2024-2025學(xué)年新教材高中物理第七章萬有引力與宇宙航行3萬有引力理論的成就訓(xùn)練含解析新人教版必修2

PAGE5-萬有引力理論的成就【基礎(chǔ)鞏固】1.人們揣測(cè),太陽(yáng)系中可能還有一顆行星就在地球的軌道上,從地球上看,它恒久在太陽(yáng)的背面,人類始終未能發(fā)覺它,可以說它是“隱居”著的地球的“孿生兄弟”.由以上信息我們可能推知()A.這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球的相等B.這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球的相等C.這顆行星的質(zhì)量等于地球的質(zhì)量D.這顆行星的密度等于地球的密度答案:A2.設(shè)土星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng),若測(cè)得土星到太陽(yáng)的距離為r,土星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期為T,引力常量G已知,依據(jù)這些數(shù)據(jù),不能求出的量有 ()A.土星線速度的大小 B.土星加速度的大小C.土星的質(zhì)量 D.太陽(yáng)的質(zhì)量答案:C3.(多選)引力常量G是已知的,下列幾組數(shù)據(jù)中能算出地球質(zhì)量的是 ()A.已知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期T和地球中心離太陽(yáng)中心的距離rB.已知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T和地球的半徑RC.已知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度和月球中心離地球中心的距離rD.已知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半徑r答案:CD4.“嫦娥二號(hào)”是我國(guó)月球探測(cè)其次期工程的先導(dǎo)星.若測(cè)得“嫦娥二號(hào)”在月球(可視為密度勻稱的球體)表面旁邊圓形軌道勻速運(yùn)動(dòng)的周期為T,引力常量為G,半徑為R的球體體積公式V=43πR3,則可估算月球的 (A.密度 B.質(zhì)量C.半徑 D.自轉(zhuǎn)周期答案:A5.(多選)如圖所示,A、B、C是在地球大氣層外圈圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星,A和B質(zhì)量相等,且小于C的質(zhì)量,則 ()A.B所需向心力最小B.B、C的周期相同且大于A的周期C.B、C的向心加速度大小相等,且大于A的向心加速度D.B、C的線速度大小相等,且小于A的線速度答案:ABD6.過去幾千年來,人類對(duì)行星的相識(shí)與探討僅限于太陽(yáng)系內(nèi),行星“51pegb”的發(fā)覺拉開了探討太陽(yáng)系外行星的序幕.“51pegb”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期約為4天,軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半徑的120.該中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量的比值約為 (A.110 B.1 C.5 D.答案:B【拓展提高】7.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)只受地球的引力作用,其軌道半徑為r,線速度為v,周期為T.為使其周期變?yōu)?T,可采納的方法是 ()A.保持軌道半徑不變,使線速度減小為vB.漸漸減小衛(wèi)星質(zhì)量,使軌道半徑漸漸增大為4rC.漸漸增大衛(wèi)星質(zhì)量,使軌道半徑漸漸增大為8rD.保持線速度不變,將軌道半徑增加到8r解析:利用萬有引力供應(yīng)衛(wèi)星的向心力可以得到v=Gm0r,T=2πr3Gm0,從中可以看出線速度、周期與半徑具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān).使軌道半徑漸漸增大為4答案:B8.銀河系的恒星中大約有四分之一是雙星.某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成,兩星在相互之間的萬有引力作用下繞二者連線上某肯定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng).由天文視察測(cè)得其運(yùn)動(dòng)周期為T,S1到C點(diǎn)的距離為r1,S1和S2的距離為r,已知引力常量為G.由此可求出S2的質(zhì)量為 ()A.4πr2GT2 B.4πr12解析:取S1為探討對(duì)象,S1做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由牛頓其次定律得Gm1m2r2=m12πT2r1答案:D

9.我國(guó)于2024年放射“嫦娥四號(hào)”探月著陸器,可能在2030年左右實(shí)現(xiàn)載人登月!(1)若已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T,月球繞地球的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),試求出月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;(2)若航天員隨登月飛船登上月球后,在月球表面某處以速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球,經(jīng)過時(shí)間t,小球落回拋出點(diǎn).已知月球半徑為R月,引力常量為G,試求出月球的質(zhì)量m月.解析:(1)依據(jù)萬有引力定律和向心力公式可得Gm月m地r月2mg=Gm地聯(lián)立以上兩式得r月=3g(2)設(shè)月球表面的重力加速度為g月,依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知v0=g月m物g月=Gm月聯(lián)立以上兩式得m月=2v答案:(1)3gR2

【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】10.(多選)如圖所示,甲、乙、丙是位于同始終線上的離其他恒星較遠(yuǎn)的三顆恒星,甲、丙圍繞乙在半徑為r的圓軌道上運(yùn)行.若三顆星質(zhì)量均為m,引力常量為G,則 (