粵教版必修二 萬有引力定律 第1課時(shí) 作業(yè).docxVIP

粵教版高中物理必修二 3.1萬有引力定律 同步測試一、單選題（共10題；共20分）1.要使兩物體間的萬有引力減小到原來的 ，下列辦法不可采用的是（ ） a.使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變b.使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來的 c.使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變d.使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來的 ，距離不變2.假設(shè)地球和火星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動，已知地球到太陽的距離小于火星到太陽的距離，那么（ ） a.地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期b.地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度c.地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度d.地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度3.若有一星球密度與地球密度相同，它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，則該星球質(zhì)量是地球質(zhì)量的（ ） a.0.5倍b.3倍c.27倍d.9倍4.設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為t，質(zhì)量為m，引力常量為g，假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為r同一物體在南極和赤道水平面上靜止時(shí)所受到的支持力之比為（ ） a.b.c.d.5.我國發(fā)射的“神舟六號”載人飛船，與“神舟五號”飛船相比，它在更高的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，下列說法中正確的是（ ）a.“神舟六號”的速度較小b.“神舟六號”的速度較大c.“神舟六號”的周期更短d.“神舟六號”的周期與“神舟五號”的相同6.某物體在地球表面，受到地球的萬有引力為f若此物體受到的引力減小為 ，則其距離地面的高度應(yīng)為（r為地球半徑）（ ） a.rb.2rc.4rd.8r7.按照我國整個(gè)月球探測活動的計(jì)劃，在第一步“繞月”工程圓滿完成各項(xiàng)目標(biāo)和科學(xué)探測任務(wù)后，將開展第二步“落月”工程，預(yù)計(jì)在2013年以前完成假設(shè)月球半徑為r，月球表面的重力加速度為g0 ， 飛船沿距月球表面高度為3r的圓形軌道運(yùn)動，到達(dá)軌道的a點(diǎn)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)b再次點(diǎn)火進(jìn)入月球近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動下列判斷錯誤的是( )a.飛船在軌道上的運(yùn)行速率b.飛船在a點(diǎn)處點(diǎn)火時(shí)，動能減小c.飛船從a到b運(yùn)行的過程中處于完全失重狀態(tài)d.飛船在軌道繞月球運(yùn)動一周所需的時(shí)間8.關(guān)于萬有引力定律下列說法中正確的是（ ） a.牛頓是在開普勒揭示的行星運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，因此萬有引力定律僅適用于天體之間b.萬有引力定律對質(zhì)量大的物體適用，對質(zhì)量小的物體不適用c.由公式f= 可知，當(dāng)兩物體間的距離r趨于零時(shí)，萬有引力趨于無窮大d.卡文迪許首先用實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測定了引力常量g的數(shù)值9.2007年10月24日18時(shí)05分，中國第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功升空，已知月球半徑為r，若“嫦娥一號”到達(dá)距月球表面高為2r處時(shí)，地面控制中心將其速度調(diào)整為 時(shí)恰能繞月球勻速飛行，將月球視為質(zhì)量分布均勻的球體，則月球表面的重力加速度為（ ） a.b.c.d.10.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0 ， 赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為t，引力常量為g則地球的密度為（ ） a.b.c.d.二、多選題（共3題；共9分）11.