高中物理 課下能力提升十 萬有引力理論的成就

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課下能力提升(十）萬有引力理論的成就 基礎(chǔ)練一、選擇題1下列說法正確的是(）a海王星是人們直接應(yīng)用萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的b天王星是人們依據(jù)萬有引力定律計算的軌道而發(fā)現(xiàn)的c海王星是人們經(jīng)過長期的太空觀測而發(fā)現(xiàn)的d天王星的運行軌道與由萬有引力定律計算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用，由此,人們發(fā)現(xiàn)了海王星2(2016唐山高一檢測)已知引力常量g,那么在下列給出的各種情境中，能根據(jù)測量的數(shù)據(jù)求出火星平均密度的是（）a在火星表面使一個小球做自由落體運動,測出下落的高度h和時間tb發(fā)射一顆貼近火星表面繞火星做圓周運動的衛(wèi)星,測出衛(wèi)星的周期tc觀察

2、火星繞太陽的圓周運動，測出火星的直徑d和火星繞太陽運行的周期td發(fā)射一顆繞火星做圓周運動的衛(wèi)星，測出衛(wèi)星離火星表面的高度h和衛(wèi)星的周期t3一物體靜置在平均密度為的球形天體表面的赤道上。已知引力常量為g，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對天體表面壓力恰好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為()a. b. c。 d。 4有一星球x的密度與地球的密度相同,但它表面處的重力加速度是地球表面處重力加速度的3倍，則該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量的比值為（)a3 b27c. d95（2016淄博高一檢測)有兩個行星a、b,在這兩個行星表面附近各有一顆衛(wèi)星,如果這兩顆衛(wèi)星運行的周期相等，則行星a、b的密度之比（）a11 b21c12 d無法計

3、算二、非選擇題6某人在某一星球上以速度v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t落回拋出點,已知該星球的半徑為r，若要在該星球上發(fā)射一顆靠近該星運轉(zhuǎn)的人造星體,則該人造星體的運轉(zhuǎn)速度大小為多少？ 提能練一、選擇題 1多選（2016喀什高一檢測)在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學(xué)說叫“宇宙膨脹說,這種學(xué)說認(rèn)為萬有引力常量g在緩慢地減小。根據(jù)這一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉(zhuǎn)情況與現(xiàn)在相比()a公轉(zhuǎn)半徑r較大b公轉(zhuǎn)周期t較小c公轉(zhuǎn)速率v較大d公轉(zhuǎn)角速率較小2多選假設(shè)“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞月球表面勻速飛行(不計周圍其他天體的影響），宇航員測出“嫦娥三號”飛行n圈用時為t,已知地球質(zhì)量為m，地球半徑為r，

4、月球半徑為r,地球表面重力加速度為g，則(）a“嫦娥三號”探月衛(wèi)星勻速飛行的速度為b月球的平均密度為c“嫦娥三號探月衛(wèi)星的質(zhì)量為d“嫦娥三號”探月衛(wèi)星繞月球表面勻速飛行的向心加速度為3多選一行星繞恒星做圓周運動。由天文觀測可得，其運行周期為t，速度為v.引力常量為g，則（）a恒星的質(zhì)量為b行星的質(zhì)量為c行星運動的軌道半徑為d行星運動的加速度為4多選兩顆靠得較近的天體叫雙星，它們以兩者質(zhì)心連線上的一點為圓心做勻速圓周運動，因而不至于因引力的作用而吸引在一起，以下關(guān)于雙星的說法中正確的是()a運動的線速度與其質(zhì)量成反比b運動的角速度與其質(zhì)量成反比c運動軌道的半徑與其質(zhì)量成反比d所受的向心力與其質(zhì)量

5、成反比5如圖所示，極地衛(wèi)星的運行軌道平面通過地球的南北兩極（軌道可視為圓軌道)。若已知一個極地衛(wèi)星從北緯30處a點的正上方，按圖示方向第一次運行至南緯60處b點正上方時所用時間為t,地球半徑為r(地球可看做球體），地球表面的重力加速度為g，引力常量為g。由以上條件不能求出的是（）a衛(wèi)星運行的周期b衛(wèi)星距地面的高度c衛(wèi)星的質(zhì)量d地球的質(zhì)量二、非選擇題6（2016揚州高一檢測）借助于物理學(xué)，人們可以了解到無法用儀器直接測定的物理量,使人類對自然界的認(rèn)識更完善.現(xiàn)已知太陽光經(jīng)過時間t到達地球,光在真空中的傳播速度為c，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道可以近似認(rèn)為是圓，地球的半徑為r,地球赤道表面的重力加速度為g

