7.3万有引力理论的成就 同步训练-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 7.3万有引力理论的成就 同步训练-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-04 22:14:32 | ||
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文档简介
7.4万有引力理论的成就 同步训练 2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第二册
一、单选题
1．地球表面处重力加速度为g，地球半径为R，若不考虑地球自转，则离地球表面高处的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
2．2021年2月，我国首个火星探测器“天问一号”实现了对火星的环绕。若“天问一号”绕火星做匀速圆周运动的线速度大小为v，周期为T，引力常量为G，则火星的质量为（ ）
A． B． C． D．
3．北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船在某段时间内的无动力运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道I为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，B点为椭圆轨道II的近地点，椭圆轨道II与圆形轨道I相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，不考虑大气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为：
B．载人飞船由B点飞到A点机械能逐渐减少
C．载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II 上A点的加速度
D．根据题中信息，可求出地球的质量M =
4．2021年10月16日凌晨0时23分，搭载神州十三号载人飞船的长征二号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，将神舟十三号载人飞船送入预定轨道，跟“天宫一号”空间站成功对接。发射任务获得成功。若“天宫一号”空间站卫星运行在距地球表面高度为h的圆形轨道上，其运行周期为T，已知引力常量为G，地球的半径为R，则地球的质量为（ ）
A． B．
C． D．
5．在浩瀚的天空，有成千上万颗的人造天体一直在运行。为研究某未知天体，人类发射了一颗探测器围绕该天体做圆周运动，如图所示。若测得该天体相对探测器的张角为θ，探测器绕该天体运动的周期为T，引力常量为G，则该天体的密度为（ ）
A． B．
C． D．
6．万有引力定律是人类科学史上最伟大的发现之一，下列有关万有引力定律说法正确的是（ ）
A．牛顿是通过实验证明总结归纳出了万有引力定律
B．由公式可知，当时，
C．月—地检验的结果证明万有引力与重力是两种不同性质的力
D．天文学家哈雷根据万有引力定律预言哈雷彗星的回归
7．星际飞船探测X星球，当飞船绕X星球做匀速圆周运动时，测得飞船与X星球中心连线在t0（小于飞船做圆周运动周期）时间内转过的角度为θ，扫过的面积为S，忽略X星球自转的影响，引力常量为G，则X星球的质量为（ ）
A． B． C． D．
8．在半径为 R1的 K 星球表面竖直向上提起一质量为 m1的物体，拉力 F 与物体加速度 a 的关系如图线 1 所示。在半径为 R2的 T 星球表面竖直向上提起一质量为 m2的物体，拉力 F 与物体加速度 a 的关系如图线 2 所示。设两星球密度相等，质量分布均匀。则 （ ）
A．m1 : m2=3 : 1，R1 : R2=1 : 2 B．m1 : m2=3 : 2，R1 : R2=3 : 1
C．m1 : m2=3 : 1，R1 : R2=2 : 3 D．m1 : m2=3 : 2，R1 : R2=2 : 1
二、多选题
9．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功与“天和”核心舱对接，3名航天员顺利进入“天和”核心舱。“天和”核心舱绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动，其轨道倾角为41.581°，轨道高度约400千米。已知地球半径约为6400km，近地卫星的线速度为7.9km/s，地球表面重力加速度g取9.8m/s2。根据以上信息可估算出（ ）
A．“天和”核心舱运行的线速度大于7.9km/s
B．“天和”核心舱运行的线速度小于7.9km/s
C．“天和”核心舱轨道处的重力加速度约为7.66m/s2
D．“天和”核心舱轨道处的重力加速度约为8.68m/s2
10．“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是（ ）
A．月球平均密度为 B．月球平均密度为
C．月球表面重力加速度为 D．月球表面重力加速度为
11．我国计划在2030年之前实现飞船载人登月计划，假设你有幸成为登上月球的第一位中国人，如果告知万有引力常量，你可以完成以下哪项工作（ ）
A．测出一个石块的质量，以及它在月球表面上方自由下落的高度和时间，求出月球表面上该石块的重力
B．测出一个石块在月球表面上方做平抛运动的高度和时间，求出月球的质量
C．从月球表面上捡取100块石头，测量它们的质量和体积，求出月球的平均密度
D．测出飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期，求出月球的平均密度
