当前位置：文档之家 › 高一物理万有引力定律及天体运动补充作业

高一物理万有引力定律及天体运动补充作业

  • 格式：doc
  • 大小：207.00 KB
  • 文档页数：7

万有引力定律及天体运动补充作业 1．2006年10月18日， 世界首位女“太空游客”安萨里乘坐“联盟号”飞船，成功飞入太空，她在国际空间站逗留了9天，安萨里参与欧洲航天局的多项重要实验， 国际空间站是进行各种实验的场所，所用仪器都要经过精选，下列仪器仍然可以在空间站中使用的有( ) A．水银气压计 B．天平 C．摆钟 D．多用电表 2．在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，则（ ）

A．卫星运动的速度为gR2 B．卫星运动的周期为gR/24

C．卫星运动的加速度为21g D．卫星的动能为21mgR 3．太阳系中的第二大行星——土星的卫星众多，目前已发现达数十颗。下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数。则两卫星相比较，下列判断正确的是（ ）

卫星 距土星的距离／km 半径/km 质量/kg 发现者 发现日期 土卫五 527000 765 2.49×1021 卡西尼 1672 土卫六 1222000 2575 1.35×1023 惠更斯 1655

A．土卫五的公转周期更小 B．土星对土卫六的万有引力更大 C．土卫五的公转角速度小 D．土卫五的公转线速度小 4．2003年8月29日，火星、地球和太阳处于三点一线上，上演了“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5 576万公里，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（ ） A．2003年8月29日，火星的线速度大于地球的线速度 B．2003年8月29日，火星的加速度大于地球的加速度 C．2004年8月29日，必将产生下一个“火星冲日” D．火星离地球最远时，火星、太阳、地球三者必在一条直线上 5．“神舟”六号载人飞船在运行中，因受高空稀薄空气的阻力作用，绕地球运转的轨道会慢慢改变。每次测量中飞船的运动可近似看作圆周运动。某次测量飞船的轨道半径为r1，后来变为r2，r2轨道上绕地球运动的周期，则 （ ） A．Ek2＜Ek1，T2＜T1 B．Ek2＜Ek1，T2＞T1 C．Ek2＞Ek1，T2＜T1 D．Ek2＞Ek1，T2＞T1 6． “探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是（ ） A．天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比

第3题图 地球 春分点 火星 双鱼座

太阳

水

瓶座 B．两颗卫星的线速度一定相等 C．天体A、B的质量一定相等 D．天体A、B的密度一定相等 7．已知某天体的第一宇宙速度为8 km/s，则高度为该天体半径的宇宙飞船的运行速度为（ ）

A．22km/s B．4 km/s C．42 km/s D．8 km/s 9．2007年4月24日，瑞士天体物理学家斯蒂芬妮·尤德里(右)和日内瓦大学天文学家米歇尔·迈耶（左）拿着一张绘制图片，图片上显示的是在红矮星581（图片右上角）周围的行星系统。这一代号“581c”的行星距离地球约190万亿公里，正围绕一颗比太阳小、温度比太阳低的红矮星运行。现已测出它的质量约是地球的6倍，其表面重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，则该行星的半径和地球的半径之比为（ ）

A. 152 B. 1:1 C. 215 D. 无法确定 10．组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率．如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动．由此能得到半径为R、密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T．下列表达式中正确的是 （ ）

A．T=2πGMR/3 B．T=2πGMR/33 C．T=G/ D．T=G/3 11．人造地球卫星可以绕地球做匀速圆周运动，也可以沿椭圆轨道绕地球运动。对于沿椭圆轨道绕地球运动的卫星，以下说法正确的是 （ ） A．近地点速度一定大于7.9 km/s B．近地点速度一定在7.9 km/s－11.2 km/s之间 C．近地点速度可以小于7.9 km/s D．远地点速度一定小于在同高度圆轨道上的运行速度

12．已知物体从地球上的逃逸速度（第二宇宙速度）v2=EERGM2，其中G、ME、RE

分别是引力常量、地球的质量和半径。已知G=6.67×10-11 N·m2/kg2，c=3.0×108 m/s。根据以上信息，完成下列问题： （1）逃逸速度大于真空中光速的天体叫做黑洞，设某黑洞的质量等于太阳的质量M=2.0×1030 kg，则它的可能最大半径为______________m（结果保留一位有效数字） （2）在目前天文观测范围内，物质的平均密度为10-27 kg/m3，如果认为我们的宇宙是这样一个均匀大球体，其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c，因此任何物体都不能脱离宇宙，则宇宙的半径至少为______________（写出表达式） 13．2005年10月12日上午9时，“神州”六号载人飞船发射升空。火箭点火起飞，588秒后，飞船与火箭分离，准确入轨，进入椭圆轨道运行。飞船飞行到第5圈实施变轨，进入圆形轨道绕地球飞行。 设“神州”六号飞船质量为m，当它在椭圆轨道上运行时，其近地点距地面高度为h1，飞船速度为v1，加速度为a1；在远地点距地面高度为h2，飞船速度为v2.已知地球半径为R（如图所示），求飞船 （1）由远地点到近地点万有引力所做的功 （2）在远地点的加速度a2

