-7.3万有引力理论的成就 课后练习

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名称 -7.3万有引力理论的成就 课后练习
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文件大小 42.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-25 05:51:36

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文档简介

7.3万有引力理论的成就
一、选择题(共15题)
利用引力常量 和下列某一组数据,不能计算出地球质量的是
A.地球的半径及地球表面附近的重力加速度(不考虑地球自转的影响)
B.人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
C.月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D.地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
若已知行星绕太阳公转的半径为 ,公转的周期为 ,万有引力恒量为 ,则由此可求出
A.某行星的质量 B.太阳的质量 C.某行星的密度 D.太阳的密度
若已知引力常量 ,地球半径 和地球表面重力加速度 ,地球质量 可表示为
A. B. C. D.
已知引力常量 、月球中心到地球中心的距离 和月球绕地球运行的周期 。假设地球是一个均匀球体,那么仅利用这三个数据,可以估算出的物理量有
A.月球的质量 B.地球的质量
C.地球表面的重力加速度 D.月球的密度
据报道,在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,设其质量为地球质量的 倍,其半径为地球半径的 倍,由此可推知该行星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为
A. B. C. D.
已知引力常量 、月球中心到地球中心的距离 和月球绕地球运行的周期 ,仅利用这三个数据,可以估算出的物理量有
A.月球的质量 B.地球的质量 C.地球的半径 D.地球的密度
“科学真是迷人。”天文学家已经测出月球表面的加速度 、月球的半径 和月球绕地球运转的周期 等数据,根据万有引力定律就可以“称量”月球的质量了。已知引力常数 ,用 表示月球的质量。关于月球质量,下列说法正确的是
A. B. C. D.
下列各项中哪些是影响地球表面重力加速度的主要因素
A.放在地球表面物体的质量和其重力
B.在地球表面附近做自由落体的物体下落的高度及下落时间
C.地球的质量和地球半径
D.太阳的质量和地球离太阳的距离
如果我们能测出月球表的重力加速度 ,月球的半径 和月球绕地球的转动周期 ,就能够根据万有引力定律“称量”月球的质量了。已知引力常量为 ,关于月球质量 的表达式正确的是
A. B. C. D.
已知地球质量约为月球质量的 倍,地球半径约为月球半径的 倍,玉兔号月球车质量 , 玉兔号月球车在月球上所受重力约为
A. B. C. D.
年 月,我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行,若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动,已知引力常量,由下列物理量能计算出地球质量的是
A.核心舱的质量和绕地半径 B.核心舱的质量和绕地周期
C.核心舱的绕地角速度和绕地周期 D.核心舱的绕地线速度和绕地半径
卡文迪许用扭秤实验测定了引力常量,不仅用实验验证了万有引力定律的正确性,而且应用引力常量还可以测出地球的质量,卡文迪许也因此被称为“能称出地球质量的人”。已知引力常量 ,地面的重力加速度 取 ,地球半径 ,则地球质量约为
A. B. C. D.
年 月 日嫦娥四号月球探测器成功软着陆在月球背面的南极一艾特肯盆地冯卡门撞击坑,成为人类历史上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器。如图所示,在月球椭圆轨道上,已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下向月球靠近,并在 处变轨进入半径为 、周期为 的环月圆轨道运行。已知引力常量为 ,下列说法正确的是
A.图中探月卫星飞向 处的过程中速度越来越小
B.图中探月卫星飞向 处的过程中加速度越来越小
C.由题中条件可以计算出月球的质量
D.由题中条件可以计算出探月卫星受到月球引力大小
若已知某行星绕太阳公转的半径为 ,公转的周期为 ,万有引力常量为 ,则由此可求出
A.行星的质量 B.太阳的质量 C.行星的密度 D.太阳的密度
恒星在生命的最后时刻,都会不断地向四周抛出物质。这些物质自由地在天空中扩散,最后渐渐形成
A.星云 B.红巨星 C.行星 D.恒星
二、填空题(共4题)
卡文迪许把他自己的实验说成是“称地球的重量”(严格地说应是“测量地球的质量”)。如果已知引力常量 、地球半径 和重力加速度 ,那么我们就可以计算出地球的质量 ,进一步可以计算出地球的密度 ;如果已知某行星绕太阳运行所需的向心力是由太阳对该行星的万有引力提供的,该行星做匀速圆周运动,只要测出行星的公转周期 和行星距太阳的距离 就可以计算出太阳的质量 。
恒星的种类:我们观测到的恒星有 、 、 、 和 。
应用万有引力定律可以计算天体的 。
判断下列说法的正误。
海王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性。
三、解答题(共4题)
地球绕太阳公转轨道的半径是 ,公转周期是 ,试用万有引力定律求太阳的质量。
已知地球的质量为 ,半径为 ,自转的周期为 ,引力常量为 。赤道上地球表面附近的重力加速度用 表示,北极处地球表面附近的重力加速度用 表示,将地球视为均匀球体。
(1) 用已知量写出 的表达式。
(2) 请比较 与 的大小并求出二者的差值。
(3) 体育比赛中的田赛可分为跳跃,投掷两类项目,田赛成绩会受到纬度的影响。已知迄今男子跳高世界纪录为 ,铅球世界纪录为 (铅球运动中最高点约 )。请分析并说明在运动员体能和技巧都确定的情况下,比赛在高纬度地区和低纬度地区进行相比,哪里更容易创造世界纪录?对跳高和铅球这两项比赛来说,因纬度不同造成运动成绩的数值变化更大的是哪项?(不考虑空气阻力和海拔高度的影响)
已知木星的卫星——木卫二的质量为 ,木卫二绕木星做匀速圆周运动的轨道半径为 ,绕木星运动的周期为 ,万有引力常量为 。求木星的质量 。
卡文迪什在实验室测出了引力常量 的值,他称自己是“可以称量地球质量的人”。
(1) 他“称量”的依据是什么?
(2) 若已知地球表面重力加速度 ,地球半径 ,引力常量 ,求地球的质量和密度。
答案
1. 【答案】D
2. 【答案】B
【解析】根据题意不能求出行星的质量,故A错误;
研究卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
得:,所以能求出太阳的质量,故B正确;
不清楚行星的质量和体积,所以不能求出行星的密度,故C错误;
不知道太阳的体积,所以不能求出太阳的密度,故D错误。
3. 【答案】B
【解析】已知地球表面重力加速度,故根据地球表面物体重力等于万有引力求解;
故有:,所以,地球质量 ,故B正确,ACD错误。
4. 【答案】B
5. 【答案】B
【解析】由 可知:,,,所以选项B正确。
6. 【答案】B
【解析】由 可得,地球质量 ,由于不知地球的半径,无法求地球的密度,故选项B正确。
7. 【答案】A
【解析】AB、在月球表面,物体的重力与万有引力相等,则有:,可得月球的质量为:,故A正确,B错误;
CD、月球绕地球做圆周运动时,月球的半径 ,月球绕地球运转的周期 ,设月球的轨道半径为 ,可得知地球的质量为 ,不能用月球绕地球运转的周期 来求解月球的质量,故CD错误。
8. 【答案】C
9. 【答案】A
【解析】在月球表面,物体的重力与万有引力相等,则有 ,可得月球的质量为 ,故A正确,B错误;月球绕地球做圆周运动,根据万有引力提供向心力得 ,由于 表示轨道半径,而 表示月球半径,可得地球质量 ,故C、D错误。
10. 【答案】B
【解析】根据
可得