12．已知火星的公转轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，火星的半径约为地球半径的，火星的质量约为地球质量的。火星探测器（探测器可视为火星的近地卫星）在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动。已知火星和地球绕太阳公转的轨道均可近似为圆轨道，地球和火星可看成均匀球体，下列说法正确的是（ ）
A．火星的公转周期和地球的公转周期的比值为
B．探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力的比值为
C．火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值为
D．探测器绕火星表面运行的速度与绕地球表面运行的速度的比值为
13．“中华文明”号宇宙飞船，在探索神秘浩瀚的宇宙空间过程中，曾经发现两颗密度均匀的球形天体A和B，这两个天体，各有一颗卫星绕其表面附近飞行。经过测量发现，天体A、B自转可忽略，且两颗卫星的绕行周期相等，下列判断正确的是（ ）
A．两颗卫星的线速度一定相等
B．两颗卫星的角速度一定相等
C．天体A和B的密度一定相等
D．天体A和B表面的重力加速度之比等于天体A、B半径之比
14．质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球的质量为M，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的（ ）
A．线速度 B．角速度
C．运行周期 D．向心加速度
三、实验题
15．某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径，再利用万有引力定律估算太阳的密度准备的器材有∶①不透光圆筒，一端封上不透光的厚纸，其中心扎一小孔，另一端封上透光的薄纸（如图甲所示）；②毫米刻度尺。某次实验中该组同学绘出了太阳通过小孔成像的光路图（如图乙所示），图中CD线段表示太阳的直径，AB 线段表示太阳的像。已知地球绕太阳公转的周期为T，万有引力常量为G，则∶
（1）设太阳到地球的距离为r，根据图中小孔成像原理估测太阳半径的表达式为∶R=______________。
（2）由本实验中所测量的物理最，推算出的太阳密度的表达式为∶ρ=____________。
16．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：
（A）弹簧秤一个 （B）精确秒表一只；
（C）天平一台（附砝码一套） （D）物体一个
为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知万有引力恒量G）。
①绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_______。（物理量和字母，比如位移X）
②着陆后测量所用的仪器为______（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_________。
③写出该星球质量M、星球半径R的表达式_________（用测量物理量的字母表示）提醒：写出必要的推导过程，同时注意字母的区分
四、解答题
17．某研究小组为了计算地球的质量，从网络上查到以下的数据：
①同步卫星离地面的高度h=36000km，②地球自转周期T1=24h，③地球公转周期T2=365天④地球半径R=6400km，⑤月球公转周期T3=27.3天，⑥月地距离s=38万千米，⑦第一宇宙速度v=7.9km/s，⑧地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.⑨引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2。请选择一组合适的条件，估算地球的质量。
（1）选择的条件（填写前面的序号）：
（2）根据选择的条件，估算出地球质量（保留一位有效数字）
18．北京时间2021年5月19日12时03分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“海洋二号”卫星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。已知卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r、运行周期为T，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。求：
（1）“海洋二号”做匀速圆周运动的向心加速度的大小a；
（2）地球的半径R。
19．某宇航员乘坐宇宙飞船登陆到半径为的某行星表面后，为了测定该行星的平均密度，他利用摆长为的圆锥摆去测定该行星表面的重力加速度，如图所示，某次测得连接小球的悬线与竖直方向间的夹角为时，圆锥摆的周期为，该行星自转的影响可忽略，万有引力常量为，求：
（1）该行星表面的重力加速度；
（2）该行星的平均密度。
20．2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星表面的重力加速度的大小g。
21．假设宇航员在质量为M，半径为R的某星球表面做了一个实验：将一个质量为m的物体置于半径为r的水平圆盘边缘，物体与圆盘间的动摩擦因数为μ，使圆盘绕过圆心的竖直轴转动，转速缓慢增加，某时刻物体从圆盘上滑出，经时间t落地。设引力常量为G；物体与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求：（1）该星球表面的重力加速度大小；
（2）物体离开圆盘时的速度大小；
（3）落地点到圆盘圆心的水平距离。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
2．A
3．A
4．C
5．A
6．D
7．D
8．A
9．BD
10．BD
11．AD
12．AC
13．BCD
14．ACD
15．
16．B 周期T ACD 物体质量m，重力F ，，推导过程：由重力等于万有引力可得
