7.3 万有引力定律的成就（备作业）-2021-2022学年高一物理同步备课系列（人教版2019 必修第二册）.zip

第1 页,共 4 页7.3 万有引力理论的成就万有引力理论的成就1许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，以下关于物理学史和物理学家所用物理学方法叙述正确的是（）A牛顿用实验的方法测定了引力常量的值，被称为“测出地球质量的人”B牛顿总结出了行星运动的三大规律C天文学家利用牛顿万有引力定律发现了海王星，海王星被称为”笔尖下发现的行星”D如果一个力的作用效果与另外两个力的作用效果相同，这个力就是那两个力的合力，这里采用了理想实验法21970 年 4 月 24 日，我国的第一颗人造地球卫星发射成功，自 2016 年起，将每年的 4月 24 日设为“中国航天日”。现测得一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，速度为 v，引力常量为 G，由此可推知地球的质量为（）ABCD33v TG322 vGT324 vGT32v TG3假设某星球可视为质量均匀分布的球体，已知该星球表面的重力加速度在两极的大小为g1，在赤道的大小为 g2，星球自转的周期为 T，引力常量为 G，则该星球的密度为（）ABCD23GT1223gGTg12123gGTgg12213ggGTg4月球上一宇航员，他已经知道引力常量和月球半径，想利用已知质量的钩码来大致测出月球的质量，下列宇航员的操作正确且合理的是（）A用已知长度的细绳拴住钩码，使其在水平面内做匀速圆周运动，测得其做圆周运动的周期B竖直向上抛出钩码，测出钩码从抛出到落回抛出点的时间C用弹簧秤测出钩码在月球表面处的重力D沿月球表面水平抛出钩码，使钩码绕月球表面做匀速圆周运动，测出圆周运动的周期第2 页,共 4 页5.科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息我们可能推知()A这颗行星的公转周期与地球相等B这颗行星的自转周期与地球相等C这颗行星质量等于地球的质量D这颗行星的密度等于地球的密度62021 年 5 月 15 日，我国发射的“祝融号”火星探测器顺利着陆火星，标志着我国星际探索达到新高度，该探测器在距火星表面高度为 h 的轨道上绕火星做周期为 T 的匀速圆周运动，再经多次变轨后成功着陆，着陆后测得火星表面的重力加速度为 g，已知火星的半径为 R，万有引力常量为 G，忽略火星自转及其他星球对探测器的影响，以下说法正确的是（）A火星的质量为B火星的质量为2324 RGT3224RhgTC火星的密度为D火星的密度为23GT34 gG R7我国将在今年择机执行“天问 1 号”火星探测任务。质量为的着陆器在着陆火星前，会m在火星表面附近经历一个时长为、速度由减速到零的过程。已知火星的质量约为地球0t0v的倍，半径约为地球的倍，地球表面的重力加速度大小为，忽略火星大气阻力。若pqg该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（）AB020vpmgqt020vpmgqtCD200vqmgpt200vqmgpt8我国发射的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知航天器运动的周期为 T，引力常量为 G，不考虑月球自转的影响，根据上述条件可以计算出（）第3 页,共 4 页A月球的平均密度B月球的质量C航天器的质量D月球半径92020 年 11 月 17 日，长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于 11 月下旬择机实施发射。在未来的某一天，我国载人探月飞船“嫦娥 x 号”飞临月球，先在月球表面附近的圆轨道上绕月球做周期为 T 的匀速圆周运动，然后逐渐调整并安全登月。宇航员出舱后沿竖直方向做了一次跳跃，他腾空的高度为 h，腾空时间为 t。由此可计算出（）A月球的半径为22 22hTtB月球的质量为344 632h TtC月球的平均密度为23TD飞船在近月圆轨道上运行的线速度大小为4hTt10.20 世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间 t 内速度的改变为 v 和飞船受到的推力 F(其他星球对它的引力可忽略)。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度 v 在离星球的较高轨道上绕星球做周期为 T 的匀速圆周运动。已知星球的半径为 R，引力常量用 G 表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是()A.， B.，Fvtv2RGFvtv3T2GC.， D.，Ftvv2RGFtvv3T2G二、非选择题11.2021 年 5 月 15 日 7 时 18 分，“天问一号”火星探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国成为第二个成功着陆火星的国家。若“天问一号”火星探测器被火星捕获后，环绕火星做“近火”匀速圆周运动 N 圈，用时为 t。已知火星的半径为 R，引力常量为 G，求：第4 页,共 4 页（1）火星的质量 M；（2）火星表面的重力加速度 g。12.2021 年 5 月 29 日晚 8 时 55 分，中国“天舟二号”货运飞船从文昌航天发射场升空，飞船顺利进入预定轨道。5 月 30 日上午 5 时 01 分，天舟二号货运飞船与天和核心舱交会对接，对接过程示意图如图所示。已知对接后的组合体沿圆形轨道运行，经过时间 t，组合体绕地球球心转过的角度为，地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，引力常量为 G，不考虑地球自转。求：（1）地球质量 M；（2）组合体所在圆轨道距地面的高度 H。