玉兔号月球车在月球上所受重力约为
故B正确。
11. 【答案】D
【解析】根据核心舱做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供,可得
可得
可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱的角速度和绕地周期,都不能求解地球的质量;若已知核心舱的绕地线速度和绕地半径可求解地球的质量。
12. 【答案】D
【解析】由 可得:

13. 【答案】C
【解析】A.在椭圆轨道上,探月卫星向月球靠近过程,万有引力做正功,根据动能定理,卫星的速度要增加,故A错误;B.探月卫星飞向 处的过程中逐渐靠近月球,受到月球的万有引力逐渐增大,故合外力越来越大,所以加速度越来越大,故B错误;C.在环月轨道,万有引力提供圆周运动向心力,有:,可得中心天体质量:,故C正确;D.探月卫星质量知,故由题设条件无法计算探月卫星受到月球引力大小,故D错误。
14. 【答案】B
【解析】设太阳的质量为 ,行星的质量为 。
行星绕太阳做圆周运动的向心力由太阳的万有引力提供,则有:
解得:,已知 和 ,可求出太阳的质量 ,但不能求出行星的质量 和行星的密度。
由于太阳的半径未知,也不能求出太阳的密度,故B正确,ACD错误。
15. 【答案】A
16. 【答案】;;
17. 【答案】超巨星;巨星;主序星;白矮星;
18. 【答案】质量和密度
19. 【答案】
20. 【答案】
21. 【答案】
(1)
(2) ;
(3) 按竖直上抛运动来分析跳高,最大高度 可见,若起跳速度 不变,低纬度地区 小,则 大;铅球运动的竖直分运动为竖直上抛,低纬度地区 小,则铅球在空中运动的时间 长,于是水平射程 也长,因此,在低纬度地区,更容易创造世界纪录。(重力加速度的影响也体现在运动员起跳或投掷获得初速度的做功过程中, 值小的地方,同一运动员以相同的体能可将同一质量的物体以更大的初速度抛出,)由于铅球在空中运行的时间远大于跳高时人体在空中的时间,因此对于不同地区 的相同差值,铅球在空中时间长,在不同纬度地区成绩的数值变化更大。
【解析】
(1) 由
得 。
(2) 以静止于赤道地面上的物体 为研究对象,设其受到地面的支持力为 ,因其随地球自转做匀速圆周运动,因此有 ,

①②③联立可知 ,二者的差值为 。
22. 【答案】
【解析】木卫二绕木星做圆周运动的向心力等于万有引力,则 ,
解得 。
23. 【答案】
(1) 若忽略地球自转的影响,在地球表面上物体受到的重力等于地球对物体的万有引力。
(2) ;
【解析】
(2) 由 得,,。