人類向宇宙空間發(fā)展最具可能的是在太陽系內(nèi)地球附近建立“太空城”設(shè)想中的一個(gè)圓柱形太空城，其外殼為金屬材料，長1600m，直徑200m，內(nèi)壁沿縱向分隔成6個(gè)部分，窗口和人造陸地交錯分布，陸地上覆蓋1.5m厚的土壤，窗口外有巨大的鋁制反射鏡，可調(diào)節(jié)陽光的射入，城內(nèi)部充滿空氣，太空城內(nèi)的空氣、水和土壤最初可從地球和月球運(yùn)送，以后則在太空城內(nèi)形成與地球相同的生態(tài)環(huán)境為了使太空城內(nèi)的居民能如地球上一樣具有“重力”，以適應(yīng)人類在地球上的行為習(xí)慣，太空城將在電力的驅(qū)動下，繞自己的中心軸以一定的角速度轉(zhuǎn)動如圖為太空城垂直中心軸的截面，以下說法正確的有（ ）a.太空城內(nèi)物體所受的“重力”一定通過垂直中心軸截面的圓心b.人隨太空城自轉(zhuǎn)所需的向心力由人造陸地對人的支持力提供c.太空城內(nèi)的居民不能運(yùn)用天平準(zhǔn)確測出質(zhì)量d.太空城繞自己的中心軸轉(zhuǎn)動的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大12.2013年6月13日，“神十”與離地高度343km軌道上的“天宮一號”對接形成組合體，中國載人航天首次空間交會對接試驗(yàn)獲得成功，為建立太空實(shí)驗(yàn)室空間站邁出了關(guān)鍵一步設(shè)對接后的組合體在軌道上做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法中正確的是（ ）a.對接前，“神舟十號”欲追上“天宮一號”，可以在較低軌道上點(diǎn)火加速b.對接后，“天宮一號”的運(yùn)行周期大于地球同步衛(wèi)星的周期c.對接后，“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度d.今后在“天宮一號”內(nèi)工作的宇航員因受力平衡而在其中懸浮或靜止13.宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)設(shè)某雙星系統(tǒng)a、b繞其連線上的o點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示若aoob，則（ ）a.星球a的質(zhì)量一定大于b的質(zhì)量b.星球a的線速度一定大于b的線速度c.雙星間距離一定，雙星的質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動周期越大d.雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動周期越大三、填空題（共3題；共5分）14.兩顆人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的角速度之比為1：21：2，則它們的軌道半徑之比r1：r2_。若其中一顆衛(wèi)星由于受到微小的阻力，軌道半徑緩慢減小，則該衛(wèi)星的向心加速度將_（填“減小”或“增大”）。 15.英國物理學(xué)家_ 在實(shí)驗(yàn)室里利用扭秤裝置，通過幾個(gè)鉛球之間萬有引力的測量，比較準(zhǔn)確的得出了g的數(shù)值目前推薦的標(biāo)準(zhǔn)為g=6.671011_（填單位） 16.用卡文迪許扭秤做實(shí)驗(yàn)，小球質(zhì)量m1=0.01kg，大球質(zhì)量m2=0.5kg，兩球心間距為0.05m，兩球的萬有引力為_n。引力常量g=6.67 nm2/kg2。 四、解答題（共1題；共5分）17.如圖所示，火箭內(nèi)平臺上放有測試儀，火箭從地面啟動后，以加速度 豎直向上勻加速運(yùn)動，升到某一高度時(shí)，測試儀對平臺的壓力為啟動前壓力的 .已知地球半徑為r，求火箭此時(shí)離地面的高度.（g為地面附近的重力加速度）五、綜合題（共2題；共20分）18.已知地球半徑為r，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響 （1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式； （2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期t 19.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射到距地面高度為h的近地圓軌道上，在衛(wèi)星經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火實(shí)施變軌進(jìn)入橢圓軌道，最后在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)b點(diǎn)再次點(diǎn)火將衛(wèi)星送入同步軌道，如圖所示已知同步衛(wèi)星的運(yùn)動周期為t，地球的半徑為r，地球表面重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響求：（1）衛(wèi)星在近地點(diǎn)a的加速度大小 （2）遠(yuǎn)地點(diǎn)b距地面的高度 答案解析部分一、單選題1.