万有引力作为向心力可得
着陆后，弹簧测力计挂上质量为m的物体处于静止，可测得重力
联立可得，，
因而需要用秒表测绕行周期T，用天平质量m，用弹簧测力计测重力F。
17．(1)⑤⑥⑨；(2)
18．（1）r；（2）
19．(1)，方向竖直向下；(2)。
20．（1）；（2）
21．（1）；（2）；（3）
试卷第1页，共3页
一、单选题
1．地球表面处重力加速度为g，地球半径为R，若不考虑地球自转，则离地球表面高处的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
2．2021年2月，我国首个火星探测器“天问一号”实现了对火星的环绕。若“天问一号”绕火星做匀速圆周运动的线速度大小为v，周期为T，引力常量为G，则火星的质量为（ ）
A． B． C． D．
3．北京时间2021年10月16日0时23分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船在某段时间内的无动力运动可近似为如图所示的情境，圆形轨道I为空间站运行轨道，椭圆轨道II为载人飞船运行轨道，B点为椭圆轨道II的近地点，椭圆轨道II与圆形轨道I相切于A点，设圆形轨道I的半径为r，地球表面重力加速度为g地球半径为R，地球的自转周期为T，椭圆轨道II的半长轴为a，不考虑大气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道II上运行的周期之比为：
B．载人飞船由B点飞到A点机械能逐渐减少
C．载人飞船在轨道I上A点的加速度大于在轨道II 上A点的加速度
D．根据题中信息，可求出地球的质量M =
4．2021年10月16日凌晨0时23分，搭载神州十三号载人飞船的长征二号运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，将神舟十三号载人飞船送入预定轨道，跟“天宫一号”空间站成功对接。发射任务获得成功。若“天宫一号”空间站卫星运行在距地球表面高度为h的圆形轨道上，其运行周期为T，已知引力常量为G，地球的半径为R，则地球的质量为（ ）
A． B．
C． D．
5．在浩瀚的天空，有成千上万颗的人造天体一直在运行。为研究某未知天体，人类发射了一颗探测器围绕该天体做圆周运动，如图所示。若测得该天体相对探测器的张角为θ，探测器绕该天体运动的周期为T，引力常量为G，则该天体的密度为（ ）
A． B．
C． D．
6．万有引力定律是人类科学史上最伟大的发现之一，下列有关万有引力定律说法正确的是（ ）
A．牛顿是通过实验证明总结归纳出了万有引力定律
B．由公式可知，当时，
C．月—地检验的结果证明万有引力与重力是两种不同性质的力
D．天文学家哈雷根据万有引力定律预言哈雷彗星的回归
7．星际飞船探测X星球，当飞船绕X星球做匀速圆周运动时，测得飞船与X星球中心连线在t0（小于飞船做圆周运动周期）时间内转过的角度为θ，扫过的面积为S，忽略X星球自转的影响，引力常量为G，则X星球的质量为（ ）
A． B． C． D．
8．在半径为 R1的 K 星球表面竖直向上提起一质量为 m1的物体，拉力 F 与物体加速度 a 的关系如图线 1 所示。在半径为 R2的 T 星球表面竖直向上提起一质量为 m2的物体，拉力 F 与物体加速度 a 的关系如图线 2 所示。设两星球密度相等，质量分布均匀。则 （ ）
A．m1 : m2=3 : 1，R1 : R2=1 : 2 B．m1 : m2=3 : 2，R1 : R2=3 : 1
C．m1 : m2=3 : 1，R1 : R2=2 : 3 D．m1 : m2=3 : 2，R1 : R2=2 : 1
二、多选题
9．2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功与“天和”核心舱对接，3名航天员顺利进入“天和”核心舱。“天和”核心舱绕地球的运动可近似看成匀速圆周运动，其轨道倾角为41.581°，轨道高度约400千米。已知地球半径约为6400km，近地卫星的线速度为7.9km/s，地球表面重力加速度g取9.8m/s2。根据以上信息可估算出（ ）
A．“天和”核心舱运行的线速度大于7.9km/s
B．“天和”核心舱运行的线速度小于7.9km/s
C．“天和”核心舱轨道处的重力加速度约为7.66m/s2
D．“天和”核心舱轨道处的重力加速度约为8.68m/s2
10．“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r，速度大小为v。已知月球半径为R，引力常量为G，忽略月球自转的影响。下列选项正确的是（ ）
A．月球平均密度为 B．月球平均密度为
C．月球表面重力加速度为 D．月球表面重力加速度为
11．我国计划在2030年之前实现飞船载人登月计划，假设你有幸成为登上月球的第一位中国人，如果告知万有引力常量，你可以完成以下哪项工作（ ）
A．测出一个石块的质量，以及它在月球表面上方自由下落的高度和时间，求出月球表面上该石块的重力
B．测出一个石块在月球表面上方做平抛运动的高度和时间，求出月球的质量
C．从月球表面上捡取100块石头，测量它们的质量和体积，求出月球的平均密度
D．测出飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期，求出月球的平均密度
12．已知火星的公转轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，火星的半径约为地球半径的，火星的质量约为地球质量的。火星探测器（探测器可视为火星的近地卫星）在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动。已知火星和地球绕太阳公转的轨道均可近似为圆轨道，地球和火星可看成均匀球体，下列说法正确的是（ ）
A．火星的公转周期和地球的公转周期的比值为
B．探测器在火星表面所受火星引力与在地球表面所受地球引力的比值为
