2019-2020年高中物理 6.4《萬有引力理論的成就》課時(shí)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(shí)作業(yè) 新人教版必修2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．關(guān)于萬有引力定律應(yīng)用于天文學(xué)研究的歷史事實(shí)，下列說法中正確的是( ) A．天王星、海王星和冥王星，都是運(yùn)用萬有引力定律、經(jīng)過大量計(jì)算后發(fā)現(xiàn)的 B．在18世紀(jì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的7顆行星中，人們發(fā)現(xiàn)第七顆行星——天王星的運(yùn)動(dòng)軌道總是同根據(jù)萬有引力定律計(jì)算出來的結(jié)果有比較大的偏差，于是有人推測(cè)，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(yùn)用自己發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，經(jīng)大量計(jì)算而發(fā)現(xiàn)的 D．冥王星是英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和勒維耶合作研究后共同發(fā)現(xiàn)的 【解析】 由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知，天王星并不是根據(jù)引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的；海王星不是通過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，也不是直接由萬有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的，而是人們發(fā)現(xiàn)天王星的實(shí)際軌道與理論軌道存在偏差，然后運(yùn)用萬有引力定律計(jì)算出“新”星的軌道，從而發(fā)現(xiàn)了海王星．由此可知，A、C、D錯(cuò)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(zhì)量的數(shù)量級(jí)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(zhì)量的數(shù)量級(jí)是1024.所以，本題的正確選項(xiàng)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(zhì)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(rèn)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(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T和R，月球繞地球公轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為t和r，則太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為( ) A. B. C. D. 【解析】 無論地球繞太陽公轉(zhuǎn)，還是月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，統(tǒng)一的公式為G＝mr，即M∝，所以＝，A項(xiàng)正確． 【答案】 A 5．甲是在地球表面附近運(yùn)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(zhuǎn)周期為T，乙運(yùn)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(yùn)動(dòng)周期均為T 【解析】 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬有引力提供的，即＝，在地球表面運(yùn)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(yùn)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(xiàng)A錯(cuò)誤；甲、乙均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；地球近地衛(wèi)星的周期小于T，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】 C 6．據(jù)報(bào)道，“嫦娥一號(hào)”和“嫦娥二號(hào)”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(yùn)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(jù)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(jīng)過500 s到達(dá)地球，地球的半徑為6.4106 m，試估算太陽質(zhì)量與地球質(zhì)量的比值．(取一位有效數(shù)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(yùn)動(dòng)可看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力為太陽對(duì)地球的引力，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期約為T＝365243 600 s＝3.2107s，則G＝mr， 太陽的質(zhì)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(zhuǎn)的情況下，物體在地球表面所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的引力，即m′g＝G，則地球的質(zhì)量為m＝.太陽質(zhì)量和地球質(zhì)量的比值為 ＝＝＝3105. 【答案】 3105 8．1967年，劍橋大學(xué)研究生貝爾偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的射電源，它每隔1.337 s發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，貝爾和導(dǎo)師曾認(rèn)為他們可能和外星文明接上頭，后來大家認(rèn)識(shí)到，事情沒有那么浪漫，這種信號(hào)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(diǎn)是脈沖周期短，而且高度穩(wěn)定，這意味著脈沖星一定進(jìn)行著準(zhǔn)確的周期運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)就是一種很準(zhǔn)確的周期運(yùn)動(dòng)．已知蟹狀星云的中心星PSR0531＋21是一顆脈沖星，其脈沖現(xiàn)象來自于自轉(zhuǎn)，且自轉(zhuǎn)周期為T＝3.310－2 s．設(shè)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(qǐng)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(zhuǎn)周期，脈沖星高速自轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)，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(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?。鶕?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)速度v較大 D．公轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)，但由于G變化緩慢，在并不太長的時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng)．由G＝m＝m＝mω2R，得v＝，T＝2π，ω＝.對(duì)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下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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