高中物理 第五章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 5.2 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用同步測(cè)試 魯科版必修2.doc
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5.2萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 一、單選題(共10題;共20分) 1.科學(xué)家們推測(cè),太陽(yáng)系的第十顆行星就在地球的軌道上.從地球上看,它永遠(yuǎn)在太陽(yáng)的背面,人類一直未能發(fā)現(xiàn)它,可以說(shuō)是“隱居”著的地球的“孿生兄弟”.由以上信息我們可以推知( ) A.這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球相等B.這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球相等 C.這顆行星一定是地球的同步衛(wèi)星D.這顆行星的密度等于地球的密度 2.一顆人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v,角速度為ω,加速度為 g,周期為T(mén). 另一顆人造地球衛(wèi)星在離地面高度為地球半徑的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng), 則() A.它的速率為B.它的加速度為C.它的運(yùn)動(dòng)周期為D.它的角速度也為ω 3.下列關(guān)于萬(wàn)有引力定律的說(shuō)法,正確的是( ) A.萬(wàn)有引力定律是卡文迪許發(fā)現(xiàn)的 B.萬(wàn)有引力定律適用于自然界中的任何兩個(gè)物體之間 C.萬(wàn)有引力定律公式F= 中的G是一個(gè)比例常數(shù),是沒(méi)有單位的 D.萬(wàn)有引力定律公式表明當(dāng)r等于零時(shí),萬(wàn)有引力為無(wú)窮大 4.下列說(shuō)法中正確的是( ?。? A.同種介質(zhì)中,光的波長(zhǎng)越短,傳播速度越快 B.泊松亮斑有力地支持了光的微粒說(shuō),楊氏干涉實(shí)驗(yàn)有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō) C.某同學(xué)在測(cè)單擺的周期時(shí)將全振動(dòng)的次數(shù)多記了一次,則測(cè)出的周期偏大 D.靜止在地面上的人觀察一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿,觀察到的長(zhǎng)度比桿靜止時(shí)的短 5.關(guān)于“亞洲一號(hào)”地球同步衛(wèi)星,下說(shuō)法正確的是( ) A.它的運(yùn)行速度一定小于7.9km/s B.它可以經(jīng)過(guò)北京的正上空,所以我國(guó)可以利用它進(jìn)行電視轉(zhuǎn)播 C.已知該衛(wèi)星的質(zhì)量為1.24t,若質(zhì)量增加到2.48t,則其同步軌道半徑將變?yōu)樵瓉?lái)的 D.它距離地面的高度約為地球半徑的5.6倍,所以它的向心加速度約為其下方地面上的物體重力加速度的 6.設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放置地球的中心,地球質(zhì)量為M,半徑為R,則物體與地球間的萬(wàn)有引力是( ) A.零B.無(wú)窮大C.D.無(wú)法確定 7.2013年6月20日神舟十號(hào)宇航員王亞平在“天空一號(hào)”上進(jìn)行太空講課,全世界的中學(xué)生受益匪淺.要發(fā)射神舟系列號(hào)宇宙飛船,則其發(fā)射速度至少要達(dá)到( ?。? A.等于7.9km/sB.小于7.9km/sC.等于11.2km/sD.大于11.2km/s 8.以下關(guān)于宇宙速度的說(shuō)法中正確的是( ) A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的最大速度 B.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最小速度 C.人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度一定小于第二宇宙速度 D.地球上的物體無(wú)論具有多大的速度都不可能脫離太陽(yáng)的束縛 9.有一宇宙飛船到了某行星上(該行星沒(méi)有自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)),以速度v接近行星赤道表面勻速飛行,測(cè)出運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén),已知萬(wàn)有引力常量為G,則以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( ) A.該行星的半徑為B.該行星的平均密度為 C.無(wú)法測(cè)出該行星的質(zhì)量D.該行星表面的重力加速度為 10.已知地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍,地球半徑大約是月球半徑的4倍。不考慮地球、月球自轉(zhuǎn)的影響,由以上數(shù)據(jù)可推算出() A.地球的平均密度與月球的平均密度之比約為9:8 B.地球表面重力加速度與月球表面重力加速度之比約為9:4 C.