2019版物理新教材 人教版必修2提升练习第六章 2. 太阳与行星间的引力 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 2019版物理新教材 人教版必修2提升练习第六章 2. 太阳与行星间的引力 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 38.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-11-07 10:16:41 | ||
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文档简介
2.太阳与行星间的引力
基础巩固
1.行星之所以绕太阳运行,是因为( )
A.行星运动时的惯性作用
B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转
C.太阳对行星有约束运动的引力作用
D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳
解析:行星绕太阳做曲线运动,轨迹向太阳方向弯曲,是因为太阳对行星有引力作用,C对。行星之所以没有落向太阳,是因为引力提供了向心力,并非是行星对太阳有排斥力,D错。惯性应使行星沿直线运动,A错。太阳不是宇宙的中心,并非所有星体都绕太阳运动,B错。
答案:C
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式F=mv2r,这个关系式实际上是牛顿第二定律,是可以在实验室中得到验证的
B.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式v=2πrT,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式,它是由速度的定义式得来的
C.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式r3T2=k,这个关系式是开普勒第三定律,是可以在实验室中得到证明的
D.在探究太阳对行星的引力规律时,使用的三个公式都是可以在实验室中得到证明的
解析:开普勒第三定律r3T2=k是无法在实验室中得到验证的,它是开普勒研究天文学家第谷的行星观测记录资料发现的。
答案:AB
3.(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是 ( )
A.太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力
B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成正比
C.太阳对行星的引力是由实验得出的
D.太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
解析:太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力,太阳与行星间的引力F∝Mmr2,可知A正确,B错误。太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,故D正确,C错误。
答案:AD
4.关于太阳与行星间的引力公式中的比例系数G,以下说法正确的是( )
A.G只与行星本身的质量有关,与太阳的质量无关
B.G只与太阳的质量有关,与行星本身的质量无关
C.G与行星本身的质量和太阳的质量均有关
D.G与行星本身的质量和太阳的质量均无关
答案:D
5.右图是流星雨的图片,流星雨是大量陨石落向地球穿过大气层形成的壮观景象。陨石落向地球是因为( )
A.陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力,所以陨石才落向地球
B.陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以陨石改变运动方向落向地球
C.太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球
D.陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的
解析:陨石对地球的吸引力与地球对陨石的吸引力是作用力与反作用力,它们等值反向,A错误;陨石对地球的吸引力和地球对陨石的吸引力大小相等,但陨石质量小,加速度大,所以改变运动方向落向地球,B正确,C错误;万有引力定律告诉我们,任何两个有质量的物体都是相互吸引的,D错误。
答案:B
6.已知太阳的质量M=2.0×1030 kg,地球的质量m=6.0×1024 kg,太阳与地球相距r=1.5×1011 m,(比例系数G=6.67×10-11 N·m2/kg2)求:
(1)太阳对地球的引力大小;
(2)地球对太阳的引力大小。
解析:太阳与地球之间的引力跟太阳的质量成正比、跟地球的质量成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比,则
F=GMmr2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024(1.5×1011)2 N
=3.56×1022 N
地球对太阳的引力与太阳对地球的引力是作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知F'=F=3.56×1022 N。
答案:(1)3.56×1022 N (2)3.56×1022 N
能力提升
1.(多选)根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知:太阳对行星的引力F∝mr2,行星对太阳的引力F'∝Mr2,其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离。下列说法正确的是( )
A.由F∝mr2和F'∝Mr2知,F∶F'=m∶M
B.F和F'大小相等,是作用力与反作用力
C.F和F'大小相等,是同一个力
D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
解析:F'和F大小相等、方向相反,是作用力与反作用力,太阳对行星的引力是行星绕太阳做圆周运动的向心力,故正确选项为B、D。
答案:BD
2.下列关于行星对太阳的引力的说法正确的是( )