【答案】b 【解析】【解答】解：a、使兩物體的質(zhì)量各減小一半，距離不變，根據(jù)萬有引力定律f=g ，可知，萬有引力變?yōu)樵瓉淼?，故a正確b、使兩物體間的距離和質(zhì)量都減為原來的 ，根據(jù)萬有引力定律f=g ，可知，萬有引力與原來相等，故b錯誤c、使兩物體間的距離增為原來的2倍，質(zhì)量不變，根據(jù)萬有引力定律f=g ，可知，萬有引力變?yōu)樵瓉淼?，故c正確d、使其中一個(gè)物體的質(zhì)量減小到原來的 ，距離不變，根據(jù)萬有引力定律f=g ，可知，萬有引力變?yōu)樵瓉淼?，故d正確本題選擇不正確的故選：b【分析】根據(jù)萬有引力定律f=g ，運(yùn)用比例法，選擇符合題意要求的選項(xiàng)2.【答案】d 【解析】【解答】兩天體運(yùn)動均為萬有引力提供向心力，即，解得。因此，軌道半徑越大、線速度v越小、角速度w越小、周期t越大、向心加速度a越小，而， 可得選線d正確。【分析】掌握萬有引力定律求中心天體的質(zhì)量和密度、環(huán)繞天體的線速度、角速度、周期、加速度（高軌低速大周期）；主要利用。3.【答案】c 【解析】【解答】解：萬有引力等于重力，即：g =mg，解得：g= ，質(zhì)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，所以星球的半徑也是地球的3倍，由m= r3可知，星球質(zhì)量是地球質(zhì)量的27倍，故abd錯誤，c正確；故選：c【分析】根據(jù)萬有引力等于重力，列出等式表示出重力加速度根據(jù)密度與質(zhì)量關(guān)系代入表達(dá)式找出與星球半徑的關(guān)系，再求出質(zhì)量關(guān)系4.【答案】a 【解析】【解答】解：在赤道上：g ，可得 在南極： 由式可得： = 故選：a【分析】在赤道上物體所受的萬有引力與支持力提供向心力可求得支持力，在南極支持力等于萬有引力5.【答案】a 【解析】【解答】解：人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)萬有引力提供向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為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= 由題中圖象可以得到，“神舟六號”載人飛船的軌道半徑大于“神舟五號”飛船的軌道半徑，再根據(jù)可以得到，“神舟六號”載人飛船的線速度較小、角速度較小、周期較大、加速度較??；故選a【分析】根據(jù)人造衛(wèi)星的萬有引力等于向心力，列式求出線速度、角速度、周期和向心力的表達(dá)式進(jìn)行討論即可6.【答案】a 【解析】【解答】解：根據(jù)萬有引力定律表達(dá)式得：f= ，其中r為物體到地球中心的距離某物體在地球表面，受到地球的萬有引力為f，此時(shí)r=r，若此物體受到的引力減小為 ，根據(jù)f= 得出此時(shí)物體到地球中心的距離r=2r，所以物體距離地面的高度應(yīng)為r故選a【分析】根據(jù)萬有引力定律的內(nèi)容（萬有引力是與質(zhì)量乘積成正比，與距離的平方成反比）解決問題7.【答案】d 【解析】【分析】在月球表面附近，萬有引力等于重力，在任意軌道，萬有引力提供向心力。a、飛船在軌道上，萬有引力等于向心力，即，在月球表面，所以錯誤；b、圓形軌道在a點(diǎn)萬有引力等于向心力，在a點(diǎn)減速后，萬有引力就會大于向心力，沿橢圓軌道運(yùn)動，所以飛船在a點(diǎn)處點(diǎn)火后，動能減??；錯誤c、飛船從a到b運(yùn)行的過程中處于只受重力，所以處于完全失重狀態(tài)；錯誤d、飛船在軌道繞月球運(yùn)動，在月球表面，所以周期；正確故選d。【點(diǎn)評】中等難度。在天體運(yùn)動中，萬有引力公式及向心力基本公式屬于經(jīng)常用的公式，要熟練掌握。8.【答案】d 【解析】【解答】解：a、牛頓是在開普勒揭示的行星運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，萬有引力定律存在于任何物體之間，不是僅適用于天體之間，故a錯誤，b、萬有引力定律存在于任何物體之間，對質(zhì)量大的和質(zhì)量小的物體都適用，故b錯誤；c、當(dāng)兩物體間的距離趨向于零時(shí)，萬有引力定律公 不再適用，故c錯誤；d、卡文迪許首先用實(shí)驗(yàn)比較準(zhǔn)確地測定了引力常量g的數(shù)值，故d正確故選：d【分析】萬有引力定律的條件是適用于兩質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力，自然界中任意兩個(gè)物體都有萬有引力，兩物體間相互的萬有引力是一對作用力和反作用力9.【答案】c 【解析】【解答】根據(jù) 得， 根據(jù)萬有引力等于重力 得， ，故c正確，abd錯誤。【分析】萬有引力定律及其應(yīng)用；根據(jù)萬有引力提供向心力 得出月球的質(zhì)量，再根據(jù)萬有引力等于重力 得出月球表面的重力加速度。10.【答案】b 【解析】【解答】解：在兩極，引力等于重力，則有：mg0=g ，由此可得地球質(zhì)量m= ，在赤道處，引力與支持力的合力提供向心力，由牛頓第二定律，則有：g mg=m ，而密度公式 ，= = ，故b正確，acd錯誤；故選：b【分析】根據(jù)萬有引力等于重力，則可列出物體在兩極的表達(dá)式，再由引力與支持力的合力提供向心力，列式綜合可求得地球的質(zhì)量，最后由密度公式，即可求解二、多選題11.