人教版高一物理必修二第六章 6.4 万有引力理论的成就习题课（16张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修二第六章 6.4 万有引力理论的成就习题课（16张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 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 | 2020-04-22 22:56:55 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
6.4万有引力理论的成就习题课
复习上一节的重点知识：
2.万有引力提供向心力
1.重力等于万有引力(不考虑自转）
黄金代换式
例1.我国于2016年9月15日发射了天宫二号空间实验室，2016年10月17日发射了神舟十一号飞船，并在10月19日神舟十一号与天宫二号实现对接。某同学得知上述消息后，画出天宫二号和神舟十一号绕地球做匀速圆周运动的假想图，如图所示虚线为各自的轨道，由此假想图可以判定（ ）
A.天宫二号的运行速率小于神舟十一号的运行速率
B.天宫二号的周期小于神舟十一号的周期
C.天宫二号的向心加速度大于神舟十一号的向心加速度
D.天宫二号的角速度小于神舟十一号的角速度
地球
神州十一号
天宫二号
AD
分析：
所以AD正确。
一、天体的运行规律
例2，我国月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，用10年左右的时间完成，这极大的提高了同学们对月球的关注程度，以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，现请你回答：
（1）.若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看作是匀速圆周运动。试求出月球绕地球运动的轨道半径r。
（2）.若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回到抛出点。已知月球半径为 ，引力常量为G，试求出月球的质量 。
R
T
r
解析：
二、天体质量的计算
例3.假设在半径为R的某天体上发射一颗环绕天体的卫星，若它贴近天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知引力常量为G，写出该天体的密度的表达式；
若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该高度处做匀速圆周运动的周期为T2，试写出该天体的密度表达式。
T2
h
R
m
M
T1
（1）贴近天体表面做匀速圆周运动的卫星的轨道半径近似等于天体半径R。
解 析：
根据万有引力提供向心力得：
三、天体密度的计算
1.宇航员王亚平在天宫一号飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象，若飞船的质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G。则飞船所在处的重力加速度大小为（ ）
2.一物体静置在平均密度为 的球形天体表面的赤道上，已知引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（ ）
B
D
四、巩固练习
3.嫦娥一号是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行，运行周期为127min。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103km。利用以上数据估算月球的质量为（ ）
地球
b
a
O
r2
r1
4.如图所示，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则（ ）
D
A
分析：
分析：
D
5.如图所示，美国的卡西尼号探测器经过长达7年的艰苦旅行，进入绕土星飞行的轨道。若卡西尼号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度 的表达式正确的是（ ）
解析：
6.为了研究太阳的演化过程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M0等于6×1024kg，日地中心的距离r等于1.5×1011m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，地球绕太阳的公转周期约为3.2×107s，试估算目前太阳的质量M。(结果保留一位有效数字，引力常量未知)
解析：
7.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动，由此能得到半径为R，密度为 ，质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T，下列表达式正确的是 （ ）
AD
解析：
8.不可回收的航天器在使用后将成为太空垃圾，右图是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，下列说法正确的是( )
A.离地越低的太空垃圾运行周期越小
B.离地越高的太空垃圾运行角速度越小
C.由公式 得，离地越高的太空垃圾运行速率越大
D.太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞
这些太空残骸移动速度达每小时28000公里，即使只是一块小碎片也有足以破坏卫星或载人太空船表面的能量。
欧洲航天局太空碎片办公室负责人克拉格称，在1993年，地面雷达监控显示，地球轨道上约有8000件直径大于10厘米的人造物体，这种尺寸足以造成灾难性的破坏。
他说：“现今，我们发现地球轨道上约有5000件直径大于1厘米的物体，直径大于10厘米的物体约有20000件……还有75万件大小约1厘米的‘飞行子弹’。”
r=R+h
g
AB
9.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a，假设月球绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r1，向心加速度为a1。已知引力常量为G，地球半径为R，下列说法正确的是（ ）
a1
r1
R
a
分析：
A
10.科学家在研究地月组成的系统时，从地球向月球发射激光测得激光往返时间为t。若还已知引力常量G、月球绕地球旋转(可看成匀速圆周运动)的周期T、光速c(地球到月球的距离远大于它们的半径)，则由以上物理量可以求出( )
A.月球到地球的距离
B.地球的质量
C.月球受地球的引力
D.月球的质量
AB
解析：
11.某宇宙飞船在向宇宙深处飞行过程中，发现a、b两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是( )
A.天体a、b的质量一定不相等
B.两颗卫星的线速度一定相等
C.天体a、b表面的重力加速度之比等于它们的半径之比
D.天体a、b的密度一定相等
分析：
D
13.我国自主研制的首艘货运飞船，天舟一号发射升空后与已经在轨运行的天宫二号成功对接形成组合体，假设组合体在距地面高为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响，求：（1）组合体运动的线速度大小 ；
（2）向心加速度大小。
（1）根据地球表面质量为m的物体所受的引力等于它的重力，可得：
组合体在距离地面高为h处做匀速圆周运动时，引力提供向心力，有：
解析：
（2）根据万有引力提供向心力可得：