靠近地球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器的周期與靠近月球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器的周期之比約為8:9 D.靠近地球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器線速度與靠近月球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器線速度之比約為81:4 二、多選題(共4題;共12分) 11.對(duì)于公式F= 理解正確的是( ) A.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力B.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)作用力與反作用力 C.當(dāng)r趨近于零時(shí),F(xiàn)趨向無(wú)窮大D.當(dāng)r趨近于零時(shí),公式不適用 12.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3,軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖所示.則以下說(shuō)法正確的是( ) A.要將衛(wèi)星由圓軌道1送入圓軌道3,需要在橢圓軌道2的近地點(diǎn)Q和遠(yuǎn)地點(diǎn)P分別點(diǎn)火加速一次 B.由于衛(wèi)星由圓軌道1送入圓軌道3被點(diǎn)火加速兩次,則衛(wèi)星在圓軌道3上正常運(yùn)行速度要大于在圓軌道1上正常運(yùn)行的速度 C.衛(wèi)星在橢圓軌道2上的近地點(diǎn)Q的速度一定大于7.9km/s,而在遠(yuǎn)地點(diǎn)P的速度一定小于7.9km/s D.衛(wèi)星在橢圓軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在圓軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度 13.發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖所示,則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說(shuō)法正確的是( ) A.在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度 B.在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度 C.在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 D.在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度 14.2013年12月2日,牽動(dòng)億萬(wàn)中國(guó)心的嫦娥三號(hào)探測(cè)器順利發(fā)射.嫦娥三號(hào)要求一次性進(jìn)入近地點(diǎn)210公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)約36.8萬(wàn)公里的地月轉(zhuǎn)移軌道,如圖所示,經(jīng)過(guò)一系列的軌道修正后,在P點(diǎn)實(shí)施一次近月制動(dòng)進(jìn)入環(huán)月圓形軌道I.再經(jīng)過(guò)系列調(diào)控使之進(jìn)人準(zhǔn)備“落月”的橢圓軌道II.嫦娥三號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道上被月球引力捕獲后逐漸向月球靠近,繞月運(yùn)行時(shí)只考慮月球引力作用.下列關(guān)于嫦娥三號(hào)的說(shuō)法正確的是( ) A.沿軌道I運(yùn)行的速度小于月球的第一宇宙速度 B.沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的速度等于沿軌道II運(yùn)行至P點(diǎn)的速度 C.沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度等于沿軌道II運(yùn)行至P點(diǎn)的加速度 D.在地月轉(zhuǎn)移軌道上靠近月球的過(guò)程中月球引力做正功 三、填空題(共3題;共7分) 15.地球半徑為R , 衛(wèi)星A、B均環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其中衛(wèi)星A以第一宇宙速度環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星B的環(huán)繞半徑為4R , 則衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的速度大小之比為_(kāi)_______;周期之比為_(kāi)_______。 16.已知地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R,則距地面高度為h處的重力加速度為_(kāi)_______,某星球的半徑是地球的一半,質(zhì)量是地球的4倍,在地球上以v0豎直上拋一物體達(dá)到的最大高度為H,則在該星球以同樣的初速度豎直上拋的最大高度為_(kāi)_______,該星球與地球的第一宇宙速度之比為_(kāi)_______. 17.兩靠得較近的天體組成的系統(tǒng)成為雙星,它們以兩者連線上某點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因而不至于由于引力作用而吸引在一起。