(完整版)高一物理6.4_萬(wàn)有引力理論的成就_習(xí)題、答案

1、高一物理6-2-2第六章第4節(jié) 萬(wàn)有引力理論的成就 習(xí)題6-2-21 . 一艘宇宙飛船繞一個(gè)不知名的行星表面飛行，要測(cè)定該行星的密度，僅僅需要測(cè)定物理量（）A.運(yùn)行周期B.環(huán)繞半徑C.行星的體積D.運(yùn)動(dòng)速度2 .科學(xué)家們推測(cè)，太陽(yáng)系的第十顆行星就在地球的軌道上，從地球上看，它永遠(yuǎn)在太陽(yáng)的 背面，人類(lèi)一直未能發(fā)現(xiàn)它，可以說(shuō)是隱居”著的地球的 學(xué)生兄弟由以上信息可以確定：（）A.這顆行星的公轉(zhuǎn)周期與地球相等B.這顆行星的半徑等于地球的半徑C.這顆行星的密度等于地球的密度D.這顆行星上同樣存在著生命3 .下列說(shuō)法正確的是（）A .海王星和冥王星是人們依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的B.天王星是人們

2、依據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算的軌道而發(fā)現(xiàn)的C.天王星的運(yùn)行軌道偏離根據(jù)萬(wàn)有引力定律計(jì)算出來(lái)的軌道，其原因是由于天王星受 到軌道外面其他行星的引力作用D,以上均不正確4 . 一顆小行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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 （）8 -A.4年B. 6年 C. 8年D. 一年95 . 2001年10月22日，歐洲航天局由衛(wèi)星觀測(cè)發(fā)現(xiàn)銀河系中心存在一個(gè)超大型黑洞，命名 為MCG6-30-15,由于黑洞的強(qiáng)大引力，周?chē)镔|(zhì)大量掉入黑洞，假定銀河系中心僅 此一個(gè)黑洞，已知太陽(yáng)系繞銀河系中心勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，下列哪一組數(shù)據(jù)可估算該黑洞的質(zhì)量（）A.地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期和速度B.太陽(yáng)的質(zhì)量

3、和運(yùn)行速度C.太陽(yáng)質(zhì)量和到 MCG63015的距離D.太陽(yáng)運(yùn)行速度和到 MCG6-30-15的距離6 .設(shè)想人類(lèi)開(kāi)發(fā)月球，不斷把月球上的礦藏搬運(yùn)到地球上，假定經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)采后，地球 仍可看作是均勻的球體， 月球仍沿開(kāi)采前的圓周軌道運(yùn)動(dòng)，則與開(kāi)采前相比（）A.地球與月球間的萬(wàn)有引力將變大B .地球與月球間的萬(wàn)有引力將變小C.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將變長(zhǎng)D.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將變短 17 .已知月球表面的自由落體加速度是地球表面的自由落體加速度的一，在月球上和地球上6以同樣水平速度從同樣的高度拋出質(zhì)量相同的小球，比較兩個(gè)小球落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水 平距離，在月球上的距離和地球上的距離之比，是下列給出的

4、數(shù)據(jù)中的哪個(gè)（）A. 1 B. 66C.6D. 368 .設(shè)土星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若測(cè)得土星到太陽(yáng)的距離為R, 土星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期是T,萬(wàn)有引力常量 G已知，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，能夠求出的物理量有（）A. 土星線(xiàn)速度的大小B. 土星加速度的大小C. 土星的質(zhì)量D.太陽(yáng)的質(zhì)量9 .繼神秘的火星之后，土星也成了全世界關(guān)注的焦點(diǎn)！經(jīng)過(guò)近 7年35.2億公里在太空中風(fēng)塵仆仆的穿行后，美航空航天局和歐航空航天局合作研究的“卡西尼”號(hào)土星探測(cè)器于美國(guó)東部時(shí)間2004年6月30日（北京時(shí)間7月1日）抵達(dá)預(yù)定軌道，開(kāi)始“拜訪” 土 星及其衛(wèi)星家族。這是人類(lèi)首次針對(duì)土星及其 31顆已知衛(wèi)星最詳盡的探測(cè)！若

5、“卡西尼”號(hào)探測(cè)器進(jìn)入繞土星飛行的軌道，在半徑為R的土星上空離土星表面高 h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞 n周飛行時(shí)間為to試計(jì)算土星的質(zhì)量和平均密度。10 .兩顆靠得很近的天體稱(chēng)為雙星，它們以?xún)烧哌B線(xiàn)上某點(diǎn)為圓心作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這樣就不至于由于萬(wàn)有引力而吸引在一起，設(shè)兩雙星質(zhì)量分別為m和M, M=3m。兩星間距為L(zhǎng),在相互萬(wàn)有引力的作用下，繞它們連線(xiàn)上某點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，則它們運(yùn)動(dòng)的角速度為多少 11.若地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期及公轉(zhuǎn)軌道半徑分別為T(mén)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(yáng)質(zhì)量與地球質(zhì)量之比 M日/M地為（）A.R3t2R3T27VR2t3rT1R2T32.3r t12

6、.已知引力常量 G=6.67 X0-11 N m2/kg2,重力加速度g=9.8 m/s2,地球半徑 R=6.4X106 m.則 可知地球質(zhì)量的數(shù)量級(jí)是（）A.1018 kgB.1020 kgC.1022 kgD.1024 kg13.2003年10月15日，神舟”五號(hào)飛船將宇航員送入太空，中國(guó)成為繼俄羅斯、美國(guó)之后 第三個(gè)掌握載人航天技術(shù)的國(guó)家.設(shè)宇航員測(cè)出自己繞地球球心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)、離地面的高度為 H、地球半徑為 R,則卞據(jù)T、H、R和萬(wàn)有引力常量 G,宇航員不能計(jì)算 出下面哪一項(xiàng)（）A.地球的質(zhì)量B.地球的平均密度C.飛船所需向心力D.飛船的線(xiàn)速度大小14 .，已知地球半徑是月

