2020春人教物理必修二第6章万有引力与航天同步练习word版含答案
文档属性
| 名称 | 2020春人教物理必修二第6章万有引力与航天同步练习word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 264.5KB | ||
| 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 | 2020-05-05 18:34:50 | ||
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文档简介
2020春人教物理必修二第6章万有引力与航天同步练习含答案
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、根据开普勒行星运动定律,下列说法错误的是( )
A.人造地球卫星的轨道都是椭圆,地球在椭圆的一个焦点上
B.同一卫星离地球越远,速率越小
C.不同卫星,轨道越大周期越大
D.同一卫星绕不同的行星运行,的值都相同
2、（双选）关于开普勒第三定律 =K的理解，以下说法中正确的是（ ）
A.?K是一个与绕太阳运行的行星无关的常量，可称为开普勒恒量
B.?T表示行星运动的自转周期
C.?该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
D.?若地球绕太阳运转轨道的半长轴为Rl ， 周期为T1 ， 月球绕地球运转轨道的半长轴为R2 ， 周期为T2 ， 则 =
3、行星绕太阳的实际运动轨迹为椭圆,如图所示。那么( )
A.在近日点所受太阳的引力较在远日点小
B.在近日点与远日点所受太阳的引力相等
C.当行星运动到图中A点时所受引力的方向指向椭圆中心O
D.当行星运动到图中A点时所受引力的方向指向太阳
解析:根据公式F=G可知,行星在近日点所受太阳引力大于在远日点所受太阳引力,故A,B错误;行星受到太阳的引力方向指向太阳,故C错误,D正确。
4、.(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是
( )
A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率
B.彗星在近日点的向心加速度大于它在远日点的向心加速度
C.若彗星的周期为75年,则它的半长轴是地球公转半径的75倍
D.彗星在近日点的角速度大于它在远日点的角速度
5、两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则两个大铁球之间的万有引力为( )
A.2F B.4F C.8F D.16F
6、去年4月30日，西昌卫星发射中心发射了一圆轨道卫星，其轨道半径为2．8×107m，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4．2×107m）相比
A.?向心加速度较小??????????????B.?周期较大??????????????????????C.?线速度较大??????????????????????D.?机械能较大
7、若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体,它们在水平方向运动的距离之比为2∶。已知该行星质量约为地球的7倍,地球的半径为R。由此可知,该行星的半径为( )
A.R B.R C.2R D.R
解析:根据平抛运动规律,有x=v0t,h=gt2,解得x=v0,两种情况下,抛出的速度相同,高度相同,故=;由G=mg可得g=G,则==,解得R行=2R,选项C正确。
8、（多选）为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（ ）
A、运转周期和轨道半径 B、质量和运转周期
C、线速度和运转周期 D、环绕速度和质量
9、我们在推导第一宇宙速度的公式v=时,需要作一些假设和选择一些理论依据,现有如下的假设或理论依据:
①卫星做半径等于地球半径的匀速圆周运动;
②卫星所受的重力全部作为其所需的向心力;
③卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力;
④卫星的运转周期必须等于地球的自转周期。
其中必要的是( )
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
10、已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 ( )
A.3.5 km/s B.5.0 km/s
C.17.7 km/s D.35.2 km/s
11、20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒子．这说明( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
二、非选择题
1、火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对性原理呢？
2、根据所学知识完成题目：
（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 =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．已知引力常量为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）
3、登月火箭关闭发动机在离月球表面112 km的空中沿圆形轨道运动,周期是120.5 min,月球的半径是1 740 km。根据这组数据计算月球的质量和平均密度。(保留两位有效数字)