設(shè)兩天體的質(zhì)量分布為 和 ,則它們的軌道半徑之比 ________;速度之比 ________。 四、解答題(共1題;共5分) 18.已知某行星質(zhì)量為m,繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,周期為T(mén),太陽(yáng)的半徑是R,則太陽(yáng)的質(zhì)量是多少?(萬(wàn)有引力常量為G) 五、綜合題(共2題;共25分) 19.若某衛(wèi)星在離地球表面為h的空中沿圓形軌道繞地球飛行,周期為T(mén).若地球半徑R,引力常量為G.試推導(dǎo): (1)地球的質(zhì)量表達(dá)式; (2)地球表面的重力加速度表達(dá)式; (3)地球的第一宇宙速度表達(dá)式. 20.由于銀河系外某雙黑洞系統(tǒng)的合并,北京時(shí)間2016年2月11日,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)宣布人類首次直接探測(cè)到了引力波,印證了愛(ài)因斯坦的預(yù)言.其實(shí)中國(guó)重大引力波探測(cè)工程“天琴計(jì)劃”也已經(jīng)于2015年7月份正式啟動(dòng),“天琴計(jì)劃”的其中一個(gè)階段就是需要發(fā)射三顆地球高軌衛(wèi)星進(jìn)行引力波探測(cè),假設(shè)我國(guó)發(fā)射的其中一顆高軌衛(wèi)星以速度v沿圓形軌道環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其周期為T(mén),地球半徑為R,引力常量為G,根據(jù)以上所給條件,試求: (1)地球的質(zhì)量M; (2)地球的平均密度(已知球體體積V= πR3) 答案解析部分 一、單選題 1.【答案】A 【解析】【解答】解:A、研究行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,得出:T=2π .表達(dá)式里M為太陽(yáng)的質(zhì)量,R為運(yùn)動(dòng)的軌道半徑.已知太陽(yáng)系的第十顆行星就在地球的軌道上,說(shuō)明第十顆行星和地球的軌道半徑相等,所以第十顆行星的公轉(zhuǎn)周期等于地球的公轉(zhuǎn)周期,故A正確. B、這顆行星的自轉(zhuǎn)周期與地球周期相比無(wú)法確定,故B錯(cuò)誤. C、由于周期無(wú)法確定,故不能判斷是否為地球同步衛(wèi)星,故C錯(cuò)誤. D、這顆行星的密度與地球的密度相比無(wú)法確定,故D錯(cuò)誤. 故選:A. 【分析】研究行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式. 太陽(yáng)系的第十顆行星就在地球的軌道上,說(shuō)明它與地球的軌道半徑相等. 2.【答案】B 【解析】【分析】研究地面附近的衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式: ①,R為地球半徑,M為地球質(zhì)量,V為衛(wèi)星的速率.研究另一個(gè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式: ②由①②得:故A錯(cuò)誤 忽略地球自轉(zhuǎn)的影響,根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力列出等式: ,故B正確. 研究地面附近的衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式: ,另一個(gè)衛(wèi)星的周期,故C錯(cuò)誤. 地面附近的衛(wèi)星的周期與另一個(gè)衛(wèi)星的周期不等,根據(jù)得它們的角速度也不等.故D錯(cuò)誤. 故選B。 【點(diǎn)評(píng)】求一個(gè)物理量之比,我們應(yīng)該把這個(gè)物理量先用已知的物理量表示出來(lái),再根據(jù)表達(dá)式進(jìn)行比較.向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應(yīng)用。 3.【答案】B 【解析】【解答】解: A、萬(wàn)有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的,而引力常量G是卡文迪許測(cè)得的,故A錯(cuò)誤. B、萬(wàn)有引力具有普適性,適用自然界任何物體間的作用,故B正確. C、G是常數(shù),但是有單位,其單位是:N?m2/kg2 . 故C錯(cuò)誤. D、r等于零時(shí)物體不能看做質(zhì)點(diǎn),萬(wàn)有引力仍然能用,但是r不再是物體間的距離,而要以微積分的方式來(lái)算物體間的萬(wàn)有引力,故D錯(cuò)誤. 故選:B. 【分析】萬(wàn)有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的,而引力常量G是卡文迪許測(cè)得的. 萬(wàn)有引力適用自然界任何物體間的作用. G是常數(shù),但是有單位. 物體間距離等于零時(shí),萬(wàn)有引力不能直接用其定義式來(lái)算. 4.【答案】D 【解析】解答:解:A、同種介質(zhì)中,光的波長(zhǎng)越短,頻率越高,傳播速度越慢.故A錯(cuò)誤.B、泊松亮斑是由于光的衍射產(chǎn)生的,所以泊松亮斑和楊氏干涉實(shí)驗(yàn)都有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō).故B錯(cuò)誤. C、某同學(xué)在測(cè)單擺的周期時(shí)將全振動(dòng)的次數(shù)多記了一次,由T= 得到,測(cè)出的周期偏小,測(cè)出的g= 值偏大.