2018-2019學年高中物理 第六章 萬有引力與航天 課時提升作業(yè)九 6.2 太陽與行星間的引力 新人教版必修2.doc

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課時提升作業(yè) 九 太陽與行星間的引力 (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題4分,共16分) 1.關(guān)于太陽與行星間的引力,下列說法不正確的是 (　　) A.神圣和永恒的天體做勻速圓周運動無需原因,因為圓周運動是最完美的 B.行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來自太陽對行星的引力 C.牛頓認為物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因是受到力的作用,行星圍繞太陽運動,一定受到了力的作用 D.牛頓把地面上的動力學關(guān)系應用到天體間的相互作用,推導出了太陽與行星間的引力關(guān)系 【解析】選A。任何做曲線運動的物體都需要外力的作用,行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來自太陽對行星的引力,A錯,B、C、D對。 2.在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽與行星間引力的過程中,得出太陽對行星的引力表達式后推出行星對太陽的引力表達式,這是一個很關(guān)鍵的論證步驟,這一步驟采用的論證方法是 (　　)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 A.研究對象的選取 B.理想化過程 C.類比 D.等效 【解析】選C。求太陽對行星的引力F時,行星是受力星體,有F∝mr2(m是行星的質(zhì)量),求行星對太陽的引力F′時,太陽是受力星體,類比可得F′∝Mr2(M是太陽的質(zhì)量),故C正確。 3.把行星運動近似看成勻速圓周運動以后,開普勒第三定律可寫為T2=r3k,則可推得 (　　) 導學號38026142 A.行星受太陽的引力為F=kmr2 B.行星受太陽的引力都相同 C.行星受太陽的引力為F=4π2kmr2 D.質(zhì)量越大的行星受太陽的引力一定越大 【解析】選C。太陽對行星的引力提供行星繞太陽做圓周運動的向心力,則F=mv2r,又v=2πrT,結(jié)合T2=r3k,可得F=4π2kmr2,故C正確。 4.火星是地球的近鄰,已知火星的軌道半徑約為地球軌道半徑的1.5倍,火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的0.1倍和0.5倍,則太陽對地球的引力和太陽對火星的引力的比值為 (　　) A.10　　　 B.20　　 　C.22.5　　 　D.45 【解析】選C。由F=GMmr2可得:F地=GMm地r地2,F火=GMm火r火2,則:F地F火=m地r火2m火r地2=10.11.5212=22.5,故選項C正確。 二、非選擇題(14分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 5.與行星繞太陽運動一樣,衛(wèi)星之所以能繞地球運動也同樣是因為它受到地球的引力。一位同學根據(jù)向心力公式F=mv2r推斷,如果人造衛(wèi)星質(zhì)量不變,當軌道半徑增大到2倍時,人造衛(wèi)星需要的向心力減為原來的12;另一位同學根據(jù)引力公式F∝Mmr2推斷,當軌道半徑增大到2倍時,人造衛(wèi)星受到的向心力減小為原來的14。這兩位同學中誰說得對?為什么? 【解題指南】要找到兩個變量之間的關(guān)系,必須是在其他量一定的條件下才能確定。分析時注意v、M、m是否為定值。 【解析】第二位同學說得對。因為根據(jù)向心力公式F=mv2r,只有當運動速率v一定時,需要的向心力F才與軌道半徑r成反比。根據(jù)開普勒定律可知,衛(wèi)星的速率將隨軌道半徑的增大而減小,所以向心力F不與軌道半徑r成反比;另外,由于星體的質(zhì)量為定值,由行星與中心天體間的引力公式F∝Mmr2可知,衛(wèi)星受到的引力F將與衛(wèi)星軌道半徑的平方r2成反比。 答案:見解析 1.(6分)地球?qū)υ虑蚓哂邢喈敶蟮囊?可它們沒有靠在一起,這是因為 (　　) A.不僅地球?qū)υ虑蛴幸?而且月球?qū)Φ厍蛞灿幸?這兩個力大小相等,方向相反,互相抵消了 B.不僅地球?qū)υ虑蛴幸?而且太陽系中的其他星球?qū)υ虑蛞灿幸?這些力的合力為零 C.地球?qū)υ虑虻囊€不算大 D.地球?qū)υ虑虻囊τ糜诓粩喔淖冊虑虻倪\動方向,使得月球圍繞地球運動 【解析】選D。地球?qū)υ虑虻囊驮虑驅(qū)Φ厍虻囊κ窍嗷プ饔昧?作用在兩個物體上,不能相互抵消,A錯誤。地球?qū)υ虑虻囊μ峁┝嗽虑蚶@地球做圓周運動的向心力,從而不斷改變月球的運動方向,所以B、C錯誤,D正確。 2. (14分)事實證明,行星與恒星間的引力規(guī)律也適用于其他物體間,已知地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,宇宙飛船從地球飛往月球,當飛至某一位置時,宇宙飛船受到的合力為零,宇航員感到自己處于“完全失重”狀態(tài)。問:此時飛船在空間什么位置?(已知地球與月球中心間距離是3.84105 km) 【解析】把宇宙飛船作為研究對象,當月球和地球?qū)τ钪骘w船的引力相等時,宇宙飛船受到的合力為零。設地球、月球和飛船的質(zhì)量分別為M地、M月和m,x表示飛船到地球球心的距離,則 F地=F月 即GM地mx2=GM月m(l-x)2 代入數(shù)據(jù)解得 x=3.456108 m 答案:在地球與月球的連線上,距地球球心3.456108 m