遼寧省大連市高中物理 第六章 萬有引力與航天 6.4 萬有引力理論的成就同步測試 新人教版必修2.doc

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6.4萬有引力理論的成就 1.把太陽系各行星的運(yùn)動近似看做勻速圓周運(yùn)動，則離太陽越遠(yuǎn)的行星(　　) A. 周期越小 B. 線速度越小 C. 角速度越小 D. 加速度越小 【答案】BCD 【解析】 設(shè)行星的質(zhì)量為m，公轉(zhuǎn)半徑為r，太陽的質(zhì)量為M，根據(jù)萬有引力提供向心力得：，解得：T=2π，r越大，T越大。故A錯誤。v=，r越大，v越小。故B正確。ω=，可知，r越大，ω越小。故C正確。a=，r越大，a越小。故D正確。故選BCD。 2. 可以發(fā)射一顆這樣的人造地球衛(wèi)星，使其圓軌道 ( ) A. 與地球表面上某一緯度線（非赤道）是共面同心圓 B. 與地球表面上某一經(jīng)度線所決定的圓是共面同心圓 C. 與地球表面上的赤道線是共面同心圓，且衛(wèi)星相對地球表面是靜止的 D. 與地球表面上的赤道線是共面同心圓，但衛(wèi)星相對地球表面是運(yùn)動的 【答案】CD 【解析】 試題分析：衛(wèi)星在圓軌道上繞地球運(yùn)行時，一個最明顯的特點是軌道的圓心是地心，而萬有引力總是地心與衛(wèi)星連線方向上的，所以衛(wèi)星軌道平面必過地心．故A錯誤．衛(wèi)星通過南北極上空，某時刻在某一經(jīng)線上，由于地球的自轉(zhuǎn)下一時刻衛(wèi)星將不在原來的經(jīng)線上，故B錯誤．與地球表面上赤道線是共面同心圓，衛(wèi)星相對地面是靜止的，該衛(wèi)星是同步衛(wèi)星，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，故C正確．與地球表面上赤道線是共面同心圓，周期與地球自轉(zhuǎn)周期不相同，衛(wèi)星相對地面是運(yùn)動的，故D正確． 故選CD 考點：人造衛(wèi)星的加速度、周期和軌道的關(guān)系． 點評：人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動是萬有引力提供向心力，故圓周運(yùn)動的圓心應(yīng)在地球的中心．衛(wèi)星是相對地心作圓周運(yùn)動，而經(jīng)線是相對地軸隨時轉(zhuǎn)動的．也就是說，相對地心來說，經(jīng)線是一直轉(zhuǎn)動的，而極低衛(wèi)星則不然．因此是找不到這樣的衛(wèi)星的． 3.在繞地球運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星上，下列那些儀器不能正常使用（ ） A. 天平 B. 彈簧秤 C. 擺鐘 D. 水銀氣壓計 【答案】ACD 【解析】 【分析】 地球附近的物體都受到地球的吸引，即重力；在太空中，宇宙飛船處于失重狀態(tài)，即不受重力作用；結(jié)合選項中哪些工具是依靠重力來使用的，排除后可得答案． 【詳解】天平是根據(jù)杠桿平衡條件制成的，在太空中，物體和砝碼所受重力完全提供向心力，天平的左右兩盤無論放多少物體，天平都是平衡的。所以無法用天平測量物體的質(zhì)量，所以不能使用。故A錯誤；彈簧秤的原理是根據(jù)胡克定律制作：彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長越長。與失重狀態(tài)無關(guān)，所以彈簧秤仍能在失重狀態(tài)下有效使用。故B正確。鐘擺是利用單擺的等時性做成的，跟重力有關(guān)系，在太空中不能擺鐘。故C錯誤；在失重狀態(tài)下，水銀不會產(chǎn)生壓強(qiáng)，所以不能在失重狀態(tài)下有效使用水銀氣壓計。故D錯誤。本題選不能工作的，故選ACD。 【點睛】太空中能使用的測量工具：刻度尺測量長度、水銀溫度計測溫度、電流表測電流、電壓表測電壓、電子表測時間、電能表測量耗電量、彈簧測力計測拉力等等． 4.一顆小行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則這顆小行星運(yùn)轉(zhuǎn)的周期是 ( ) A. 4年 B. 6年 C. 8年 D. 年 【答案】C 【解析】 解：根據(jù)得，T=，行星的公轉(zhuǎn)半徑是地球公轉(zhuǎn)半徑的4倍，則周期是地球周期的8倍，地球的周期為1年，則小行星的周期為8年． 故選：C． 