故C錯(cuò)誤. D、根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論得知,靜止在地面上的人觀察一條沿自身長(zhǎng)度方向高速運(yùn)動(dòng)的桿,觀察到的長(zhǎng)度比桿靜止時(shí)的短.故D正確. 故選:D 分析:機(jī)械波的速度由介質(zhì)和光的頻率決定.泊松亮斑和楊氏干涉實(shí)驗(yàn)都有力地支持了光的波動(dòng)說(shuō).根據(jù)單擺周期公式分析誤差.根據(jù)相對(duì)論效應(yīng)分析觀察到的桿的長(zhǎng)度變化. 5.【答案】A 【解析】【解答】解:A、第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度,也是最大的圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)繞速度.而同步衛(wèi)星的軌道半徑要大于近地衛(wèi)星的軌道半徑, 根據(jù)v= 的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn),同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度一定小于第一宇宙速度,即7.9km/s,故A正確; B、它若在除赤道所在平面外的任意點(diǎn),假設(shè)實(shí)現(xiàn)了“同步”,那它的運(yùn)動(dòng)軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個(gè)平面上,這是不可能的,所以同步衛(wèi)星不可能經(jīng)過(guò)北京的正上空,故B錯(cuò)誤; C、所有地球同步衛(wèi)星距離地球的高度約為36000 km,半徑均一樣,所以各國(guó)發(fā)射的這種衛(wèi)星軌道半徑都一樣,與質(zhì)量無(wú)關(guān).故C錯(cuò)誤; D、它距離地面的高度為地球半徑的5倍,所以它的軌道半徑為地球半徑的6倍,向心加速度為地球表面上重力加速度的 ,故D錯(cuò)誤. 故選:A. 【分析】了解同步衛(wèi)星的含義,即同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同. 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它所受的合力提供向心力,也就是合力要指向軌道平面的中心. 通過(guò)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式通過(guò)已知量確定未知量. 6.【答案】A 【解析】【解答】解:將地球分成無(wú)數(shù)塊,每一塊都對(duì)物體有引力作用,根據(jù)力的對(duì)稱性,知最終引力的合力為0,所以物體與地球間的萬(wàn)有引力等于0.故A正確,B、C、D錯(cuò)誤. 故選A. 【分析】把質(zhì)量為m的物體放置地球的中心,將地球分成無(wú)數(shù)塊,每一塊都對(duì)物體有引力,根據(jù)對(duì)稱性,知道最終的萬(wàn)有引力等于0. 7.【答案】A 【解析】【解答】解:物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度,即V1=7.9km/s.是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度.故A正確、BCD錯(cuò)誤. 故選:A. 【分析】第一宇宙速度是指物體緊貼地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)的速度(也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度),大小為7.9km/s. 8.【答案】C 【解析】【解答】解:根據(jù)G =m ; A、可得衛(wèi)星的線速度v= ,故軌道半徑越大衛(wèi)星的運(yùn)行速度越小, 而第一宇宙速度是衛(wèi)星沿地球表面運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,所以第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星最大的運(yùn)行速度,是人造地球衛(wèi)星發(fā)射時(shí)的最小速度,A不符合題意,B不符合題意. C、由于第二宇宙速度是地球的逃逸速度,即當(dāng)衛(wèi)星的速度大于等于第二宇宙速度時(shí)衛(wèi)星脫離地球的吸引而進(jìn)入繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道,故人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度一定小于第二宇宙速度,C符合題意. D、當(dāng)物體的速度大于等于第三宇宙速度速度16.7km/m時(shí)物體將脫離太陽(yáng)的束縛成為一顆人造地球恒星.D不符合題意. 故答案為:C. 【分析】根據(jù)三個(gè)宇宙速度的意義,進(jìn)行分析。 9.【答案】C 【解析】【分析】根據(jù)周期與線速度的關(guān)系T=可得:R=,故A正確, 根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力=m可得:M=,C錯(cuò)誤; 由M=πR3ρ,得:ρ=,B正確; 行星表面的萬(wàn)有引力等于重力,由=mg,得:g=,D正確. 題中讓選錯(cuò)誤的,所以選C, 【點(diǎn)評(píng)】研究宇宙飛船到繞某行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,列出等式表示出所要比較的物理量即可解題. 