第七章 第3节万有引力理论的成就（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第七章 第3节万有引力理论的成就（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 192.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-12 20:08:14 | ||
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文档简介
2021-2022学年人教版（2019）必修第二册第七章第3节万有引力理论的成就
能力提升练习
一、单选题
1． 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．如图所示，是某双星系统中A、B两颗恒星围绕它们连线上的固定点O分别做匀速圆周运动，在运动中恒星A、B的中心和O三点始终共线，下列说法正确的是
A．恒星A的角速度比恒星B的角速度小
B．恒星A的线速度比恒星B的线速度小
C．恒星A受到的向心力比恒星B受到的向心力小
D．恒星A的质量比恒星B的小
2． 关于物理学史说法正确的是（ ）
A．卡文迪许发现了万有引力定律
B．牛顿测出了引力常量G
C．开普勒认为行星围绕太阳转的轨迹是圆
D．海王星被称为笔尖下发现的行星
3． 2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空，已知月球半径为R，若“嫦娥一号”到达距月球表面高为2R处时，地面控制中心将其速度调整为时恰能绕月球匀速飞行，将月球视为质量分布均匀的球体，则月球表面的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
4． 美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个黑洞运行的半径相等
B．甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29
C．甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小之比为36：29
D．随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小
5． 在物理学发展的过程中，对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述正确的是（ ）
A．开普勒根据哥白尼对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律
B．由于牛顿在万有引力定律方面的杰出成就，所以被称为能“称量地球质量”的人
C．卡文迪许使用了微小形变放大的方法测出了万有引力常量
D．天王星是利用万有引力计算出轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
6． 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 =
7． 据报道，在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581C，天文学家观察发现绕Gliese581C行星做圆周运动的卫星的轨道半径为月球绕地球做圆周运动的轨道半径的p倍，周期为月球绕地球做圆周运动的周期的q倍，已知地球半径为R，表面重力加速度为g，引力常量为G，则Gliese581C行星的质量为（ ）
A． B． C． D．
8． 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为（ ）
A． B． C． D．
9． 为了计算地球的质量必须知道一些数据，下列各组数据加上已知的万有引力常量G，可以计算地球质量的是（ ）
A．人造地球卫星在地面附近运行的速度v和运行周期T
B．月球绕地球运行的周期T和地球的半径R
C．地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离r
D．地球自转周期T和地球的平均密度
10．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆．某火星探测器绕火星做匀速圆周运动，它的轨道距地面的高度等于火星的半径，它的运动周期为T，则火星的平均密度的表达式为（k为某个常数）（ ）
A．=kT B． C．=kT2 D．
二、多选题
11．2018年4月1日，我国自主研制的“天宫一号”空间站结束了自己的历史使命，坠人大气层烧毁， “天宫一号”为近地卫星．若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，“天宫一号”在轨运行周期为T，则
A．可以根据题中所给物理量算出地球的质量M
B．“天宫一号”降低高度后机械能减小
C．若需要为“天宫一号”补充能源，可采用先发射卫星至“天宫一号”卫星轨道后再加速对接的办法
D．“天宫一号”的向心加速度大于地球表而物体的向心加速度
12．由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体。下列说法正确的是（ ）
A．质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mg
B．质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg0
C．地球的半径为
D．地球的密度为
13．某同学用弹簧秤在赤道上测得某小物体的重力为，在北极测得其重力为，若物体的质量为，地球的自转周期为，万有引力常数为，则地球的质量和半径可以表达为（ ）
A． B． C． D．
14．宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星后进行科学观测：该行星自转周期为T；宇航员在该行星 “北极”距该行星地面附近h处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为t．已知 该行星半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．该行星的平均密度为
B．宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于
C．如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为
D．质量为m的宇航员在该星球表面赤道处的重力是
15．为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N，已知引力常量为G，则下列计算中错误的是（ ）
A．该行星的质量为
B．该行星的半径为
C．该行星的密度为
D．在该行星的第一宇宙速度为
三、解答题
16．万有引力定律的发现和应用推动了自然科学的发展和进步。有了万有引力定律，我们能“称量”地球质量，也实现了飞天的梦想。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为C，忽略地球自转的影响。
(1)求地球的质量M；
(2)假如你站在地球表面，将某小球水平抛出，你会发现，抛出时的速度越大，小球落回到地球表面的落点就越远。所以可以设想，如果没有空气阻力，速度足够大，小球就不再落回地球表面，它将绕地球做半径为R的匀速圆周运动，成为地球的卫星。则这个抛出速度至少为多大？
(3)假设没有空气阻力，在距地球表面高度为h处以速度0.5v水平抛出一个物体（已知h远小于R；v为第2问中所求的抛出速度），并根据公式和x=v0t计算出该物体的水平位移。请问：这样计算是否恰当？为什么？
17．为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量，已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，1年约为，但引力常量G未知.试估算目前太阳的质量。（结果保留两位有效数字）