14.嫦娥二号卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星，设卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T，已知月球半径为R，引力常量为G。（球的体积公式 ，其中R为球半径）求：（1）月球的质量M，（2）月球表面的重力加速度g，（3）月球的密度。
解析：
（1）嫦娥二号绕月球做匀速圆周运动的向心力由月球的引力提供，
（2）在月球表面,根据物体的重力等于月球的引力，可得：
6.4万有引力理论的成就习题课
复习上一节的重点知识：
2.万有引力提供向心力
1.重力等于万有引力(不考虑自转）
黄金代换式
例1.我国于2016年9月15日发射了天宫二号空间实验室，2016年10月17日发射了神舟十一号飞船，并在10月19日神舟十一号与天宫二号实现对接。某同学得知上述消息后，画出天宫二号和神舟十一号绕地球做匀速圆周运动的假想图，如图所示虚线为各自的轨道，由此假想图可以判定（ ）
A.天宫二号的运行速率小于神舟十一号的运行速率
B.天宫二号的周期小于神舟十一号的周期
C.天宫二号的向心加速度大于神舟十一号的向心加速度
D.天宫二号的角速度小于神舟十一号的角速度
地球
神州十一号
天宫二号
AD
分析：
所以AD正确。
一、天体的运行规律
例2，我国月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，用10年左右的时间完成，这极大的提高了同学们对月球的关注程度，以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，现请你回答：
（1）.若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，且把月球绕地球的运动近似看作是匀速圆周运动。试求出月球绕地球运动的轨道半径r。
（2）.若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回到抛出点。已知月球半径为 ，引力常量为G，试求出月球的质量 。
R
T
r
解析：
二、天体质量的计算
例3.假设在半径为R的某天体上发射一颗环绕天体的卫星，若它贴近天体的表面做匀速圆周运动的周期为T1，已知引力常量为G，写出该天体的密度的表达式；
若这颗卫星距该天体表面的高度为h，测得在该高度处做匀速圆周运动的周期为T2，试写出该天体的密度表达式。
T2
h
R
m
M
T1
（1）贴近天体表面做匀速圆周运动的卫星的轨道半径近似等于天体半径R。
解 析：
根据万有引力提供向心力得：
三、天体密度的计算
1.宇航员王亚平在天宫一号飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象，若飞船的质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G。则飞船所在处的重力加速度大小为（ ）
2.一物体静置在平均密度为 的球形天体表面的赤道上，已知引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（ ）
B
D
四、巩固练习
3.嫦娥一号是我国首次发射的探月卫星，它在距月球表面高度为200km的圆形轨道上运行，运行周期为127min。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，月球半径约为1.74×103km。利用以上数据估算月球的质量为（ ）
地球
b
a
O
r2
r1
4.如图所示，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则（ ）
D
A
分析：
分析：
D
5.如图所示，美国的卡西尼号探测器经过长达7年的艰苦旅行，进入绕土星飞行的轨道。若卡西尼号探测器在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t，已知引力常量为G，则下列关于土星质量M和平均密度 的表达式正确的是（ ）
解析：
6.为了研究太阳的演化过程，需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R=6.4×106m，地球质量M0等于6×1024kg，日地中心的距离r等于1.5×1011m，地球表面的重力加速度g=10m/s2，地球绕太阳的公转周期约为3.2×107s，试估算目前太阳的质量M。(结果保留一位有效数字，引力常量未知)
解析：
7.组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动，由此能得到半径为R，密度为 ，质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T，下列表达式正确的是 （ ）
AD
解析：
8.不可回收的航天器在使用后将成为太空垃圾，右图是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，下列说法正确的是( )
A.离地越低的太空垃圾运行周期越小
B.离地越高的太空垃圾运行角速度越小
C.由公式 得，离地越高的太空垃圾运行速率越大
D.太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞
这些太空残骸移动速度达每小时28000公里，即使只是一块小碎片也有足以破坏卫星或载人太空船表面的能量。
欧洲航天局太空碎片办公室负责人克拉格称，在1993年，地面雷达监控显示，地球轨道上约有8000件直径大于10厘米的人造物体，这种尺寸足以造成灾难性的破坏。
他说：“现今，我们发现地球轨道上约有5000件直径大于1厘米的物体，直径大于10厘米的物体约有20000件……还有75万件大小约1厘米的‘飞行子弹’。”
r=R+h
g
AB
9.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a，假设月球绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r1，向心加速度为a1。已知引力常量为G，地球半径为R，下列说法正确的是（ ）
a1
r1
R
a
分析：
A
10.科学家在研究地月组成的系统时，从地球向月球发射激光测得激光往返时间为t。若还已知引力常量G、月球绕地球旋转(可看成匀速圆周运动)的周期T、光速c(地球到月球的距离远大于它们的半径)，则由以上物理量可以求出( )
A.月球到地球的距离
B.地球的质量
C.月球受地球的引力
D.月球的质量
AB
解析：
11.某宇宙飞船在向宇宙深处飞行过程中，发现a、b两颗均匀球形天体，两天体各有一颗靠近其表面飞行的卫星，测得两颗卫星的周期相等，以下判断正确的是( )
A.天体a、b的质量一定不相等
B.两颗卫星的线速度一定相等
C.天体a、b表面的重力加速度之比等于它们的半径之比
D.天体a、b的密度一定相等
分析：
D
13.我国自主研制的首艘货运飞船，天舟一号发射升空后与已经在轨运行的天宫二号成功对接形成组合体，假设组合体在距地面高为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响，求：（1）组合体运动的线速度大小 ；
（2）向心加速度大小。
（1）根据地球表面质量为m的物体所受的引力等于它的重力，可得：
组合体在距离地面高为h处做匀速圆周运动时，引力提供向心力，有：
解析：
（2）根据万有引力提供向心力可得：
14.嫦娥二号卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星，设卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T，已知月球半径为R，引力常量为G。（球的体积公式 ，其中R为球半径）求：（1）月球的质量M，（2）月球表面的重力加速度g，（3）月球的密度。
解析：
（1）嫦娥二号绕月球做匀速圆周运动的向心力由月球的引力提供，
（2）在月球表面,根据物体的重力等于月球的引力，可得：