14．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穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间2004年6月30日（北京时间7月1日）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h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t.试计算土星的质量和平均密度。

15． 2005年10月12日，我国成功发射了“神州”六号载人飞船。这是继2003年10月15日神舟五号载人飞船成功发射之后，人类探索太空历史上的又一次重要成就。这次执行任务的长二F型运载火箭，全长58.3 m，起飞质量为479.8 t，刚起飞时，火箭竖直升空，航天员费俊龙、聂海胜有较强的超重感，仪器显示他们对座舱的最大压力达到他们体重的5倍。飞船入轨之后，在115.5 h内环绕地球飞行77圈，将飞船的轨道简化为圆形，求 （1）点火发射时，火箭的最大推力。（g取10m/s2，结果保留两位有效数字） （2）飞船运行轨道与地球同步卫星轨道的半径之比（可以保留根号）

R h1 h2 16．如图所示为宇宙中一恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行轨道近似为圆，天文学家观测得到A行星运动的轨道半径为R0，周期为T0。 （1）中央恒星O的质量是多大？ （2）长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总有一些偏离，且周期性的每隔t0时间发生一次最大的偏离，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B（假设其运行轨道与A在同一平面内，且与A的绕行方向相同），它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离。根据上述现象和假设，你能对未知行星B的运动得到哪些定量的预测？

考点精炼参考答案 1．D 国际空间站绕地球作圆周运动， 处于失重状态. 水银气压计利用空气压力与水银柱重力平衡测定气压， 故水银气压计无法使用; 天平利用两侧重力平衡测定质量， 故天平无法使用; 摆钟摆动的动力为重力， 故摆钟无法使用; 多用电表与重力无关， 故仍可使用。

2．B（根据向心力和万有引力公式得：RvmRMmG2)2(22，mgRMmG2可得卫星的

动能为41mgR，卫星运动的速度为2gR，卫星运动的加速度为41g，卫星运动的周期为gR/24。） 3．AB（2RMmGF可得土星对土卫六的万有引力更大；有开普勒定律得：CTR23，可知土卫五的公转周期更小；根据3RGM可知土卫五的公转角速度大；根据R

GMv

土卫五的公转线速度大。） 4．D 万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得rvmmarMmG22，可以确定，离太阳越远向心加速度和线速度都越小，故AB都不正确；由题干提供的信息“这是6万年来火星距地球最近的一次”，可知C选项不正确。故正确答案为D。

5．C （由22224TmrrvmrMmG可知，C正确）

6．AD （由224TmRmg知，A正确；由2224TRRv，因两颗天体半径R不确定，故B不正确。由2224TmRRMmG知，C不正确；由23GTVM得D正确。故选AD） 7．C（天体的第一宇宙速度设为v1，有GMm/R2=mv12/R，宇宙飞船运行速度设为v2，有GMm/（2R）2=mv22/2R，解两式得v2=42 km/s，故选项C正确） 8．AD（若该环是土星的一部分，由v=Rω，则v∝R；若该环是土星的卫星群，由GMm/R2=mv2/R，则v2∝1/R。故选项AD 正确。） 9．A解析：由星球表面处的重力近似等于万有引力，可得：2MmGmgR，可得：

2MgR。61.66151.62MRgRMg行地

10．AD（如果万有引力不足以充当向心力，星球就会解体，据万有引力定律和牛顿第二定律得：G2224TmRMmR 得T=2πGMR3，又因为M=34πρR3，所以T=G3） 11．CD（本题考查学生对第一宇宙速度的理解，以及对卫星能沿椭圆轨道运动条件的理解。本题极易错选A）

12．（1）3×103；（2）Gc83

合集下载

万有引力定律 达标作业-2021-2022学年高一下学期物理教科版(2019)必修第二册

万有引力定律 达标作业-2021-2022学年高一下学期物理教科版(2019)必修第二册

3.2万有引力定律 达标作业（解析版）1．我国于2011年发射了“天宫一号”目标飞行器，之后发射的“神舟九号”、“神舟十号”飞船相继与之成功对接。

2013年6月，“神舟十号”飞船与“天宫一号”成功对接后，航天员王亚平在“天宫一号”舱内授课，演示了小球做匀速圆周运动（如图甲所示）。

在对接前“天宫一号”的轨道半径比“神舟十号”的轨道半径大，它们都做匀速圆周运动（如图乙所示）。

“神舟十号”在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M ，地球的半径为R ，“神舟十号”的质量为m ，离地面的高度为h ，引力常量为G ，则地球对“神舟十号”的万有引力大小为（ ）A ．2Mm G RB ．2Mm G hC ．2()Mm G R h +D ．Mm G R h + 2．地球质量大约是月球质量的81倍，一个飞行器在地球与月球之间。