A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与行星的质量无关
C.太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力
D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比,与行星与太阳间的距离成反比
解析:由牛顿第三定律可知,行星对太阳的引力和太阳对行星的引力是作用力与反作用力,所以A正确,C错误。由太阳对行星的引力表达式F=4π2k·mr2可知B、D错误。
答案:A
3.(多选)下列关于行星绕太阳旋转的说法正确的是( )
A.离太阳越近的行星周期越大
B.离太阳越远的行星角速度越小
C.离太阳越近的行星受到太阳的引力越大
D.离太阳越近的行星的向心加速度越大
解析:根据开普勒第三定律可知,离太阳越远的行星公转周期越长,又因ω=2πT,所以A错误,B正确;由太阳与行星间的引力F=4π2k·mr2可知引力不仅与二者之间的距离有关,还与行星本身的质量有关,所以C错误;由F=4π2k·mr2,再结合牛顿第二定律可知,a=4π2k·1r2,所以离太阳越近的行星的向心加速度越大,D正确。
答案:BD
4.某同学阅读了《火星的现在、地球的未来》一文,摘录了以下资料:
①太阳几十亿年来一直在不断地释放能量,质量在缓慢地减小。
②金星和火星是地球的两位近邻,金星位于地球圆轨道的内侧,火星位于地球圆轨道的外侧。
③由于火星与地球的自转周期几乎相同,自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同,所以火星上也有四季变化。
根据该同学摘录的资料和有关天体运动的规律,可推断 ( )
A.太阳对地球的引力在缓慢增大
B.日地距离在不断减小
C.金星的公转周期超过一年
D.火星上平均每个季节持续的时间大于3个月
解析:因太阳质量在减小,所以在地球与太阳间距离不变的情况下,太阳对地球的引力减小,故地球做离心运动,故A、B错误;金星绕太阳运动的轨道的半径比地球的小,故金星的公转周期小于一年,同理,火星的公转周期大于一年,故C错误,D正确。
答案:D
5.两个行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运动的轨道半径分别为r1和r2,求:
(1)它们与太阳间的引力之比;
(2)它们的公转周期之比。
解析:(1)行星与太阳间的引力F=GMmr2
则引力之比 F1F2=m1r22m2r12。
(2)行星绕太阳运动时的向心力由太阳对其引力提供,即GMmr2=m4π2T2r,
解得T=2πr3GM
则周期之比 T1T2=r13r23。
答案:(1) m1r22∶m2r12 (2)r13∶r23
6.★(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即a3T2=k,k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知比例系数为G,太阳的质量为M太。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定,月地距离为3.84×108 m,月球绕地球运动的周期为2.36×106 s,试计算地球的质量M地。(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,结果保留一位有效数字)
解析:(1)GM太ma2=ma4π2T2,又k=a3T2,故k=GM太4π2。
(2)GM地m月r2=m月4π2T2r,M地=4π2r3GT2,代入数值解得M地=6×1024 kg。
答案:(1)k=GM太4π2 (2)6×1024 kg
基础巩固
1.行星之所以绕太阳运行,是因为( )
A.行星运动时的惯性作用
B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转
C.太阳对行星有约束运动的引力作用
D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳
解析:行星绕太阳做曲线运动,轨迹向太阳方向弯曲,是因为太阳对行星有引力作用,C对。行星之所以没有落向太阳,是因为引力提供了向心力,并非是行星对太阳有排斥力,D错。惯性应使行星沿直线运动,A错。太阳不是宇宙的中心,并非所有星体都绕太阳运动,B错。
答案:C
2.(多选)下列说法正确的是( )
A.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式F=mv2r,这个关系式实际上是牛顿第二定律,是可以在实验室中得到验证的
B.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式v=2πrT,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式,它是由速度的定义式得来的
C.在探究太阳对行星的引力规律时,我们引用了公式r3T2=k,这个关系式是开普勒第三定律,是可以在实验室中得到证明的
D.在探究太阳对行星的引力规律时,使用的三个公式都是可以在实验室中得到证明的
解析:开普勒第三定律r3T2=k是无法在实验室中得到验证的,它是开普勒研究天文学家第谷的行星观测记录资料发现的。
答案:AB
3.(多选)下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是 ( )
A.太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力
B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成正比
C.太阳对行星的引力是由实验得出的
D.太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
解析:太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力,太阳与行星间的引力F∝Mmr2,可知A正确,B错误。太阳对行星的引力规律是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,故D正确,C错误。
答案:AD
4.关于太阳与行星间的引力公式中的比例系数G,以下说法正确的是( )
A.G只与行星本身的质量有关,与太阳的质量无关