10.【答案】C 【解析】【分析】由可得,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由可得,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;由,,C選項(xiàng)正確;由可得,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案:C。 二、多選題 11.【答案】B,D 【解析】【解答】?jī)晌矬w間的萬(wàn)有引力是一對(duì)相互作用力,而非平衡力,故A不符合題意,B符合題意;萬(wàn)有引力公式F= 只適用于質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力計(jì)算,當(dāng)r→0時(shí),物體便不能再視為質(zhì)點(diǎn),公式不適用,故C不符合題意,D符合題意. 故答案為:B、D?!痉治觥咳f(wàn)有引力是物體與物體之間的相互作用,屬于作用力與反作用力,萬(wàn)有引力公式適用于質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用,當(dāng)物體不能看做質(zhì)點(diǎn)時(shí),萬(wàn)有引力公式將不再適用。 12.【答案】A,C,D 【解析】【解答】解:A、人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)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:G =ma=m =m ; 解得:v= 軌道3半徑比軌道1半徑大,衛(wèi)星在軌道1上線速度較大,因此需要在橢圓軌道2的近地點(diǎn)Q和遠(yuǎn)地點(diǎn)P分別點(diǎn)火加速一次,故A正確; B、根據(jù)上式可知,軌道3半徑比軌道1半徑大,衛(wèi)星在軌道3上線速度較小,衛(wèi)星在圓軌道3上正常運(yùn)行速度要小于在圓軌道1上正常運(yùn)行的速度,故B錯(cuò)誤; C、根據(jù)衛(wèi)星由圓軌道1的速度為7.9km/s,衛(wèi)星在橢圓軌道2上的近地點(diǎn)Q,要作離心運(yùn)動(dòng),則其的速度一定大于7.9km/s,而在遠(yuǎn)地點(diǎn)P,半徑大于地球半徑,線速度一定小于7.9km/s,故C正確; D、根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定律得:a= ,所以衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度等于在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度.故D正確. 故選:ACD. 【分析】根據(jù)人造衛(wèi)星的萬(wàn)有引力等于向心力,列式求出線速度、角速度、和向心力的表達(dá)式進(jìn)行討論即可. 13.【答案】B,D 【解析】【解答】解:A、衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)只受萬(wàn)有引力,加速度a= ,所以衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度.故A錯(cuò)誤; B、衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)只受萬(wàn)有引力,加速度a= ,所以衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度.故B正確; C、衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力提供向心力, = 得:v= 得衛(wèi)星在軌道3上的速率小于衛(wèi)星在軌道1上的速率.故C錯(cuò)誤; D、衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由萬(wàn)有引力提供向心力, =mω2r ω= , 軌道3半徑比軌道1半徑大,所以在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度,故D正確; 故選:BD. 【分析】根據(jù)人造衛(wèi)星的萬(wàn)有引力等于向心力,列式求出線速度、角速度、和向心力的表達(dá)式進(jìn)行討論即可 衛(wèi)星做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),要實(shí)現(xiàn)這個(gè)運(yùn)動(dòng)必須使衛(wèi)星所需向心力大于萬(wàn)有引力,所以應(yīng)給衛(wèi)星加速. 14.【答案】A,C,D 【解析】【解答】解:A、第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度,故沿軌道I運(yùn)行的速度小于月球的第一宇宙速度,故A正確; B、從軌道I進(jìn)入軌道II嫦娥三號(hào)需要要點(diǎn)火減速,故沿軌道I運(yùn)行至P點(diǎn)的速度小于沿軌道II運(yùn)行至P點(diǎn)的速度,故B錯(cuò)誤; C、在P點(diǎn)嫦娥三號(hào)產(chǎn)生的加速度都是由萬(wàn)有引力產(chǎn)生的,因?yàn)橥赑點(diǎn)萬(wàn)有引力大小相等,故不管在哪個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng),在P點(diǎn)時(shí)萬(wàn)有引力產(chǎn)生的加速度大小相等,故C正確; D、在地月轉(zhuǎn)移軌道上靠近月球的過(guò)程中月球引力做正功,故D正確. 