【参考解析】
天体密度和质量的估算是利用人造卫星围绕天体做匀速圆周运动,测出其周期和运动半径即可求天体质量和密度。设月球半径为R,月球质量为M,月球密度为ρ,登月火箭轨道离月球表面高度为h,运动周期为T,火箭质量为m。因为F向=mω2(R+h)=m,F引=G,而F向=F引。由以上各式得M=
=7.2×1022 kg。由于V=,ρ=,所以ρ==3.3×103 kg/m3。
1、D
2、AC
【解析】A、开普勒第三定律 =K，K是一个与绕太阳运行的行星无关的常量，可称为开普勒恒量，故A正确； B、T表示行星运动的公转周期，故B错误；
C、该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故C正确；
D、若地球绕太阳运转轨道的半长轴为Rl ， 周期为T1 ， 月球绕地球运转轨道的半长轴为R2 ， 周期为T2 ， 中心体发生变化，则 ≠ ，故D错误；
3、D
4、A、B、D
5、D
解析:两个小铁球之间的万有引力为F=G=G。实心球的质量为m=ρV=ρ·πr3,大铁球的半径是小铁球的2倍,则大铁球的质量m′与小铁球的质量m之比为==8。故两个大铁球间的万有引力为F′=G=G=16F。故选项D正确。
6、 C
【解析】卫星做圆周运动万有引力提供向心力有可知半径越大引力越小即向心力越小，由向心力提供加速度可知，向心加速度越小，A答案错误；而由公式可知卫星线速度和周期分别为， 可知半径越大线速度越小，周期越大，所以B错；C对；卫星由低轨道运动到高轨道需要消耗其他形式的能量转化为机械能，所以高轨道机械能较大，D错；
7、C
8、AC
9、A
解析:推导第一宇宙速度的公式时,万有引力全部作为卫星所需的向心力,即G=m,而当卫星的轨道半径等于地球半径时,即r=R,G=
mg,由此得mg=m,则v=,此公式与地球自转周期无关,因此①②正确,③④错误。
10、A
11、BCD
【解析】人们对客观世界的认识，要受到他所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原有科学的全盘否定．所以A错，B、C、D对．
二、非选择题
1、见解析
【解析】由题意可知，光速应为c－0.75c=0.25c；而根据狭义相论可知，光速在任意参考系中均保持不变；故在地球上测得光速为c。
2、
（1）解：因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r．根据万有引力定律和牛顿第二定律有 ??? G =m行（ ）2r??????????????? ①
于是有 = M太②
即????????? k= M太③
答：太阳系中该常量k的表达式k= M太；
（2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由②式可得 = M地④ 解得????? M地=6×1024kg???
答：计算地球的质量为6×1024kg．
【解析】【分析】（1）行星绕太阳的运动按圆周运动处理时，此时轨道是圆，就没有半长轴了，此时 =k应改为 ，再由万有引力作为向心力列出方程可以求得常量k的表达式；（2）根据（1）中得到的关系式，带入数据即可求得地球的质量．
3、7.2×1022 kg 3.3×103 kg/m3
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、根据开普勒行星运动定律,下列说法错误的是( )
A.人造地球卫星的轨道都是椭圆,地球在椭圆的一个焦点上
B.同一卫星离地球越远,速率越小
C.不同卫星,轨道越大周期越大
D.同一卫星绕不同的行星运行,的值都相同
2、（双选）关于开普勒第三定律 =K的理解，以下说法中正确的是（ ）
A.?K是一个与绕太阳运行的行星无关的常量，可称为开普勒恒量
B.?T表示行星运动的自转周期
C.?该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
D.?若地球绕太阳运转轨道的半长轴为Rl ， 周期为T1 ， 月球绕地球运转轨道的半长轴为R2 ， 周期为T2 ， 则 =
3、行星绕太阳的实际运动轨迹为椭圆,如图所示。那么( )
A.在近日点所受太阳的引力较在远日点小
B.在近日点与远日点所受太阳的引力相等
C.当行星运动到图中A点时所受引力的方向指向椭圆中心O
D.当行星运动到图中A点时所受引力的方向指向太阳
解析:根据公式F=G可知,行星在近日点所受太阳引力大于在远日点所受太阳引力,故A,B错误;行星受到太阳的引力方向指向太阳,故C错误,D正确。
4、.(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是
( )
A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率
B.彗星在近日点的向心加速度大于它在远日点的向心加速度
C.若彗星的周期为75年,则它的半长轴是地球公转半径的75倍
D.彗星在近日点的角速度大于它在远日点的角速度
5、两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则两个大铁球之间的万有引力为( )
A.2F B.4F C.8F D.16F
6、去年4月30日，西昌卫星发射中心发射了一圆轨道卫星，其轨道半径为2．8×107m，它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4．2×107m）相比
A.?向心加速度较小??????????????B.?周期较大??????????????????????C.?线速度较大??????????????????????D.?机械能较大
