2019-2020年高中物理 6.4《萬有引力理論的成就》課時作業(yè) 新人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理 6.4《萬有引力理論的成就》課時作業(yè) 新人教版必修2 基礎達標 1．關于萬有引力定律應用于天文學研究的歷史事實，下列說法中正確的是( ) A．天王星、海王星和冥王星，都是運用萬有引力定律、經過大量計算后發(fā)現的 B．在18世紀已經發(fā)現的7顆行星中，人們發(fā)現第七顆行星——天王星的運動軌道總是同根據萬有引力定律計算出來的結果有比較大的偏差，于是有人推測，在天王星軌道外還有一顆行星，是它的存在引起了上述偏差 C．第八顆行星，是牛頓運用自己發(fā)現的萬有引力定律，經大量計算而發(fā)現的 D．冥王星是英國劍橋大學的學生亞當斯和勒維耶合作研究后共同發(fā)現的 【解析】 由行星的發(fā)現歷史可知，天王星并不是根據引力定律計算出軌道而發(fā)現的；海王星不是通過觀測發(fā)現，也不是直接由萬有引力定律計算出軌道而發(fā)現的，而是人們發(fā)現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，從而發(fā)現了海王星．由此可知，A、C、D錯誤，B正確． 【答案】 B 2．已知引力常量G＝6.6710－11 Nm2/kg2，重力加速度g＝9.8 m/s2，地球半徑R＝6.4106 m．則可知地球質量的數量級是( ) A．1018 kg B．1020 kg C．1022 kg D．1024 kg 【解析】 物體所受地球的萬有引力約等于物體的重力：G＝mg得：g＝G 解得：M＝＝kg＝6.021024 kg 即地球質量的數量級是1024.所以，本題的正確選項為D. 【答案】 D 3．一名宇航員來到某一星球上，如果該星球的質量為地球的一半，它的直徑也為地球的一半，那么這名宇航員在該星球上的重力是他在地球上的重力的( ) A．4倍 B．0.5倍 C．0.25倍 D．2倍 【解析】 可認為在該星球表面上萬有引力約等于重力，即G0＝G，m相同，星球的M、r均為地球的一半，重力G0為地球上重力的2倍，D正確． 【答案】 D 4．若地球繞太陽公轉周期及公轉軌道半徑分別為T和R，月球繞地球公轉周期和公轉軌道半徑分別為t和r，則太陽質量與地球質量之比為( ) A. B. C. D. 【解析】 無論地球繞太陽公轉，還是月球繞地球運轉，統(tǒng)一的公式為G＝mr，即M∝，所以＝，A項正確． 【答案】 A 5．甲是在地球表面附近運行的近地衛(wèi)星，乙是地球的同步衛(wèi)星，已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，地球自轉周期為T，乙運行高度為h，甲、乙的軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的是( ) A．甲的線速度為，乙的線速度為 B．甲、乙的向心加速度均為零 C．甲、乙均處于完全失重狀態(tài) D．甲、乙的運動周期均為T 【解析】 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力是由萬有引力提供的，即＝，在地球表面運行的近地衛(wèi)星r＝R，地球表面的重力加速度g＝，由以上各式得近地衛(wèi)星的線速度v＝，地球同步衛(wèi)星的運行軌道半徑r＝h＋R，同步軌道處的重力加速度g′＝，所以乙的線速度為，選項A錯誤；甲、乙均做勻速圓周運動，重力加速度為向心加速度，甲、乙均處于完全失重狀態(tài)，選項B錯誤，選項C正確；地球近地衛(wèi)星的周期小于T，故選項D錯誤． 【答案】 C 6．據報道，“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km，運行速率分別為v1和v2.那么，v1和v2的比值為(月球半徑取1 700 km)( ) A. B. C. D. 【解析】 根據衛(wèi)星運動的向心力由萬有引力提供，有G＝m，那么衛(wèi)星的線速度跟其軌道半徑的平方根成反比，則有＝＝. 【答案】 C 7．太陽光經過500 s到達地球，地球的半徑為6.4106 m，試估算太陽質量與地球質量的比值．(取一位有效數字) 【解析】 太陽到地球的距離為r＝ct＝3.0108500 m＝1.51011 m．地球繞太陽的運動可看成是勻速圓周運動，向心力為太陽對地球的引力，地球繞太陽的公轉周期約為T＝365243 600 s＝3.2107s，則G＝mr， 太陽的質量為M＝. 地球表面的重力加速度為g＝9.8 m/s2，在忽略地球自轉的情況下，物體在地球表面所受的重力等于地球對物體的引力，即m′g＝G，則地球的質量為m＝.太陽質量和地球質量的比值為 ＝＝＝3105. 【答案】 3105 8．1967年，劍橋大學研究生貝爾偶然發(fā)現一個奇怪的射電源，它每隔1.337 s發(fā)出一個脈沖信號，貝爾和導師曾認為他們可能和外星文明接上頭，后來大家認識到，事情沒有那么浪漫，這種信號是由一種星體發(fā)射出來的，這類星體被定名為“脈沖星”．“脈沖星”的特點是脈沖周期短，而且高度穩(wěn)定，這意味著脈沖星一定進行著準確的周期運動，自轉就是一種很準確的周期運動．已知蟹狀星云的中心星PSR0531＋21是一顆脈沖星，其脈沖現象來自于自轉，且自轉周期為T＝3.310－2 s．設阻止該星體離心瓦解的力是萬有引力，已知萬有引力常量G＝6.6710－11 Nm2/kg2，請估算PSR0531＋21脈沖星的最小密度． 【解析】 脈沖星的脈沖周期即為自轉周期，脈沖星高速自轉而不瓦解的臨界條件是：該星球表面赤道上的物體的所受星體的萬有引力恰等于向心力． 則＝m2R① ρ＝② 代入數據，解①②得ρ＝1.3108 kg/m3. 【答案】 1.3108 kg/m3 1．在研究宇宙發(fā)展演變的理論中，有一種學說叫“宇宙膨脹說”，這種學說認為萬有引力常量G在緩慢地減?。鶕@一理論，在很久很久以前，太陽系中地球的公轉情況與現在相比( ) A．公轉半徑R較大 B．公轉周期T較小 C．公轉速度v較大 D．公轉角速度ω較小 【解析】 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，故地球的軌道半徑R、速率v、周期T、角速度ω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，可認為是勻速圓周運動．由G＝m＝m＝mω2R，得v＝，T＝2π，ω＝.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
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