6、，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的周期為t.試由以上數(shù)據(jù)及你所知道的物理知識推算太陽的質(zhì)量m與地球的質(zhì)量m之比（地球到太陽的間距遠(yuǎn)大于它們的大?。?。答 案基礎(chǔ)練1解析：選d由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知，天王星并不是根據(jù)萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的；海王星不是通過觀測發(fā)現(xiàn)，也不是直接由萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現(xiàn)的，而是人們發(fā)現(xiàn)天王星的實際軌道與理論軌道存在偏差，然后運用萬有引力定律計算出“新”星的軌道發(fā)現(xiàn)的，a、b、c錯誤，d正確。2解析：選b估算天體密度的一般思路是給定圍繞天體并在天體表面運行的衛(wèi)星的周期t,根據(jù)gm，天體密度，即已知引力常量g和在天體表面運行的衛(wèi)星的周期t，可求出天體的平均密度，b正確；由a、c

7、、d選項數(shù)據(jù)均不能求出火星密度,a、c、d錯誤。3解析：選d物體對天體壓力為零，說明萬有引力全部提供物體做圓周運動的向心力，并且天體自轉(zhuǎn)周期就是物體繞天體做圓周運動的周期。根據(jù)萬有引力定律有g(shù)m2r，又因為天體的質(zhì)量mr3,兩式聯(lián)立解得t ，d正確。4解析:選b在不考慮星球自轉(zhuǎn)的時候，星球表面物體的重力等于萬有引力，即gmg,故x星球表面的重力加速度與地球表面的重力加速度的比值，又mr3,所以3,27，b正確.5解析：選a萬有引力提供向心力gmr解得m，行星的密度為，vr3,由式解得，所以行星a、b的密度之比ab11，a正確.6解析:星球表面的重力加速度g設(shè)人造星體靠近該星球運轉(zhuǎn)時速度為v，則

8、mmg(m為星球質(zhì)量，m為人造星體質(zhì)量）所以v答案： 提能練1解析:選bc由于萬有引力常量g在緩慢減小,地球所受的萬有引力在變化，故地球的公轉(zhuǎn)半徑r、速率v、周期t、角速度等都在變化,即地球做的不是勻速圓周運動，但由于g變化緩慢,在并不太長的時間內(nèi)，可認(rèn)為是勻速圓周運動.由gmmm2r,得v,t2，。對于漫長的演變過程而言,由于g在減小，地球所受萬有引力在逐漸減小，有g(shù)m，即地球做離心運動，公轉(zhuǎn)半徑r增大,由此可知,v變小、t增大、變小，故b、c正確。2解析：選bd由題知“嫦娥三號”繞月運行周期為t，由v得v，a錯誤；由gm2r、mr3及gmgr2得,月球的平均密度為,b正確;根據(jù)題中相關(guān)信息

9、只能估算出中心天體月球的質(zhì)量，而不能求出運行天體“嫦娥三號探月衛(wèi)星的質(zhì)量，c錯誤；a，d正確.3解析：選acd因vr，所以r，c正確;結(jié)合萬有引力定律公式gm，可解得恒星的質(zhì)量m,a正確;因不知行星和恒星之間的萬有引力的大小,所以行星的質(zhì)量無法計算,b錯誤；行星的加速度a2r，d正確。4解析:選ac設(shè)兩星做圓周運動的半徑為r1、r2，兩星間距為lr1r2，則gm12r1m22r2,可得m1r1m2r2，c正確；以上各式化簡可得，b錯誤；由vr可知，m1v1m2v2,a正確；向心力fg，d錯誤.5解析：選c衛(wèi)星從北緯30的正上方，第一次運行至南緯60正上方時,剛好為運行周期的，所以衛(wèi)星運行的周期為4t，a能求出；知道周期、地球的半徑，由m2(rh）和mg，可以算出衛(wèi)星距地面的高度,b能求出；通過上面的公式可以看出，只能算出地球的質(zhì)