2020春（人教）物理必修二第六章万有引力与航天练习题及答案
文档属性
| 名称 | 2020春（人教）物理必修二第六章万有引力与航天练习题及答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 195.0KB | ||
| 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 | 2020-04-21 18:04:52 | ||
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文档简介
2020春（人教）物理必修二第六章万有引力与航天练习题及答案
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出了“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看不存在缺陷的是( )
A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动
B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动
C.天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象
D.与日地距离相比,其他恒星离地球都十分遥远,比日地间距离大
得多
2、（双选）开普勒关于行星运动规律的表达式为 ，以下理解正确的是(?? )
A.?k是一个与行星无关的常量??????????B.?a代表行星的球体半径
C.?T代表行星运动的自转周期??????????D.?T代表行星绕太阳运动的公转周期
3、假设行星绕太阳在某轨道上做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.行星受到太阳的引力和向心力
B.太阳对行星有引力,行星对太阳没有引力
C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D.太阳对行星的引力与行星的质量成正比
解析:向心力是效果力,它由物体所受外力提供,A错误;太阳与行星间的引力是一对相互作用力,大小相等,B,C错误;由于太阳质量为确定值,因此太阳对行星的引力与行星的质量成正比,D正确。
4、要使两物体间的引力减小到原来的,下列方法可行的是 ( )
A.两物体的距离不变,质量各减小为原来的一半
B.两物体的距离变为原来的2倍,质量各减为原来的一半
C.两物体的质量变为原来的一半,距离也减为原来的一半
D.两物体的质量都变为原来的2倍,距离不变
5、如图所示,两球间距离为r,半径分别为r1,r2,而球质量分布均匀,大小分别为m1,m2,则两球间的万有引力的大小为( )
A.G B.G
C.G D.G
6、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的( )
A.?0.25倍????????????????B.?0.5倍??????????????C.?2.0倍??????????????????D.?4.0倍
7、到了1821年,人们发现天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的差异,当时人们提出了以下各种猜想,之后被证明符合事实的是( )
A.可能是天文观测的数据还不够准确
B.可能是天王星内侧的土星和木星对它的吸引而产生的
C.可能是天王星外侧的一颗未知行星对它的吸引而产生的
D.可能是天王星的一颗质量很大的卫星对它的吸引造成的
解析:天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的差异,是因为天王星外侧的海王星(当时未知)对它的吸引而产
生的。
8、一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要测定物理量 ( )
A.运行周期 B.环绕半径 C.行星的体积 D.运动速度
9、如图所示,图中v1,v2和v3分别为第一、第二和第三宇宙速度,三个飞行器a,b,c分别以第一、第二和第三宇宙速度从地面上发射,三个飞行器中能够克服地球的引力,永远离开地球的是( )
A.只有a B.只有b
C.只有c D.b和c
10、如图所示,a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于P,b、d在同一个圆轨道上。某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方。下列说法中正确的是 ( )
A.b、d存在相撞危险
B.a、c的加速度大小相等,且大于b的加速度
C.b、c的角速度大小相等,且小于a的角速度
D.a、c的线速度大小相等,且小于d的线速度
11、通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是( )
A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动
B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动
C．电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用
D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释
二、填空或实验题
某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．地球和行星做圆周运动所需的向心力来源于________，该行星与地球的公转半径比为________．
二、计算题类
1、土星直径为119 300 km,是太阳系中第二大行星,自转周期只需 10 h 39 min,公转周期为29.4年,距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环,环的外沿直径约为 274 000 km。请由上面提供的信息,估算地球距太阳有多远。(保留两位有效数字)