故選:ACD. 【分析】通過(guò)宇宙速度的意義判斷嫦娥三號(hào)發(fā)射速度的大小,根據(jù)衛(wèi)星變軌原理分析軌道變化時(shí)衛(wèi)星是加速還是減速,并由此判定機(jī)械能大小的變化,在不同軌道上經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí)衛(wèi)星的加速度大小相同. 三、填空題 15.【答案】2∶1;1∶8 【解析】【解答】第一宇宙速度是貼著星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力求出環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測(cè)器的速度和周期. 根據(jù): ,解得: . 又人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為v , 有: 衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的速度大小之比為2∶1;周期之比為1∶8。 【分析】由萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力可得出線速度和周期的大小 16.【答案】;;2 :1 【解析】【解答】解:根據(jù)題意有:G =mg…① G =mg′…② 由①和②得:g′= 據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,以v0豎直上拋一物體,上升的最大高度為:H= 而在星球表面重力與萬(wàn)有引力相等有重力加速度的表達(dá)式: g″=G =16g 則在該星球以同樣的初速度豎直上拋,則有: = = 那么以同樣的初速度豎直上拋的最大高度為 ; 地球表面重力等于萬(wàn)有引力,近地軌道上萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)向心力有: mg=m 可得:v= 同理可得某星球的第一宇宙速度為:v′= = =2 v 因此星球與地球的第一宇宙速度之比為2 :1; 故答案為: , ,2 :1. 【分析】抓住重力和萬(wàn)有引力相等展開(kāi)討論即可; 根據(jù)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求得上升的最大高度跟重力加速度的關(guān)系,再由(1)問(wèn)的中重力加速度關(guān)系求得上升最大高度比. 再根據(jù)第一宇宙速度求星球的第一宇宙速度,即可求解; 17.【答案】; 【解析】【解答】解:雙星角速度相同。向心力由萬(wàn)有引力提供,大小也相等,所以有: ,所以 ,角速度一定,線速度與半徑成正比,所以速度之比 。 【分析】雙星靠相互間的萬(wàn)有引力提供向心力,抓住角速度相等,向心力相等求出軌道半徑之比;根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力求出角速度的大小 四、解答題 18.【答案】解:行星受到的萬(wàn)有引力提供向心力,故: G =m( )2R, 聯(lián)立解得:M= ; 答:太陽(yáng)的質(zhì)量是 . 【解析】【分析】行星繞著太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),萬(wàn)有引力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律列式可得太陽(yáng)的質(zhì)量. 五、綜合題 19.【答案】(1)解:設(shè)地球的質(zhì)量為M,由萬(wàn)有引力定律可得: 解得: 答:地球的質(zhì)量表達(dá)式 ; (2)解:設(shè)地球表面的重力加速度為g,根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力得: 解得: 答:地球表面的重力加速度表達(dá)式 ; (3)解:設(shè)地球的第一宇宙速度為v,根據(jù)重力提供向心力得: 解得: 答:地球的第一宇宙速度表達(dá)式 . 【解析】【分析】(1)根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,結(jié)合軌道半徑和周期求出地球的質(zhì)量.(2)根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力求出地球表面的重力加速度.(3)根據(jù)重力提供向心力求出第一宇宙速度的大?。? 20.【答案】(1)解:地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得: G 解得: (2)解: 地球體積 解得: 【解析】【分析】根據(jù)地在地球表面萬(wàn)有引力等于向心力公式先計(jì)算出地球質(zhì)量,再根據(jù)密度等于質(zhì)量除以體積求解.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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- 關(guān) 鍵 詞:
- 高中物理 第五章 萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用 5.2 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用同步測(cè)試 魯科版必修2 第五 萬(wàn)有引力定律 及其 應(yīng)用 同步 測(cè)試 魯科版 必修
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