C．火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的比值为
D．探测器绕火星表面运行的速度与绕地球表面运行的速度的比值为
13．“中华文明”号宇宙飞船，在探索神秘浩瀚的宇宙空间过程中，曾经发现两颗密度均匀的球形天体A和B，这两个天体，各有一颗卫星绕其表面附近飞行。经过测量发现，天体A、B自转可忽略，且两颗卫星的绕行周期相等，下列判断正确的是（ ）
A．两颗卫星的线速度一定相等
B．两颗卫星的角速度一定相等
C．天体A和B的密度一定相等
D．天体A和B表面的重力加速度之比等于天体A、B半径之比
14．质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知月球的质量为M，月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的（ ）
A．线速度 B．角速度
C．运行周期 D．向心加速度
三、实验题
15．某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径，再利用万有引力定律估算太阳的密度准备的器材有∶①不透光圆筒，一端封上不透光的厚纸，其中心扎一小孔，另一端封上透光的薄纸（如图甲所示）；②毫米刻度尺。某次实验中该组同学绘出了太阳通过小孔成像的光路图（如图乙所示），图中CD线段表示太阳的直径，AB 线段表示太阳的像。已知地球绕太阳公转的周期为T，万有引力常量为G，则∶
（1）设太阳到地球的距离为r，根据图中小孔成像原理估测太阳半径的表达式为∶R=______________。
（2）由本实验中所测量的物理最，推算出的太阳密度的表达式为∶ρ=____________。
16．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：
（A）弹簧秤一个 （B）精确秒表一只；
（C）天平一台（附砝码一套） （D）物体一个
为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知万有引力恒量G）。
①绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_______。（物理量和字母，比如位移X）
②着陆后测量所用的仪器为______（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_________。
③写出该星球质量M、星球半径R的表达式_________（用测量物理量的字母表示）提醒：写出必要的推导过程，同时注意字母的区分
四、解答题
17．某研究小组为了计算地球的质量，从网络上查到以下的数据：
①同步卫星离地面的高度h=36000km，②地球自转周期T1=24h，③地球公转周期T2=365天④地球半径R=6400km，⑤月球公转周期T3=27.3天，⑥月地距离s=38万千米，⑦第一宇宙速度v=7.9km/s，⑧地球表面的重力加速度g=9.8m/s2.⑨引力常量：G=6.67×10-11N·m2/kg2。请选择一组合适的条件，估算地球的质量。
（1）选择的条件（填写前面的序号）：
（2）根据选择的条件，估算出地球质量（保留一位有效数字）
18．北京时间2021年5月19日12时03分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”乙运载火箭，成功将“海洋二号”卫星送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。已知卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r、运行周期为T，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G。求：
（1）“海洋二号”做匀速圆周运动的向心加速度的大小a；
（2）地球的半径R。
19．某宇航员乘坐宇宙飞船登陆到半径为的某行星表面后，为了测定该行星的平均密度，他利用摆长为的圆锥摆去测定该行星表面的重力加速度，如图所示，某次测得连接小球的悬线与竖直方向间的夹角为时，圆锥摆的周期为，该行星自转的影响可忽略，万有引力常量为，求：
（1）该行星表面的重力加速度；
（2）该行星的平均密度。
20．2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。求：
（1）火星的质量M；
（2）火星表面的重力加速度的大小g。
21．假设宇航员在质量为M，半径为R的某星球表面做了一个实验：将一个质量为m的物体置于半径为r的水平圆盘边缘，物体与圆盘间的动摩擦因数为μ，使圆盘绕过圆心的竖直轴转动，转速缓慢增加，某时刻物体从圆盘上滑出，经时间t落地。设引力常量为G；物体与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
求：（1）该星球表面的重力加速度大小；
（2）物体离开圆盘时的速度大小；
（3）落地点到圆盘圆心的水平距离。
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参考答案
1．C
2．A
3．A
4．C
5．A
6．D
7．D
8．A
9．BD
10．BD
11．AD
12．AC
13．BCD
14．ACD
15．
16．B 周期T ACD 物体质量m，重力F ，，推导过程：由重力等于万有引力可得
万有引力作为向心力可得
着陆后，弹簧测力计挂上质量为m的物体处于静止，可测得重力
联立可得，，
因而需要用秒表测绕行周期T，用天平质量m，用弹簧测力计测重力F。
17．(1)⑤⑥⑨；(2)
18．（1）r；（2）
19．(1)，方向竖直向下；(2)。
20．（1）；（2）
21．（1）；（2）；（3）
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