2021-2022学年高一下学期物理粤教版(2019)必修第二册3.3万有引力定律的应用 课时练(Word版含答案)

文档属性

名称 2021-2022学年高一下学期物理粤教版(2019)必修第二册3.3万有引力定律的应用 课时练(Word版含答案)
格式 doc
文件大小 948.5KB
资源类型 教案
版本资源 粤教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-28 12:12:43

图片预览

文档简介

3.3万有引力定律的应用 课时练(解析版)
一、选择题
1.竖直上抛的物体,所受空气阻力与物体的速度的平方成正比,从上抛到落地的过程中,物体的加速度的变化情况是( )
A.一直增大 B.一直减小
C.先增大后减小 D.先减小后增大
2.假设嫦娥一号卫星绕月球做圆周运动的轨道半径为R,周期为T,引力常量为G,根据以上信息,可以求出(  )
A.月球的质量 B.地球的质量
C.“嫦娥一号”卫星的质量 D.月球对“嫦娥一号”卫星的引力
3.如图所示,2013年12月14日21时许,“嫦娥三号”携带玉兔探测车在月球虹湾成功软着陆。在实施软着陆过程中,“嫦娥三号”离月面一定高度时最后一次悬停,确认着陆点。已知总质量为m的“嫦娥三号”在最后一次悬停时,反推力发动机对其提供的反推力为F,引力常量为G,月球半径为R,月球表面重力加速度g月,则(  )
A.“嫦娥三号”悬停时处于失重状态
B.“嫦娥三号悬停时反推力F大于其重力mg月
C.反推力F和重力mg月是一对作用力和反作用力
D.月球的质量为
4.“神舟十一号”飞船于2016年10月17日发射,对接“天宫二号”。若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为(  )
A.0 B. C. D.
5.假设火星和地球都是球体,火星的质量与地球质量之比;火星的半径与地球的半径之比,那么火星表面的引力加速度与地球表面处的重力加速度之比正确的是(  )
A. B. C. D.
6.据《当代天文学》2016年11月17日报道,被命名为“开普勒11145123”的恒星距离地球5000光年,其赤道直径和两极直径仅相差6公里,是迄今为止被发现的最圆天体。若该恒星的体积与太阳的体积之比约为k1,该恒星的平均密度与太阳的平均密度之比约为k2,则该恒星的表面重力加速度与太阳的表面重力加速度之比约为(  )
A.·k2 B.·k2 C. D.
7.2018年5月9日,我国在太原卫星发射中心用长征4号运载火箭成功发射了高分5号卫星,标志着我国航天事业进入了一个全新阶段。设想某卫星沿轨道运行的过程中,绕地球球心做周期为T的匀速圆周运动,轨道半径为R,则仅根据T、R和引力常量G,能计算出的物理量是(  )
A.地球的质量 B.地球的平均密度
C.飞船的运动方向 D.飞船所需向心力
8.2021年6月17日上午9点22分我国“神舟”十二号载人飞船发射圆满成功,不久前我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行,核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,航天员一天时间内可观察到16次日出,已知引力常量为G,再知道下列那个物理量可计算出地球的质量(  )
A.核心舱的质量 B.核心舱绕地半径
C.核心舱离地面的高度 D.核心舱的角速度
9.地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动。已知轨道半径为,周期为,引力常量为,地球表面的重力加速度。根据题目提供的已知条件,不可以估算出的物理量是(  )
A.地球的质量 B.同步卫星的质量
C.地球的平均密度 D.同步卫星离地面的高度
10.行星的平均密度为ρ,靠近其表面运行的卫星的运转周期为T1,行星的自转周期为T2,下列说法正确的是(  )
A.ρT1是定值,该值与行星无关 B.ρT12是定值,该值与行星无关
C.ρT2是定值,该值与行星无关 D.ρT22是定值,该值与行星无关
11.卡文迪许在实验室测引力常量G时,他风趣地说是在“称量地球的质量”。事实上,在测出引力常量G的大小后,人们便可根据相关观测数据对地球质量进行估算了。下面提供的几组数据,那一组数据是不可以用来估算地球质量(  )
