算出( )A．地球的质量m地＝错误!B．太阳的质量m太＝错误!C．月球的质量m月＝错误!D．月球、地球及太阳的密度知识点二计算天体的密度5．如图L6－4－1所示是美国的“卡西尼号”探测器经过长达7年的“艰苦”旅行，进入绕土星飞行的轨道．若“卡西尼号”探测器在半径为R的土星上空离土星表面高为h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度ρ的表达式正确的是( ）图L6－4－1A．M＝错误!,ρ＝错误!B．M＝错误!，ρ＝错误!C．M＝错误!，ρ＝错误!D．M＝错误!，ρ＝错误!知识点三发现未知天体6．科学家们推测，太阳系有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和地球的公转周期相等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7．(多选）土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群,可以测量环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断（) A．若v∝R，则该层是土星的一部分B．若v2∝R，则该层是土星的卫星群C．若v∝错误!，则该层是土星的一部分D．若v2∝错误!，则该层是土星的卫星群综合拓展8．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，在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常量为G.地球的密度为( ）A。