2、继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点！经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间2004年6月30日（北京时间7月1日）抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高的圆形轨道上绕土星飞行，环绕周飞行时间为。试计算土星的质量和平均密度。
1、解析:天文学家开普勒在认真整理了第谷的观测资料后,在哥白尼学说的基础上,抛弃了圆轨道的说法,提出了以大量观测资料为依据的开普勒三定律,揭示了天体运动的真相,所有行星围绕太阳运动的轨道为椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上,整个宇宙是在不停运动的,故选项D不存在缺陷。
D
2、 A,D
【解析】【解答】A：开普勒第三定律公式 ，式中k是一个与行星无关、与中心天体质量有关的常量。A符合题意。
B：开普勒第三定律公式 ，式中a代表行星椭圆运动的半长轴。B不符合题意。
CD：开普勒第三定律公式 ，式中T代表行星绕太阳运动的公转周期。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD
【分析】开普勒第三定律对应的公式为 ， 其中R是轨道长轴长度，T是周期，k是与中心天体有关的量。
3、D
4、A
5、解析:两球质量分布均匀,可认为质量集中于球心,根据万有引力定律公式得F=G,选项D正确。
D
6、C
【解析】【解答】设地球质量为M ， 半径为R ， 宇航员的质量为m ， 可知：地球对宇航员的万有引力： ，该星球对宇航员的万有引力： ，C符合题意，A、B、D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用万有引力定律，对在地球上的宇航员和在星球上的宇航员列向心力方程，两式联立，结合星球与地球质量和直径的关系分析即可。
7、C
8、A
9、解析:当发射的速度大于等于第二宇宙速度,卫星会挣脱地球的引力,不再绕地球飞行,当发射的速度大于等于第三宇宙速度,卫星会挣脱太阳的引力,飞出太阳系,故D正确,A,B,C错误。
D
10、B
11、C
【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．
二、
1、万有引力；
【解析】【解答】解：地球和行星做圆周运动所需的向心力来源于地球和行星受到的万有引力；
由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N﹣1圈，从而再次在日地连线的延长线上．所以行星的周期是 年，根据开普勒第三定律有 ，即： = =
故答案为：万有引力，
【分析】由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长，其绕太阳转的慢．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明N年地球比行星多转1圈，即行星转了N﹣1圈，从而再次在日地连线的延长线上，那么，可以求出行星的周期是 年，接着再由开普勒第三定律求解该行星与地球的公转半径比．
三、
1、解析:根据开普勒第三定律有=k,k只与太阳质量有关。则=,其中T为公转周期,R为行星到太阳的距离。代入数值得=,得R地≈1.5×1011 m=1.5×108 km。
答案：1.5×108 km
2、
设“卡西尼”号的质量为m，土星的质量为M. “卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供.
?
由题意?
所以：．
又?
得????
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出了“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看不存在缺陷的是( )
A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动
B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动
C.天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象
D.与日地距离相比,其他恒星离地球都十分遥远,比日地间距离大
得多
2、（双选）开普勒关于行星运动规律的表达式为 ，以下理解正确的是(?? )
A.?k是一个与行星无关的常量??????????B.?a代表行星的球体半径
C.?T代表行星运动的自转周期??????????D.?T代表行星绕太阳运动的公转周期
3、假设行星绕太阳在某轨道上做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.行星受到太阳的引力和向心力
B.太阳对行星有引力,行星对太阳没有引力
C.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D.太阳对行星的引力与行星的质量成正比
解析:向心力是效果力,它由物体所受外力提供,A错误;太阳与行星间的引力是一对相互作用力,大小相等,B,C错误;由于太阳质量为确定值,因此太阳对行星的引力与行星的质量成正比,D正确。
4、要使两物体间的引力减小到原来的,下列方法可行的是 ( )
A.两物体的距离不变,质量各减小为原来的一半
B.两物体的距离变为原来的2倍,质量各减为原来的一半
C.两物体的质量变为原来的一半,距离也减为原来的一半
D.两物体的质量都变为原来的2倍,距离不变
5、如图所示,两球间距离为r,半径分别为r1,r2,而球质量分布均匀,大小分别为m1,m2,则两球间的万有引力的大小为( )
A.G B.G
C.G D.G
6、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的( )
A.?0.25倍????????????????B.?0.5倍??????????????C.?2.0倍??????????????????D.?4.0倍
7、到了1821年,人们发现天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的差异,当时人们提出了以下各种猜想,之后被证明符合事实的是( )
A.可能是天文观测的数据还不够准确
B.可能是天王星内侧的土星和木星对它的吸引而产生的
