2017_2018學(xué)年高中物理課時(shí)跟蹤檢測(cè)（九）萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用教科版.docx

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（九） 萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用1下列說(shuō)法正確的是()A海王星是人們直接應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的B天王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出軌道而發(fā)現(xiàn)的C海王星是人們經(jīng)過長(zhǎng)期的太空觀測(cè)而發(fā)現(xiàn)的D天王星的運(yùn)行軌道與由萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道存在偏差，其原因是天王星受到軌道外的行星的引力作用，由此人們發(fā)現(xiàn)了海王星解析：選D由行星的發(fā)現(xiàn)歷史可知，天王星并不是根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(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(wàn)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(wàn)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、B、C錯(cuò)誤，D正確。2為了研究太陽(yáng)演化的進(jìn)程需知太陽(yáng)的質(zhì)量，已知地球的半徑為R，地球的質(zhì)量為m，日地中心的距離為r，地球表面的重力加速度為g，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期為T，則太陽(yáng)的質(zhì)量為()A.B.C. D.解析：選A地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)有Gmr，對(duì)地球表面的物體有mgG，聯(lián)立解得M日，A正確。3地球表面的平均重力加速度為g，地球半徑為R，引力常量為G，可估算地球的平均密度為()A. B.C. D.解析：選A忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，對(duì)處于地球表面的物體，有mgG，又地球質(zhì)量MVR3。代入上式化簡(jiǎn)可得，A正確。4.如圖1所示，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()圖1A.B.C.2 D.2解析：選A對(duì)人造衛(wèi)星，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力m，可得v 。 所以對(duì)于a、b兩顆人造衛(wèi)星有，故選項(xiàng)A正確。5(多選)科學(xué)家在研究地月組成的系統(tǒng)時(shí)，從地球向月球發(fā)射激光，測(cè)得激光往返時(shí)間為t。若還已知萬(wàn)有引力常量G，月球繞地球旋轉(zhuǎn)(可看成勻速圓周運(yùn)動(dòng))的周期T，光速c(地球到月球的距離遠(yuǎn)大于它們的半徑)。則由以上物理量可以求出()圖2A月球到地球的距離B地球的質(zhì)量C月球受地球的引力 D月球的質(zhì)量解析：選AB根據(jù)激光往返時(shí)間為t和激光的速度可求出月球到地球的距離，A正確；又因知道月球繞地球旋轉(zhuǎn)的周期T，根據(jù)Gm2r可求出地球的質(zhì)量M，B正確；根據(jù)題中數(shù)據(jù)只能計(jì)算中心天體的質(zhì)量，D不對(duì)；因不知月球的質(zhì)量，無(wú)法計(jì)算月球受地球的引力，C也不對(duì)。6火星探測(cè)項(xiàng)目是我國(guó)繼神舟載人航天工程、嫦娥探月工程之后又一個(gè)重大太空探索項(xiàng)目。假設(shè)火星探測(cè)器在火星表面附近圓形軌道運(yùn)行的周期為T1，神舟飛船在地球表面附近的圓形軌道運(yùn)行周期為T2，火星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為p，火星半徑與地球半徑之比為q，則T1與T2之比為()A. B. C. D.解析：選D火星探測(cè)器繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)過程中，火星對(duì)探測(cè)器的萬(wàn)有引力提供向心力，即GmR12T1 ，同理可知飛船繞地球的周期T2 ，所以 ，D項(xiàng)正確。7(多選)據(jù)觀測(cè)，某行星外圍有一模糊不清的環(huán)，為了判斷該環(huán)是行星的連續(xù)物還是衛(wèi)星群，又測(cè)出了環(huán)中各層的線速度的大小和該層至行星中心的距離R，以下判斷中正確的是()A若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物B若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物C若v2與R成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群D若v2與R成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群解析：選AC若環(huán)是行星的連續(xù)物，則其角速度與行星自轉(zhuǎn)的角速度相同，故v與R成正比，A對(duì)，B錯(cuò)。若環(huán)是行星的衛(wèi)星群，則由Gm可得v2G，即v2與R成反比，C對(duì)，D錯(cuò)。8假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G。地球的密度為()A.B.C. D.解析：選B物體在地球的兩極時(shí)，mg0G，物體在赤道上時(shí)，mgm2RG，以上兩式聯(lián)立解得地球的密度。故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。9(多選)通過觀測(cè)冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，除了引力常量外，至少還需要兩個(gè)物理量才能計(jì)算出冥王星的質(zhì)量。這兩個(gè)物理量可以是()A衛(wèi)星的速度和角速度B衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑C衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度D衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑解析：選AD根據(jù)線速度和角速度可以求出半徑r，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，則有m，整理可得M，故選項(xiàng)A正確；由于衛(wèi)星的質(zhì)量m可約掉，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；若知道衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑，則m2r，整理得M，故選項(xiàng)D正確。10雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的k倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為()A.T B.TC.T D.T解析：選B設(shè)m1的軌道半徑為R1，m2的軌道半徑為R2，兩星之間的距離為L(zhǎng)。由于它們之間的距離恒定，因此雙星在空間的繞向一定相同，同時(shí)角速度和周期也都相同。由向心力公式可得：對(duì)m1：Gm1R1對(duì)m2：Gm2R2又因?yàn)镽1R2L，m1m2M由式可得：T2 所以當(dāng)兩星總質(zhì)量變?yōu)閗M，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T2T，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。11經(jīng)過近7年時(shí)間，在太空中穿行35億千米后，美航天局和歐航天局合作研究出的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器抵達(dá)預(yù)定軌道，開始“拜訪”土星及其衛(wèi)星家族，這是人類首次針對(duì)土星及其31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè)。若“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器進(jìn)入環(huán)繞土星上空的圓軌道飛行，已知土星半徑為R，探測(cè)器離土星表面高度為h，環(huán)繞n周的飛行時(shí)間為t。求土星的質(zhì)量M和平均密度(球體體積公式V)。解析：土星對(duì)探測(cè)器的引力提供探測(cè)器運(yùn)行的向心力：Gm(Rh)，探測(cè)器運(yùn)行的周期：T，聯(lián)立以上二式解得土星的質(zhì)量為M，由MV和V聯(lián)立解得土星的平均密度為。答案：12假想科學(xué)家在宇宙中觀測(cè)到一個(gè)星球以角速度自轉(zhuǎn)，如果阻止它離心“瓦解”的力是萬(wàn)有引力，這個(gè)星球的密度應(yīng)該有一個(gè)最小值，寫出這個(gè)最小值的表達(dá)式。蟹狀星云中心天體的自轉(zhuǎn)周期為0.33 s，則其是否可能是一種白矮星？(白矮星的密度是1091011 kg/m3)解析：設(shè)該星球的質(zhì)量為M，半徑為R，取該星球表面赤道處的一小物體作為研究對(duì)象，設(shè)其質(zhì)量為m。萬(wàn)