7、若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体,它们在水平方向运动的距离之比为2∶。已知该行星质量约为地球的7倍,地球的半径为R。由此可知,该行星的半径为( )
A.R B.R C.2R D.R
解析:根据平抛运动规律,有x=v0t,h=gt2,解得x=v0,两种情况下,抛出的速度相同,高度相同,故=;由G=mg可得g=G,则==,解得R行=2R,选项C正确。
8、（多选）为了估算一个天体的质量，需要知道绕该天体做匀速圆周运动的另一星球的条件是（ ）
A、运转周期和轨道半径 B、质量和运转周期
C、线速度和运转周期 D、环绕速度和质量
9、我们在推导第一宇宙速度的公式v=时,需要作一些假设和选择一些理论依据,现有如下的假设或理论依据:
①卫星做半径等于地球半径的匀速圆周运动;
②卫星所受的重力全部作为其所需的向心力;
③卫星所受的万有引力仅有一部分作为其所需的向心力;
④卫星的运转周期必须等于地球的自转周期。
其中必要的是( )
A.①② B.①③
C.②③ D.②④
10、已知地球的质量约为火星质量的10倍,地球的半径约为火星半径的2倍,则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为 ( )
A.3.5 km/s B.5.0 km/s
C.17.7 km/s D.35.2 km/s
11、20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒子．这说明( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
二、非选择题
1、火箭以0.75c的速度离开地球，从火箭上向地球发射一个光信号．火箭上测得光离开的速度是c，根据过去熟悉的速度合成法则，光到达地球时地球上测得的光速是多少？根据狭义相对性原理呢？
2、根据所学知识完成题目：
（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 =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．已知引力常量为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）
3、登月火箭关闭发动机在离月球表面112 km的空中沿圆形轨道运动,周期是120.5 min,月球的半径是1 740 km。根据这组数据计算月球的质量和平均密度。(保留两位有效数字)
【参考解析】
天体密度和质量的估算是利用人造卫星围绕天体做匀速圆周运动,测出其周期和运动半径即可求天体质量和密度。设月球半径为R,月球质量为M,月球密度为ρ,登月火箭轨道离月球表面高度为h,运动周期为T,火箭质量为m。因为F向=mω2(R+h)=m,F引=G,而F向=F引。由以上各式得M=
=7.2×1022 kg。由于V=,ρ=,所以ρ==3.3×103 kg/m3。
1、D
2、AC
【解析】A、开普勒第三定律 =K，K是一个与绕太阳运行的行星无关的常量，可称为开普勒恒量，故A正确； B、T表示行星运动的公转周期，故B错误；
C、该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，故C正确；
D、若地球绕太阳运转轨道的半长轴为Rl ， 周期为T1 ， 月球绕地球运转轨道的半长轴为R2 ， 周期为T2 ， 中心体发生变化，则 ≠ ，故D错误；
3、D
4、A、B、D
5、D
解析:两个小铁球之间的万有引力为F=G=G。实心球的质量为m=ρV=ρ·πr3,大铁球的半径是小铁球的2倍,则大铁球的质量m′与小铁球的质量m之比为==8。故两个大铁球间的万有引力为F′=G=G=16F。故选项D正确。
6、 C
【解析】卫星做圆周运动万有引力提供向心力有可知半径越大引力越小即向心力越小，由向心力提供加速度可知，向心加速度越小，A答案错误；而由公式可知卫星线速度和周期分别为， 可知半径越大线速度越小，周期越大，所以B错；C对；卫星由低轨道运动到高轨道需要消耗其他形式的能量转化为机械能，所以高轨道机械能较大，D错；
7、C
8、AC
9、A
解析:推导第一宇宙速度的公式时,万有引力全部作为卫星所需的向心力,即G=m,而当卫星的轨道半径等于地球半径时,即r=R,G=
mg,由此得mg=m,则v=,此公式与地球自转周期无关,因此①②正确,③④错误。
10、A
11、BCD
【解析】人们对客观世界的认识，要受到他所处时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原有科学的全盘否定．所以A错，B、C、D对．
二、非选择题
1、见解析
【解析】由题意可知，光速应为c－0.75c=0.25c；而根据狭义相论可知，光速在任意参考系中均保持不变；故在地球上测得光速为c。
2、
（1）解：因行星绕太阳作匀速圆周运动，于是轨道的半长轴a即为轨道半径r．根据万有引力定律和牛顿第二定律有 ??? G =m行（ ）2r??????????????? ①
于是有 = M太②
即????????? k= M太③
答：太阳系中该常量k的表达式k= M太；
（2）在月地系统中，设月球绕地球运动的轨道半径为R，周期为T，由②式可得 = M地④ 解得????? M地=6×1024kg???
答：计算地球的质量为6×1024kg．
【解析】【分析】（1）行星绕太阳的运动按圆周运动处理时，此时轨道是圆，就没有半长轴了，此时 =k应改为 ，再由万有引力作为向心力列出方程可以求得常量k的表达式；（2）根据（1）中得到的关系式，带入数据即可求得地球的质量．
3、7.2×1022 kg 3.3×103 kg/m3