第1 页,共 9 页7.3 万有引力理论的成就万有引力理论的成就1许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，以下关于物理学史和物理学家所用物理学方法叙述正确的是（）A牛顿用实验的方法测定了引力常量的值，被称为“测出地球质量的人”B牛顿总结出了行星运动的三大规律C天文学家利用牛顿万有引力定律发现了海王星，海王星被称为”笔尖下发现的行星”D如果一个力的作用效果与另外两个力的作用效果相同，这个力就是那两个力的合力，这里采用了理想实验法【答案】 C【解析】A卡文迪许用实验的方法测定了引力常量的值，被称为“测出地球质量的人”。A 错误；B开普勒总结出了行星运动的三大规律。B 错误；C天文学家利用牛顿万有引力定律发现了海王星，海王星被称为”笔尖下发现的行星”。C 正确；D如果一个力的作用效果与另外两个力的作用效果相同，这个力就是那两个力的合力，这里采用了等效法。D 错误。故选 C。21970 年 4 月 24 日，我国的第一颗人造地球卫星发射成功，自 2016 年起，将每年的 4月 24 日设为“中国航天日”。现测得一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为 T，速度为 v，引力常量为 G，由此可推知地球的质量为（）ABCD33v TG322 vGT324 vGT32v TG【答案】D第2 页,共 9 页【解析】由可知2rTv2Tvr由万有引力提供向心力有22MmvGmrr联立解得故选 D。32v TMG3假设某星球可视为质量均匀分布的球体，已知该星球表面的重力加速度在两极的大小为g1，在赤道的大小为 g2，星球自转的周期为 T，引力常量为 G，则该星球的密度为（）ABCD23GT1223gGTg12123gGTgg12213ggGTg【答案】C【解析】设地球的半径为 R，质量为 m 的物体，在两极点时，有12MmmgGR在赤道时，有22224MmGmgmRRT又地球的密度343MR由以上各式联立得故选 C。12123gGTgg4月球上一宇航员，他已经知道引力常量和月球半径，想利用已知质量的钩码来大致测出月球的质量，下列宇航员的操作正确且合理的是（）A用已知长度的细绳拴住钩码，使其在水平面内做匀速圆周运动，测得其做圆周运动的周期B竖直向上抛出钩码，测出钩码从抛出到落回抛出点的时间C用弹簧秤测出钩码在月球表面处的重力D沿月球表面水平抛出钩码，使钩码绕月球表面做匀速圆周运动，测出圆周运动的周期第3 页,共 9 页【答案】C【解析】A要测得周期为月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期能求出月球的质量，用已知长度的细绳拴住钩码，使其在水平面内做匀速圆周运动，测得其做圆周运动的周期，无法求出月球的质量，故 A 错误；B竖直向上抛出钩码，测出钩码从抛出到落回抛出点的时间，不知道抛出时钩码的速度，无法求出月球上的重力加速度，所以无法求出月球的质量，故 B 错误；C用弹簧秤测出钩码在月球表面处的重力，忽略月球自转，由万有引力提供重力有可求得月球的质量故 C 正确；2MmmgGR2g RMGD沿月球表面水平抛出钩码，使钩码绕月球表面做匀速圆周运动，测出圆周运动的周期，根据能求出月球的质量，但该方法宇航员做不到，不符合实际情况，故2224MmGmRRTD 错误。故选 C。5.科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息我们可能推知()A这颗行星的公转周期与地球相等B这颗行星的自转周期与地球相等C这颗行星质量等于地球的质量D这颗行星的密度等于地球的密度【答案】A【解析】由题意知，该行星的公转周期应与地球的公转周期相等，这样，从地球上看，它才能永远在太阳的背面。62021 年 5 月 15 日，我国发射的“祝融号”火星探测器顺利着陆火星，标志着我国星际探索达到新高度，该探测器在距火星表面高度为 h 的轨道上绕火星做周期为 T 的匀速圆周运动，再经多次变轨后成功着陆，着陆后测得火星表面的重力加速度为 g，已知火星的半径为 R，万有引力常量为 G，忽略火星自转及其他星球对探测器的影响，以下说法正确的是（）A火星的质量为B火星的质量为2324 RGT3224RhgT第4 页,共 9 页C火星的密度为D火星的密度为23GT34 gG R【答案】D【解析】AB探测器绕火星做周期为 T 的匀速圆周运动，有222GMmmRhTRh得火星的质量为3224RhMGTAB 错误；CD由及得再由密度公式得火星的密度为2GMmmgRGgRM233443MgG RRC 错误，D 正确。故选 D。7我国将在今年择机执行“天问 1 号”火星探测任务。质量为的着陆器在着陆火星前，会m在火星表面附近经历一个时长为、速度由减速到零的过程。已知火星的质量约为地球0t0v的倍，半径约为地球的倍，地球表面的重力加速度大小为，忽略火星大气阻力。若pqg该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（）AB020vpmgqt020vpmgqtCD200vqmgpt200vqmgpt【答案】A【解析】根据万有引力提重力有2MmGmgR解得2GMgR 所以火星表面的重力加速为2pggq火第5 页,共 9 页着陆器受到的制动力大小 F，则有，=Fmgma火00=vat联立解得所以 A 正确；BCD 错误；故选 A。020vpFmgqt8我国发射的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动。已知航天器运动的周期为 T，引力常量为 G，不考虑月球自转的影响，根据上述条件可以计算出（）A月球的平均密度B月球的质量C航天器的质量D月球半径【答案】A【解析】ABC对于航天器，由月球对其的万有引力提供航天器做圆周运动的向心力，则2224MmGmRRT可知，月球的质量为2324 RMGT由于不知道月球的半径，所以月球的质量求不出来。再根据月球的体积为343VR则月球的平均密度为23MVGT所以 A 正确，BD 错误；C由题中的已知条件可知，只能求出中心天体的质量，航天器的质量求不出来，所以 C错误。故选 A。92020 年 11 月 17 日，长征五号遥五运载火箭和嫦娥五号探测器在中国文昌航天发射场完成技术区总装测试工作后，垂直转运至发射区，计划于 11 月下旬择机实施发射。在未来的某一天，我国载人探月飞船“嫦娥 x 号”飞临月球，先在月球表面附近的圆轨道上绕月球做周期为 T 的匀速圆周运动，然后逐渐调整并安全登月。宇航员出舱后沿竖直方向做了