A.月球绕地球的运动周期及月球与地球的中心距离
B.人造地球卫星绕地球运行的周期和轨道半径
C.地球绕太阳运行的周期及地球到太阳的中心距离
D.地球表面的重力加速度和地球的半径
12.根据图片中新闻信息,并查阅资料获知火星的质量和万有引力常量,则可估算出(  )
中国首次火星探测任务环绕火星获得成功新京报据央视新闻客户端消息记者从国家航天局获悉,刚刚,中国首次火星探测任务天问一号探测器实施近火捕获制动,环绕器3000N轨控发动机点火工作约15分钟,探测器顺利进入近火点高度约400千米,周期约10个地球日,倾角约10的大椭圆环火轨道,成为我国第一颗人造火星卫星,实现“绕、着、巡"第一步“绕”的目标,环绕火星获得成功。
A.火星的平均密度 B.探测器的环火轨道半长轴
C.火星表面的重力加速度 D.探测器在近火点的加速度
13.假设在半径为R的某天体发射一颗该天体的卫星,若它贴近天体的表面做匀速圆周运动的周期为T,已知引力常量为G,该天体表面的重力加速度为g,不考虑天体自转的影响,下列关于该天体密度ρ正确的是(  )
A.ρ= B.ρ= C.ρ= D.ρ=
14.下列关于物理史的描述,正确的是(  )
A.牛顿发现了万有引力定律,并用扭秤实验测出了引力常量G
B.开普勒总结了行星运动的三大定律
C.牛顿定律在高速或微观条件下不再适用
D.利用万有引力定律计算发现了海王星,因此人们称其为“笔尖下发现的行星”
15.中国首次火星探测任务“天问一号”已于2021年2月10日成功环绕火星。火星公转轨道半径是地球公转轨道半径的,火星的半径为地球半径的,火星的质量为地球质量的,火星探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动(探测器可视为火星的近地卫星),探测器绕火星运行周期为T,已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道,地球和火星可看作均匀球体,则(  )
A.火星的公转周期和地球的公转周期之比为
B.火星的自转周期和地球的自转周期之比为
C.探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为
D.火星的平均密度为
二、解答题
16.火星探测器“天问一号”于2020年7月23日在海南文昌发射升空,2021年2月24日成功进入火星停泊轨道.假设停泊轨道为距火星表面高为h的圆轨道,“天问一号”在该轨道上的环绕速度为v,火星半径为R,引力常量为G。求:
(1)火星的质量;
(2)在火星表面附近沿圆轨道运行的卫星的周期。
17.2021年5月15日,“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区,我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。“天问一号”着陆巡视器质量为,其在火星表面着陆前的动力减速阶段可视为在竖直方向做匀变速直线运动,探测器制动打开后,会在火星表面附近经历一个时长为、速度由减速到零的过程。已知火星半径约为地球半径的二分之一,火星质量约为地球质量的十分之一,地球表面的重力加速度为,忽略火星大气阻力。求:
(1)火星表面的重力加速度大小;
(2)着陆巡视器在火星表面着陆前的动力减速阶段受到的制动力大小。
参考答案
1.B
【详解】
试题分析:上升的过程,阻力向下,根据牛顿第二定律得,,加速度的方向与速度反向,则速度减小,因为运动过程中它所受的空气阻力与速度平方成正比,所以阻力减小,加速度减小.下降的过程中,,加速度的方向与速度方向相同,速度增大,阻力增大,加速度继续减小.知物体的加速度总是在减小.故B正确,ACD错误,故选B.
考点:牛顿第二定律的应用
【名师点睛】此题是关于牛顿第二定律的应用问题;解决本题的关键能够正确地受力分析,结合牛顿第二定律进行求解.
2.A
【详解】
A.卫星绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力
解得月球的质量
故A正确;
B.地球不是中心天体,不能求出地球质量,故B错误;
C.由于“嫦娥一号”卫星是环绕天体,不是中心天体,不能求出质量,故C错误;
D.月球对“嫦娥一号”卫星的引力为
由于“嫦娥一号”卫星质量不知道,所以无法求出月球对“嫦娥一号”卫星的引力,故D错误。
故选A。
3.D