当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为（ ）A ．9∶1B ．1∶9C ．81∶1D ．27∶1 3．下列关于天体运动的说法中，正确的是（ ）A ．所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上B ．地心说代表人物哥白尼认为地球是宇宙的中心，其他星球都环绕地球运动C ．牛顿由于测出了引力常量而成为第一个计算出地球质量的人D ．地球绕太阳公转时，在近日点运行速率最小，在远日点速率最大4．两个质量相等的质点之间的万有引力为F ，若保持它们之间的距离不变，使它们的质量都减半，则它们之间的万有引力变为（ ）A ．4FB ．12FC ．14FD ．116F 5．关于万有引力122Gm m F r =，下列说法正确的是（ ） A ．公式中的G 是一个常数，可通过实验测得B ．万有引力定律是卡文迪许在总结前人研究成果的基础上发现的C ．1m 、2m 受到的万有引力是一对平衡力D ．若两物体的质量不变，距离减小到原来的一半，它们间的万有引力也变为原来的一半6．关于引力常量G ，下列说法中正确的是（ ）A ．G 是一个没有单位的比例常数，它的数值是人为规定的B ．在国际单位制中，G 在数值上等于两个质量都是1kg 的物体相距1m 时的相互作用力C ．在不同的星球上，G 的数值不一样D ．在不同的单位制中，G 的数值是相同的7．下列关于万有引力定律F ＝G 122m m r 的说法，正确的是（ ） A ．开普勒通过研究行星运动的规律发现了万有引力定律B ．牛顿通过地—月引力计算首先推算出了引力常量C ．万有引力定律中引力常量G 的单位是N·m 2/kg 2D ．研究微观粒子之间的相互作用时万有引力不能忽略8．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就。

新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律作业含解析新人教版必修第二册

新教材高中物理第七章万有引力与宇宙航行2万有引力定律作业含解析新人教版必修第二册

万有引力定律合格考训练25分钟·满分60分一、选择题(本题共8小题，每题6分，共48分)1．(2021·山东省烟台市高一调研)下列现象中，不属于由万有引力引起的是( C ) A．银河系球形星团聚集不散B．月球绕地球运动而不离去C．电子绕核旋转而不离去D．树上的果子最终总是落向地面解析：银河系球形星团靠星球之间的万有引力作用而聚集不散，故A不符合题意；月球受到地球的吸引力提供向心力，而绕地球做圆周运动不离去，故B不符合题意；电子受到原子核的吸引力而绕核旋转不离去，不是万有引力，故C符合题意；树上的果子由于受到地球的吸引而最终总是落向地面，属于万有引力作用，故D不符合题意。

2．(2021·黄梅国际育才高级中学高一月考)第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律。

下列有关万有引力定律的说法中正确的是( A )A．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆B．太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星C．库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D．牛顿在发现万有引力定律的过程中没有利用牛顿第三定律的知识解析：根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳的运动都是椭圆，故A正确；太阳与行星间的引力就是万有引力，万有引力适用于一切天体之间，故B错误；万有引力常量G 是由卡文迪什在实验室中首次准确测量出来的，故C错误；在发现万有引力定律的过程中，牛顿应用了牛顿第三定律的规律，故D错误。

3．(2021·宁夏银川市银川一中高一期末)如图所示，是力学中的三个实验装置。

这三个实验共同的物理方法是( C )A．极限的方法B．控制变量的方法C．放大的方法D．等效的方法解析：桌面受力形变时，微小形变借助于光的反射放大来体现。

玻璃瓶受力形变时，通过细管借助于液体体积变化来放大液面上升高度。

而测万有引力常数时，借助于光的反射来放大转动的角度。

人教版高一物理下册 万有引力与宇宙专题练习(word版

人教版高一物理下册 万有引力与宇宙专题练习(word版

一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）1．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，第二步是“落月”工程。

已在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g 0，飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A 点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B 时再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动。