2021-2022学年人教版（2019）必修第二册第七章第3节万有引力理论的成就（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C D C A A B A D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD BCD AD AD AB
三、解答题
16．(1)；(2)；(3)不恰当，理由见解析
17．
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能力提升练习
一、单选题
1． 天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星．如图所示，是某双星系统中A、B两颗恒星围绕它们连线上的固定点O分别做匀速圆周运动，在运动中恒星A、B的中心和O三点始终共线，下列说法正确的是
A．恒星A的角速度比恒星B的角速度小
B．恒星A的线速度比恒星B的线速度小
C．恒星A受到的向心力比恒星B受到的向心力小
D．恒星A的质量比恒星B的小
2． 关于物理学史说法正确的是（ ）
A．卡文迪许发现了万有引力定律
B．牛顿测出了引力常量G
C．开普勒认为行星围绕太阳转的轨迹是圆
D．海王星被称为笔尖下发现的行星
3． 2007年10月24日18时05分，中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功升空，已知月球半径为R，若“嫦娥一号”到达距月球表面高为2R处时，地面控制中心将其速度调整为时恰能绕月球匀速飞行，将月球视为质量分布均匀的球体，则月球表面的重力加速度为（ ）
A． B． C． D．
4． 美国在2016年2月11日宣布“探测到引力波的存在”。天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件。该事件中甲、乙两个黑洞的质量分别为太阳质量的36倍和29倍，假设这两个黑洞，绕它们连线上的某点做圆周运动，且这两个黑洞的间距缓慢减小。若该黑洞系统在运动过程中各自质量不变且不受其它星系的影响，则关于这两个黑洞的运动，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个黑洞运行的半径相等
B．甲、乙两个黑洞运行的线速度大小之比为36：29
C．甲、乙两个黑洞做圆周运动的向心加速度大小之比为36：29
D．随着甲、乙两个黑洞的间距缓慢减小，它们运行的周期也在减小
5． 在物理学发展的过程中，对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述正确的是（ ）
A．开普勒根据哥白尼对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律
B．由于牛顿在万有引力定律方面的杰出成就，所以被称为能“称量地球质量”的人
C．卡文迪许使用了微小形变放大的方法测出了万有引力常量
D．天王星是利用万有引力计算出轨道的，故其被称为“笔尖下发现的行星”
6． 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 =
7． 据报道，在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星Gliese581C，天文学家观察发现绕Gliese581C行星做圆周运动的卫星的轨道半径为月球绕地球做圆周运动的轨道半径的p倍，周期为月球绕地球做圆周运动的周期的q倍，已知地球半径为R，表面重力加速度为g，引力常量为G，则Gliese581C行星的质量为（ ）
A． B． C． D．
8． 假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常数为G，则地球的密度为（ ）
A． B． C． D．
9． 为了计算地球的质量必须知道一些数据，下列各组数据加上已知的万有引力常量G，可以计算地球质量的是（ ）
A．人造地球卫星在地面附近运行的速度v和运行周期T
B．月球绕地球运行的周期T和地球的半径R
C．地球绕太阳运行的周期T和地球离太阳中心的距离r
D．地球自转周期T和地球的平均密度
10．近年来，人类发射的多枚火星探测器已经相继在火星上着陆．某火星探测器绕火星做匀速圆周运动，它的轨道距地面的高度等于火星的半径，它的运动周期为T，则火星的平均密度的表达式为（k为某个常数）（ ）
A．=kT B． C．=kT2 D．
二、多选题
11．2018年4月1日，我国自主研制的“天宫一号”空间站结束了自己的历史使命，坠人大气层烧毁， “天宫一号”为近地卫星．若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，“天宫一号”在轨运行周期为T，则
A．可以根据题中所给物理量算出地球的质量M
B．“天宫一号”降低高度后机械能减小
C．若需要为“天宫一号”补充能源，可采用先发射卫星至“天宫一号”卫星轨道后再加速对接的办法
D．“天宫一号”的向心加速度大于地球表而物体的向心加速度
12．由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同。已知地球表面两极处的重力加速度大小为g0，在赤道处的重力加速度大小为g，地球自转的周期为T，引力常量为G。假设地球可视为质量均匀分布的球体。下列说法正确的是（ ）
A．质量为m的物体在地球北极受到的重力大小为mg
B．质量为m的物体在地球赤道上受到的万有引力大小为mg0
C．地球的半径为
D．地球的密度为
13．某同学用弹簧秤在赤道上测得某小物体的重力为，在北极测得其重力为，若物体的质量为，地球的自转周期为，万有引力常数为，则地球的质量和半径可以表达为（ ）
A． B． C． D．
14．宇航员乘坐宇宙飞船到达某行星后进行科学观测：该行星自转周期为T；宇航员在该行星 “北极”距该行星地面附近h处自由释放一个小球（引力视为恒力），落地时间为t．已知 该行星半径为R，万有引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．该行星的平均密度为
B．宇宙飞船绕该星球做圆周运动的周期小于
C．如果该行星存在一颗同步卫星，其距行星表面高度为
D．质量为m的宇航员在该星球表面赤道处的重力是
15．为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m的砝码读数为N，已知引力常量为G，则下列计算中错误的是（ ）
A．该行星的质量为
B．该行星的半径为
C．该行星的密度为
D．在该行星的第一宇宙速度为
三、解答题
16．万有引力定律的发现和应用推动了自然科学的发展和进步。有了万有引力定律，我们能“称量”地球质量，也实现了飞天的梦想。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为C，忽略地球自转的影响。
(1)求地球的质量M；
(2)假如你站在地球表面，将某小球水平抛出，你会发现，抛出时的速度越大，小球落回到地球表面的落点就越远。所以可以设想，如果没有空气阻力，速度足够大，小球就不再落回地球表面，它将绕地球做半径为R的匀速圆周运动，成为地球的卫星。则这个抛出速度至少为多大？
(3)假设没有空气阻力，在距地球表面高度为h处以速度0.5v水平抛出一个物体（已知h远小于R；v为第2问中所求的抛出速度），并根据公式和x=v0t计算出该物体的水平位移。请问：这样计算是否恰当？为什么？
17．为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量，已知地球半径，地球质量，日地中心距离，地球表面处的重力加速度，1年约为，但引力常量G未知.试估算目前太阳的质量。（结果保留两位有效数字）
2021-2022学年人教版（2019）必修第二册第七章第3节万有引力理论的成就（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C D C A A B A D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD BCD AD AD AB
三、解答题
16．(1)；(2)；(3)不恰当，理由见解析
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