2020届高三物理总复习课时作业13 万有引力与天体运动 新人教版

课时作业13万有引力与天体运动 时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1.太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图象图中坐标系的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T和R分别是行星绕太阳运动的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径下列4幅图中正确的是()图1解析：由开普勒第三定律k(常数)可知，()3()2，两边取对数可得3lg()2lg()，即lg()lg()，选项B正确答案：B2.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律在创建万有引力定律的过程中，牛顿()A接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想B根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fm的结论C根据Fm和牛顿第三定律，分析了地、月间的引力关系，进而得出Fm1、m2D根据大量实验数据得出了比例系数G的大小解析：由物理学史可知，选项A、B、C正确；比例常数G是万有引力定律发现100多年以后，英国人卡文迪许利用扭秤测出的，选项D错误答案：ABC3.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看做是圆形的已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为()A0.19B0.44C2.3 D5.2解析：由Gm得：v，故0.44，B正确答案：B4据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重力为600 N的人在这个行星表面的重力将变为960 N由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为()A0.5 B2C3.2 D4解析：设地球质量为M地，半径为R地，“宜居”行星质量为M，半径为R，则人在地球Gmg600 N人在“宜居”行星Gmg960 N其中M6.4M地，由以上两式相比得2.所以B正确答案：B5.土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等，线度从1 m到10 m的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从7.3104 km延伸到1.4105 km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为14 h，引力常量为6.671011 Nm2/kg2，则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)()A9.01016 kg B6.41017 kgC9.01025 kg D6.41026 kg解析：Gm()2r，M kg6.41026 kg.所以D选项正确答案：D6万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律以下说法正确的是()A物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B人造地球卫星离地球越远，受到地球的万有引力越大C人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用解析：地球对物体的万有引力一部分提供物体的重力，一部分提供物体做匀速圆周运动的向心力，所以选项A错误由F万G，r增加，F万减小，B选项错误宇宙飞船内的宇航员仍然受到万有引力的作用，处于失重状态时他的视重为零，所以D选项错误，C选项正确答案：C7.一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上已知万有引力常量为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()A() B()C() D()解析：由于物体对天体表面的压力恰好为零，所以物体受到天体的万有引力全部提供物体随天体自转做圆周运动的向心力，GmR，又因为，由以上两式解得T，选项D正确答案：D8.为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2020年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G.仅利用以上数据，可以计算出()A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C火星的半径和“萤火一号”的质量D火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力解析：由开普勒第三定律可得，可以求出火星的半径R；由m(Rh1)()2或m(Rh2)()2可求出火星的质量M，由可求出火星的密度；由g可求出火星表面的重力加速度，“萤火一号”的质量m由题干条件无法求出，故本题选项A正确答案：A二、计算题(31236)9宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处(取地球表面重力加速度g10 m/s2，空气阻力不计)(1)求该星球表面附近的重力加速度g；(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R星R地14，求该星球的质量与地球质量之比M星M地解析：(1)设竖直上抛小球初速度为v0，则v0gtg5t，所以gg2 m/s2.(2)设小球的质量为m，则mgGmgG所以M星M地.答案：(1)2 m/s2(2)18010已知万有引力常量G，地球半径R，月球和地球之间的距离r，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期T1，地球的自转周期T2，地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量M的方法：同步卫星绕地心做圆周运动，由Gm()2h得M.(1)请判断上面的结果是否正确，并说明理由，如不正确，请给出正确的解法和结果(2)请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果解析：(1)上面结果是错误的地球的半径R在计算过程中不能忽略正确的解法和结果：Gm()2(Rh)得M.(2)方法1：对月球绕地球做圆周运动，由Gm()2r得M.方法2：在地面重力近似等于万有引力，由Gmg得M.答案：见解析：11在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T，火星可视为半径为r0的均匀球体解析：以g表示火星表面附近的重力加速度，M表示火星的质量，m表示火星的卫星质量，m表示火星表面处某一物体的质量，由万有引力定律和牛顿第二定律，有GmgGm()2r设v表示着陆器第二次落到火星表面时的速度，它的竖直分量为v1，水平分量仍为v0，有v122ghv由以上各式解得v.答案：v