【點評】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力這一重要理論，并能靈活運(yùn)用，知道周期與軌道半徑的關(guān)系，基礎(chǔ)題． 5.一艘宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，要測定該行星的密度，只需要(　　) A. 測定飛船的運(yùn)行周期 B. 測定飛船的環(huán)繞半徑 C. 測定行星的體積 D. 測定飛船的運(yùn)行速度 【答案】A 【解析】 宇宙飛船繞一個不知名的行星表面飛行，飛船軌道半徑等于行星的半徑即 設(shè)飛船繞行星飛行的周期是T，行星質(zhì)量為M，飛船質(zhì)量為m，則，解得： 行星的密度 則要測定該行星的密度，僅僅需要測定的物理量是飛船繞行星飛行的運(yùn)行周期。故A項正確。 6. 太陽由于輻射，質(zhì)量在不斷減小.地球由于接受太陽輻射和吸收宇宙中的塵埃，其質(zhì)量在增加.假定地球增加的質(zhì)量等于太陽減小的質(zhì)量，且地球的軌道半徑不變，地球的質(zhì)量始終小于太陽的質(zhì)量，則（ ） A. 太陽對地球的引力變大 B. 太陽對地球的引力變小 C. 地球運(yùn)行的周期變長 D. 地球運(yùn)行的周期變短 【答案】AC 【解析】 試題分析：設(shè)太陽的質(zhì)量為M，地球的質(zhì)量為m，太陽減小的質(zhì)量為△m，開始引力為：， 質(zhì)量變化后，引力為：，因為M-m-△m＞0，可知引力增大．故A正確，B錯誤．根據(jù)得：周期，太陽的質(zhì)量減小，則周期增大．故C正確，D錯誤．故選AC。 考點：萬有引力定律的應(yīng)用 【名師點睛】解決此題要建立地球運(yùn)動的模型，分析其向心力的來源，根據(jù)萬有引力定律和向心力公式列式分析．向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知條件或所求解的物理量靈活選取。 7. 宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可以采取的方法是( ) A. 飛船加速直到追上空間站，完成對接 B. 飛船從原軌道減速至一個較低軌道，再加速追上空間站完成對接 C. 飛船加速至一個較高軌道再減速追上空間站完成對接 D. 無法實現(xiàn)對接 【答案】B 【解析】 試題分析：飛船在加速的過程中，軌道半徑要增大，所以飛船要從原軌道減速至一個較低軌道,再加速追上軌道空間站,完成對接，B對，ACD錯。 考點：離心運(yùn)動 點評：本題考查了萬有引力不足以提供向心力時的離心運(yùn)動，通過分析飛船加速后要離心運(yùn)動，從而選出正確選項。 8.太空中有一顆繞恒星做勻速圓周運(yùn)動的行星，此行星上一晝夜的時間是6h，在行星的赤道處用彈簧秤測量物體的重力的讀數(shù)比在兩極時測量的讀數(shù)小10%。已知引力常量，求此行星的平均密度。 【答案】 【解析】 【分析】 此行星上一晝夜的時間是t，故其自轉(zhuǎn)周期為t；在行星的赤道處用彈簧秤測量物體的重力的讀數(shù)比在兩極時測量的讀數(shù)小10%，對赤道物體物體受到的萬有引力和重力的合力提供向心力列式，兩極位置根據(jù)重力等于萬有引力列式；最后聯(lián)立求解． 【詳解】由題意知行星自轉(zhuǎn)的周期為T=6h．設(shè)行星的質(zhì)量為M，半徑為R，平均密度為，則： 兩極的重力為物體受到的萬有引力，m是一個假定的物體的質(zhì)量 物體在赤道隨行星自轉(zhuǎn)的向心力為： 彈簧測力計的讀數(shù)為由題意得到： 則有： 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得： 【點睛】本題關(guān)鍵明確物體的運(yùn)動規(guī)律，然后結(jié)合萬有引力定律提供向心力列式后聯(lián)立求解． 9.高空遙感探測衛(wèi)星在距地球表面高為h處繞地球轉(zhuǎn)動，如果地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，人造衛(wèi)星質(zhì)量為m，萬有引力常量為G，試求： （1）人造衛(wèi)星的線速度多大？ （2）人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期是多少？ （3）人造衛(wèi)星的向心加速度多大？ 【答案】（1）（2）（3） 【解析】 試題分析： (1) 地球表面上的物體受到的萬有引力近似等于物體的重力， 即=mg（2分） （3分） （2）周期：（3分） （3）（3分） 考點：人造衛(wèi)星