下列判断正确的是（ ）A ．飞船在轨道Ⅰ上的运行速率0g R v =B ．飞船在A 点处点火变轨时，速度增大C ．飞船从A 到B 运行的过程中加速度增大D ．飞船在轨道Ⅲ绕月球运动一周所需的时间02πR T g =【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】A ．飞船在轨道Ⅰ上，月球的万有引力提供向心力22(4)4Mm v G m R R= 在月球表面的物体，万有引力等于重力，得002Mm Gm g R = 解得0g R v =故A 正确；B ．在圆轨道实施变轨成椭圆轨道远地点是做逐渐靠近圆心的运动，要实现这个运动必须万有引力大于飞船所需向心力，所以应给飞船减速，从而减小所需的向心力，则变轨时速度减小，故B 错误；C ．飞船在轨道Ⅱ上做椭圆运动，根据牛顿第二定律可知2MmG mar=因A到B的过程距离r变小，则加速度逐渐增大，故C正确；D．对近月轨道的卫星有2024mg m RTπ=解得2πRTg=故D正确。

故选ACD。

2．三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。

已知地球自转周期为T1，B的运行周期为T2，则下列说法正确的是（）A．C加速可追上同一轨道上的AB．经过时间12122()T TT T-，A、B相距最远C．A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度D．在相同时间内，A与地心连线扫过的面积大于B与地心连线扫过的面积【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A．卫星C加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上同一轨道上的A点，故A错误；B．卫星A、B由相距最近到相距最远，圆周运动转过的角度差为π，所以可得B At tωωπ-=其中BB2Tπω=，AA2Tπω=则经历的时间12122()TTtT T=-C ．根据万有引力提供向心力，可得向心加速度2GMa r =可知AC 的向心加速度大小相等，且小于B 的向心加速度，故C 正确； D ．绕地球运动的卫星与地心的连线在相同时间t 内扫过的面积12S vt r =⋅由万有引力提供向心力，可知22GMm v m r r= 解得12S vt r =⋅=可知，在相同时间内，A 与地心连线扫过的面积大于B 与地心连线扫过的面积，故D 正确。

高一下册物理 万有引力与宇宙单元练习(Word版 含答案)

高一下册物理 万有引力与宇宙单元练习(Word版 含答案)

一、第七章 万有引力与宇宙航行易错题培优（难）1．在太阳系外发现的某恒星a 的质量为太阳系质量的0.3倍，该恒星的一颗行星b 的质量是地球的4倍，直径是地球的1.5倍，公转周期为10天．设该行星与地球均为质量分布均匀的球体，且分别绕其中心天体做匀速圆周运动，则（ ） A ．行星b 的第一宇宙速度与地球相同B ．行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度C ．如果将物体从地球搬到行星b 上，其重力是在地球上重力的169D ．行星b 与恒星a 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A ．当卫星绕行星表面附近做匀速圆周运动时的速度即为行星的第一宇宙速度，由22Mm v G m R R= 得v =M 是行星的质量，R 是行星的半径，则得该行星与地球的第一宇宙速度之比为v v 行地：=故A 错误；B ．行星b 绕恒星a 运行的周期小于地球绕太阳运行的周期；根据2Tπω= 可知，行星b 绕恒星a 运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度，选项B 正确； C ．由2GMg R =，则 22169M R g g M R =⨯=行地行地地行：则如果将物体从地球搬到行星b 上，其重力是在地球上重力的169，则C 正确； D ．由万有引力提供向心力：2224Mm G m R R Tπ= 得：2324GMT R π= 则22b 33220.310==360ab a R M T R M T 日日地地⨯ 则D 错误； 故选BC 。

2．假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是( ) A ．地球的向心力变为缩小前的一半 B ．地球的向心力变为缩小前的C ．地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D ．地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半 【答案】BC 【解析】A 、B 、由于天体的密度不变而半径减半，导致天体的质量减小，所以有：3/4328r M M ρπ⎛⎫==⎪⎝⎭ 地球绕太阳做圆周运动由万有引力充当向心力．所以有：//221G162M M M M G R R =⎛⎫ ⎪⎝⎭日日地地， B正确，A 错误；C 、D 、由//2/224G22M M R M T R π⎛⎫= ⎪⎝⎭⎛⎫ ⎪⎝⎭日地地，整理得：23?4T r GMπ=C 正确；D错误；故选BC ．3．宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”,它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动,而不至于因万有引力的作用吸引到一起．设两者的质量分别为m 1和m 2且12m m >则下列说法正确的是( )A ．两天体做圆周运动的周期相等B ．两天体做圆周运动的向心加速度大小相等C ． m 1的轨道半径大于m 2的轨道半径D ． m 2的轨道半径大于m 1的轨道半径 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】A ．双星围绕两者连线上的某一点做匀速圆周运动，故两者周期相同，所以A 正确；B ．双星间万有引力提供各自圆周运动的向心力有m 1a 1=m 2a 2因为两星质量不等，故其向心加速度不等，所以B 错误； CD ．双星圆周运动的周期相同故角速度相同，即有m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2所以m 1r 1=m 2r 2，又因为m 1＞m 2，所以r 1＜r 2，所以C 错误，D 正确。