7、球半徑的 3.7倍，地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的 81倍，試求月球表面的重力 加速度是多少？ 一個(gè)舉重運(yùn)動(dòng)員在地面上能舉起質(zhì)量為m的物體，如果他到月球表面，能舉起質(zhì)量是多少的物體？15 .宇航員站在一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球.經(jīng)過(guò)時(shí)間t,小球落到星球表面，測(cè)得拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng).若拋出時(shí)的初速增大到2倍，則拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的距離為3L.已知兩落地.點(diǎn)在同一水平面上，該星球的半徑為R,萬(wàn)有引力常量為 G,求該星球的質(zhì)量 M.16 .經(jīng)天文學(xué)家觀察，太陽(yáng)在繞著銀河系中心圓形軌道上運(yùn)行，這個(gè)軌道半徑約為3X104光年（約等于2.8 X020 m）,轉(zhuǎn)動(dòng)周期約2億年（約等于6.3

8、1015 s）.太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)工的向心力 是來(lái)自位于它軌道內(nèi)側(cè)的大量星體的引力，可以把這些星體的全部質(zhì)量看作集中在銀河系中心來(lái)處理問(wèn)題.（G=6.67X 10-11 N m2/kg2）（1）從給出的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算太陽(yáng)軌道內(nèi)側(cè)這些星體的總質(zhì)量；（2）試求出太陽(yáng)在圓周運(yùn)動(dòng)軌道上的加速度習(xí)題6-2-2答案1. A 2. BC 3. ACG(M4. C 5. D 6. BD 解析：F 萬(wàn)二一m)(m m)R2工Mm- AmR2(M+A m -m) <G Mm=F萬(wàn)，所以F萬(wàn)減小.選項(xiàng)BR2正確.又因?yàn)閒>f向，所以GMm m?()2r ,所以GM r2Tr2/2 2中r所以M增大，r不變，T減

9、小.選項(xiàng)D正確.答案：BD 7.B 8.ABD9.解答：設(shè)“卡西尼”號(hào)的質(zhì)量為 m, 土星的質(zhì)量為 M.速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由萬(wàn)有引力提供.“卡西尼”號(hào)圍繞土星的中心做勻(Rh)2m(R)2,其中T 所以:n2 23n (R h)Gt212.解析:3 r3.3 n2 (R h)3Gt2R34GmL310.11.A物體所受地球的萬(wàn)有引力約等于物體的重力:-mMG-2-=mgR2/口 M得：g=G 2R2解得：M= gR- G669.8 6.4 106.4 1011 kg=6.026.67 10 111024 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：D13.解析:,-M

10、m由G2(R H)o -2=m GR+H) (3,又 3=,代入上式得T2(R2H)3,已知GT2R、H、T、G,則宇航員能測(cè)出地球的質(zhì)量；又地球的體積為4V=33 R3 ,地球的密度為4 2(R H)3GT2 ?4 R3 33 (R H )3(2 3)，也可測(cè)出；根據(jù) gt2r3v= 2 (R H)可知，宇航員也能測(cè)v;因向心力的大小與飛船的質(zhì)量有關(guān),而飛船的質(zhì)量又T未知，所以宇航員不能測(cè)飛船受到的向心力 .A、B、D是正確的，C是錯(cuò)誤的，應(yīng)選 C 14.解析：依據(jù) 地球表面物.體所受萬(wàn)有引力等于其重力 ”求得重力加速度表達(dá)式，由于運(yùn)動(dòng) 員舉力.一定，則被舉起重物重力相同，由于重力加速度不同

11、，則舉起的物體質(zhì)量不同.一一一、一一工一 -M地.一 一 .一M月一在地球表面重力加速度g G2 ,在月球表面重力加速度為g' G2 ,所以R地R月. 一 2g' M 月R地22 、，工一，r 口定的.-?2-=0.169,所以 g =0.169 X 9.82m/66 m/s2.舉重運(yùn)動(dòng)員的舉力 F 是g M地R月在地球表面上，F(xiàn)=mg,在月球表面上 F=m g；所以m'且m=5.92m.g15 .解析：不妨采取逆向思維的方法尋找思路，借助平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律列式求得重力加速度，進(jìn) 而求取星球的質(zhì)量.如右圖所示，設(shè)拋出點(diǎn)的高 .度為h,第一次拋時(shí)設(shè)平拋的水平射程為x,則有x2+h2=L2由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，當(dāng)拋出的初速度增大到原.來(lái)的2倍時(shí)，則水平射程應(yīng)增大到 2x,可得(2x)2+h2=( T3l ) 2由解得:3 , h= - L3設(shè)該星球表面重力加速度為g,由平拋規(guī)律可得1.2h= 2 gt又因?yàn)镚Mm R2mg由得2 . 3LR23Gt216 .解析：首先理解題意，在此基礎(chǔ)上抽象出合理的物理模型，即星體相當(dāng)于一個(gè)大球體，太陽(yáng)類(lèi)似地球繞大球體運(yùn)動(dòng)，利用萬(wàn)有引力給太陽(yáng)提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律求解.(1)設(shè)太陽(yáng)軌道內(nèi)側(cè)星體的總質(zhì)量為M,太陽(yáng)質(zhì)量為 m,軌道半徑為 R,周期為T(mén),太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)