【详解】
A.失重状态应该由向下的加速度,悬停时受力平衡,故A错误;
B.嫦娥三号悬停时反推力F等于其重力mg月,处于平衡状态,故B错误;
C.反推力F和重力mg月是一对平衡力,作用在同一个物体上,故C错误;
D.嫦娥三号悬停时,处于平衡状态
由黄金代换式可知
联立解得
故D正确。
故选D。
4.C
【详解】
由引力作为向心力可得
解得
C正确。
故选C。
5.A
【详解】
星球表面的物体受到重力等于万有引力,有
解得
可得
BCD错误,A正确。
故选A。
6.A
【详解】
将恒星视为球体,有
V=πR3∝R3
根据黄金代换
g==∝ρR
所以
===·k2
故选A。
7.A
【详解】
A.根据牛顿第二定律得
变形得
故A正确。
B.因为不知道地球的半径,无法求地球的体积,也无法求地球的密度,故B错误。
C.根据题设条件无法确定飞船的运动方向,故C错误。
D.飞船所需要的向心力由万有引力提供
由于飞船的质量不知道,无法求出向心力,故D错误。
故选A。
8.B
【详解】
核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,可得
解得
依题意,航天员一天时间内可观察到16次日出,故核心舱的周期可作为已知条件,所以只需要再知道核心舱绕地半径就可以计算出地球的质量,故ACD错误,B正确。
故选B。
9.B
【详解】
A.地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力得
解得
所以可求出地球的质量, A正确;
B.根据万有引力提供向心力列出等式,同步卫星的质量在等式中消去,所以根据题目已知条件无法求出同步卫星的质量,B错误;
C.根据万有引力等于重力列出等式
地球半径
根据密度
求出地球的平均密度,C正确;
D.已知其轨道半径为r,由C选项求出地球半径R,同步卫星离地面的高度
所以可求出同步卫星离地面的高度,D正确。
故选B。
10.B
【详解】
设行星的质量为M,半径为R,靠近其表面运行的卫星的质量为m,对卫星根据万有引力提供向心力有
解得
行星的体积为
根据密度的定义式有
所以
=常量
即ρT12是定值,该值与行星无关。
故选B。
11.C
【详解】
AB.根据牛顿第二定律得
解得
AB正确,不符合题意;
C.根据牛顿第二定律得
解得
只能算出太阳质量,无法求出地球质量。C错误,符合题意;
D.根据重力与万有引力的关系有
解得
D正确,不符合题意。
故选C。
12.B
【详解】
A.由
得火星的平均密度
由于不知道火星的半径,所以不能求出密度,故A错误;
B.由信息可知,探测器绕火星运转的周期T已知,根据开普勒第三定律可得
同样的高度,如果探测器做匀速圆周运动,根据
可得
联立上式可求得探测器的环火轨道半长轴r,故B正确;
C.根据
可知,火星表面的重力加速度为
由于不知道火星的半径,所以不能求出重力加速度,故C错误;
D.根据
可知,探测器在近火点的加速度为
由题知,h已知,但是R不知道,所以不能求出在近火点的加速度,故D错误。
故选B。
13.AC
【详解】
由题意可得
解得
则天体密度
或者
故选AC。
14.BCD
【详解】
A.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G,选项A错误;
B.开普勒总结了行星运动的三大定律,选项B正确;
C.牛顿定律适用于宏观低速物体,在高速或微观条件下不再适用,选项C正确;
D.利用万有引力定律计算发现了海王星,因此人们称其为“笔尖下发现的行星”,选项D正确。
故选BCD。
15.CD
【详解】
AB.设太阳质量为M,火星、地球质量分别为m1、m2,轨道半径分别为r1、r2,公转周期分别为T1、T2,则
解得
故A、B错误;
C.设火星、地球的半径分别为R1、R2,探测器质量为m,运行速度分别为v1、v2,则
解得
故C正确;
D.探测器绕火星表面附近运行时,有
整理得

故D正确。
故选CD。
16.(1);(2)
【详解】
(1)根据
解得
(2)根据
解得
17.(1);(2)
【详解】
(1)由
解得火星表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值
即火星表面的重力加速度
(2)着陆巡视器着陆过程可视为竖直向下的匀减速直线运动

可得
由牛顿第二定律有
解得此过程中着陆巡视器受到的制动力大小