C.可能是天王星外侧的一颗未知行星对它的吸引而产生的
D.可能是天王星的一颗质量很大的卫星对它的吸引造成的
解析:天王星的实际轨道与由万有引力定律计算出的理论轨道存在较大的差异,是因为天王星外侧的海王星(当时未知)对它的吸引而产
生的。
8、一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，仅仅需要测定物理量 ( )
A.运行周期 B.环绕半径 C.行星的体积 D.运动速度
9、如图所示,图中v1,v2和v3分别为第一、第二和第三宇宙速度,三个飞行器a,b,c分别以第一、第二和第三宇宙速度从地面上发射,三个飞行器中能够克服地球的引力,永远离开地球的是( )
A.只有a B.只有b
C.只有c D.b和c
10、如图所示,a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星。其中a、c的轨道相交于P,b、d在同一个圆轨道上。某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方。下列说法中正确的是 ( )
A.b、d存在相撞危险
B.a、c的加速度大小相等,且大于b的加速度
C.b、c的角速度大小相等,且小于a的角速度
D.a、c的线速度大小相等,且小于d的线速度
11、通过一个加速装置对电子加一很大的恒力，使电子从静止开始加速，则对这个加速过程，下列描述正确的是( )
A．根据牛顿第二定律，电子将不断做匀加速直线运动
B．电子先做匀加速直线运动，后以光速做匀速直线运动
C．电子开始近似于匀加速直线运动，后来质量增大，牛顿运动定律不再适用
D．电子是微观粒子，整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释
二、填空或实验题
某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．地球和行星做圆周运动所需的向心力来源于________，该行星与地球的公转半径比为________．
二、计算题类
1、土星直径为119 300 km,是太阳系中第二大行星,自转周期只需 10 h 39 min,公转周期为29.4年,距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环,环的外沿直径约为 274 000 km。请由上面提供的信息,估算地球距太阳有多远。(保留两位有效数字)
2、继神秘的火星之后，土星也成了全世界关注的焦点！经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间2004年6月30日（北京时间7月1日）抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高的圆形轨道上绕土星飞行，环绕周飞行时间为。试计算土星的质量和平均密度。
1、解析:天文学家开普勒在认真整理了第谷的观测资料后,在哥白尼学说的基础上,抛弃了圆轨道的说法,提出了以大量观测资料为依据的开普勒三定律,揭示了天体运动的真相,所有行星围绕太阳运动的轨道为椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上,整个宇宙是在不停运动的,故选项D不存在缺陷。
D
2、 A,D
【解析】【解答】A：开普勒第三定律公式 ，式中k是一个与行星无关、与中心天体质量有关的常量。A符合题意。
B：开普勒第三定律公式 ，式中a代表行星椭圆运动的半长轴。B不符合题意。
CD：开普勒第三定律公式 ，式中T代表行星绕太阳运动的公转周期。C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD
【分析】开普勒第三定律对应的公式为 ， 其中R是轨道长轴长度，T是周期，k是与中心天体有关的量。
3、D
4、A
5、解析:两球质量分布均匀,可认为质量集中于球心,根据万有引力定律公式得F=G,选项D正确。
D
6、C
【解析】【解答】设地球质量为M ， 半径为R ， 宇航员的质量为m ， 可知：地球对宇航员的万有引力： ，该星球对宇航员的万有引力： ，C符合题意，A、B、D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】利用万有引力定律，对在地球上的宇航员和在星球上的宇航员列向心力方程，两式联立，结合星球与地球质量和直径的关系分析即可。
7、C
8、A
9、解析:当发射的速度大于等于第二宇宙速度,卫星会挣脱地球的引力,不再绕地球飞行,当发射的速度大于等于第三宇宙速度,卫星会挣脱太阳的引力,飞出太阳系,故D正确,A,B,C错误。
D
10、B
11、C
【解析】电子在加速装置中由静止开始加速，开始阶段速度较低，远低于光速，此时牛顿运动定律基本适用，可以认为在它被加速的最初阶段，它做匀加速直线运动．随着电子的速度越来越大，接近光速时，相对论效应越来越大，质量加大，它不再做匀加速直线运动，牛顿运动定律不再适用．
二、
1、万有引力；
【解析】【解答】解：地球和行星做圆周运动所需的向心力来源于地球和行星受到的万有引力；
由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N﹣1圈，从而再次在日地连线的延长线上．所以行星的周期是 年，根据开普勒第三定律有 ，即： = =
故答案为：万有引力，
【分析】由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长，其绕太阳转的慢．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明N年地球比行星多转1圈，即行星转了N﹣1圈，从而再次在日地连线的延长线上，那么，可以求出行星的周期是 年，接着再由开普勒第三定律求解该行星与地球的公转半径比．
三、
1、解析:根据开普勒第三定律有=k,k只与太阳质量有关。则=,其中T为公转周期,R为行星到太阳的距离。代入数值得=,得R地≈1.5×1011 m=1.5×108 km。
答案：1.5×108 km
2、
设“卡西尼”号的质量为m，土星的质量为M. “卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供.
?
由题意?
所以：．
又?
得????