B.G只与太阳的质量有关,与行星本身的质量无关
C.G与行星本身的质量和太阳的质量均有关
D.G与行星本身的质量和太阳的质量均无关
答案:D
5.右图是流星雨的图片,流星雨是大量陨石落向地球穿过大气层形成的壮观景象。陨石落向地球是因为( )
A.陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力,所以陨石才落向地球
B.陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等,但陨石的质量小,加速度大,所以陨石改变运动方向落向地球
C.太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球
D.陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的
解析:陨石对地球的吸引力与地球对陨石的吸引力是作用力与反作用力,它们等值反向,A错误;陨石对地球的吸引力和地球对陨石的吸引力大小相等,但陨石质量小,加速度大,所以改变运动方向落向地球,B正确,C错误;万有引力定律告诉我们,任何两个有质量的物体都是相互吸引的,D错误。
答案:B
6.已知太阳的质量M=2.0×1030 kg,地球的质量m=6.0×1024 kg,太阳与地球相距r=1.5×1011 m,(比例系数G=6.67×10-11 N·m2/kg2)求:
(1)太阳对地球的引力大小;
(2)地球对太阳的引力大小。
解析:太阳与地球之间的引力跟太阳的质量成正比、跟地球的质量成正比,跟它们之间的距离的二次方成反比,则
F=GMmr2
=6.67×10-11×2.0×1030×6.0×1024(1.5×1011)2 N
=3.56×1022 N
地球对太阳的引力与太阳对地球的引力是作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知F'=F=3.56×1022 N。
答案:(1)3.56×1022 N (2)3.56×1022 N
能力提升
1.(多选)根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动的知识知:太阳对行星的引力F∝mr2,行星对太阳的引力F'∝Mr2,其中M、m、r分别为太阳、行星质量和太阳与行星间的距离。下列说法正确的是( )
A.由F∝mr2和F'∝Mr2知,F∶F'=m∶M
B.F和F'大小相等,是作用力与反作用力
C.F和F'大小相等,是同一个力
D.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
解析:F'和F大小相等、方向相反,是作用力与反作用力,太阳对行星的引力是行星绕太阳做圆周运动的向心力,故正确选项为B、D。
答案:BD
2.下列关于行星对太阳的引力的说法正确的是( )
A.行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B.行星对太阳的引力与太阳的质量成正比,与行星的质量无关
C.太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力
D.行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比,与行星与太阳间的距离成反比
解析:由牛顿第三定律可知,行星对太阳的引力和太阳对行星的引力是作用力与反作用力,所以A正确,C错误。由太阳对行星的引力表达式F=4π2k·mr2可知B、D错误。
答案:A
3.(多选)下列关于行星绕太阳旋转的说法正确的是( )
A.离太阳越近的行星周期越大
B.离太阳越远的行星角速度越小
C.离太阳越近的行星受到太阳的引力越大
D.离太阳越近的行星的向心加速度越大
解析:根据开普勒第三定律可知,离太阳越远的行星公转周期越长,又因ω=2πT,所以A错误,B正确;由太阳与行星间的引力F=4π2k·mr2可知引力不仅与二者之间的距离有关,还与行星本身的质量有关,所以C错误;由F=4π2k·mr2,再结合牛顿第二定律可知,a=4π2k·1r2,所以离太阳越近的行星的向心加速度越大,D正确。
答案:BD
4.某同学阅读了《火星的现在、地球的未来》一文,摘录了以下资料:
①太阳几十亿年来一直在不断地释放能量,质量在缓慢地减小。
②金星和火星是地球的两位近邻,金星位于地球圆轨道的内侧,火星位于地球圆轨道的外侧。
③由于火星与地球的自转周期几乎相同,自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同,所以火星上也有四季变化。
根据该同学摘录的资料和有关天体运动的规律,可推断 ( )
A.太阳对地球的引力在缓慢增大
B.日地距离在不断减小
C.金星的公转周期超过一年
D.火星上平均每个季节持续的时间大于3个月
解析:因太阳质量在减小,所以在地球与太阳间距离不变的情况下,太阳对地球的引力减小,故地球做离心运动,故A、B错误;金星绕太阳运动的轨道的半径比地球的小,故金星的公转周期小于一年,同理,火星的公转周期大于一年,故C错误,D正确。
答案:D
5.两个行星的质量分别为m1和m2,绕太阳运动的轨道半径分别为r1和r2,求:
(1)它们与太阳间的引力之比;
(2)它们的公转周期之比。
解析:(1)行星与太阳间的引力F=GMmr2
则引力之比 F1F2=m1r22m2r12。
(2)行星绕太阳运动时的向心力由太阳对其引力提供,即GMmr2=m4π2T2r,
解得T=2πr3GM
则周期之比 T1T2=r13r23。
答案:(1) m1r22∶m2r12 (2)r13∶r23
6.★(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即a3T2=k,k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知比例系数为G,太阳的质量为M太。
(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定,月地距离为3.84×108 m,月球绕地球运动的周期为2.36×106 s,试计算地球的质量M地。(G=6.67×10-11 N·m2/kg2,结果保留一位有效数字)
解析:(1)GM太ma2=ma4π2T2,又k=a3T2,故k=GM太4π2。
(2)GM地m月r2=m月4π2T2r,M地=4π2r3GT2,代入数值解得M地=6×1024 kg。
答案:(1)k=GM太4π2 (2)6×1024 kg