【答案】a,b,d 【解析】【解答】解：a、太空城內(nèi)物體做勻速圓周運(yùn)動，向心力指向圓心，故其所受的“重力”一定通過垂直中心軸截面的圓心且向外，故a正確；b、太空城內(nèi)物體做勻速圓周運(yùn)動，人隨太空城自轉(zhuǎn)所需的向心力由人造陸地對人的支持力提供，故b正確；c、天平的測量原理是等臂杠桿，故太空城內(nèi)的居民可以運(yùn)用天平準(zhǔn)確測出質(zhì)量，故c錯誤；d、等效重力等于向心力，故： ，故太空城繞自己的中心軸轉(zhuǎn)動的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大，故d正確故選：abd【分析】太空城內(nèi)物體做勻速圓周運(yùn)動，支持力提供向心力；以太空城為參考系，人感覺有等效的重力，等于支持力；本題是非慣性系問題，明確太空城內(nèi)的等效重力等于太空城內(nèi)物體對地面的壓力，結(jié)合牛頓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、對接前，“神舟十號”在較低軌道上點(diǎn)火加速，做離心運(yùn)動，可以追上“天宮一號”，故a正確b、根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行周期公式t=2 ，故知半徑越大，運(yùn)行周期越大，所以對接后，“天宮一號”的運(yùn)行周期小于地球同步衛(wèi)星的周期，故b錯誤c、第一宇宙速度是衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，則對接后，“天宮一號”的速度小于第一宇宙速度故c正確d、神州十號與天宮一號受地球?qū)λ鼈兊娜f有引力作用，繞地球做圓周運(yùn)動，宇航員也是繞地球做圓周運(yùn)動，受力不平衡故d錯誤故選：ac【分析】a、根據(jù)萬有引力提供向心力及近心運(yùn)動和離心運(yùn)動的相關(guān)知識即可求解b、天宮一號和神舟十號繞地球做勻速圓周運(yùn)動，靠萬有引力提供向心力，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律比較周期的大小c、第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，是最大的環(huán)繞地球運(yùn)動的速度；d、神州十號與天宮一號受地球?qū)λ鼈兊娜f有引力作用，繞地球做圓周運(yùn)動，受力不平衡13.【答案】b,d 【解析】【解答】解：a、根據(jù)萬有引力提供向心力m12r1=m22r2 ， 因?yàn)閞1r2 ， 所以m1m2 ， 即a的質(zhì)量一定小于b的質(zhì)量，故a錯誤b、雙星系統(tǒng)角速度相等，根據(jù)v=r，且aoob，可知，a的線速度大于b的線速度，故b正確cd、設(shè)兩星體間距為l，中心到a的距離為r1 ， 到b的距離為r2 ， 根據(jù)萬有引力提供向心力公式得： = ，解得周期為t= ，由此可知雙星的距離一定，質(zhì)量越大周期越小，故c錯誤；總質(zhì)量一定，轉(zhuǎn)動周期越大，雙星之間的距離就越大，故d正確故選：bd【分析】雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，具有相同的角速度，根據(jù)向心力公式判斷質(zhì)量關(guān)系，根據(jù)v=r判斷線速度關(guān)系三、填空題14.【答案】:1；增大 【解析】【解答】解:根據(jù)萬有引力提供向心力g =m2r，得r= ，所以= = 。其中一顆衛(wèi)星半徑減小，它受到的萬有引力就會變大，萬有引力做向心力，即向心力增大?！痉治觥扛鶕?jù)萬有引力提供向心力g m2r ， 計(jì)算軌道半徑之比根據(jù)g ma ， 可知軌道半徑減小時(shí)，加速度變大15.【答案】卡文迪許；nm2/kg2 【解析】【解答】牛頓在推出萬有引力定律的同時(shí)，并沒能得出引力常量g的具體值，g的數(shù)值于1789年由卡文迪許利用他所發(fā)明的扭秤得出，單位為nm2/kg2故答案為：卡文迪許，nm2/kg2【分析】本題考查了物理學(xué)史，了解所涉及偉大科學(xué)家的重要成就，如高中所涉及到的牛頓、伽利略、開普勒、卡文迪許、庫侖等重要科學(xué)家的成就要明確16.【答案】1.334 【解析】【解答】根據(jù)牛頓的萬有引力定律f= ，小球質(zhì)量m1=0.01kg，大球質(zhì)量m2=0.5kg，兩球心間距為0.05m時(shí)的萬有引力f代入數(shù)據(jù)，f=6.67 n.解得f=1.334 n.【分析】此題比較簡單，考查對萬有引力定律公式的使用，做題時(shí)須注意數(shù)字的計(jì)算。四、解答題17.【答案】解：在地面附近的物體，所受重力近似等于物體受到的萬有引力，即mg ，物體距地面一定高度時(shí)，萬有引力定律中的距離為物體到地心的距離，重力和萬有引力近似相等，故此時(shí)的重力加速度小于地面上的重力加速度.取測試儀