《2020屆高考物理總復(fù)習 作業(yè)19 萬有引力定律及其應(yīng)用（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理總復(fù)習 作業(yè)19 萬有引力定律及其應(yīng)用（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、作業(yè)19萬有引力定律及其應(yīng)用 7一、選擇題1(2019年湖北武昌實驗中學(xué)檢測)萬有引力的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大統(tǒng)一：“地上物理學(xué)”和“天上物理學(xué)”的統(tǒng)一，它表明天體運動和地面上物體的運動遵從相同的規(guī)律牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道簡化為圓軌道，還應(yīng)用到了其他的規(guī)律和結(jié)論下面的規(guī)律和結(jié)論沒有被用到的是()A開普勒的研究成果B卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常量C牛頓第二定律D牛頓第三定律解析：牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道簡化為圓軌道就是利用開普勒第一定律，由牛頓第二定律可知萬有引力提供向心力，再借助于牛頓第三定律來推算物體對地球的作用力與什么有關(guān)系，同時運用開

2、普勒第三定律來導(dǎo)出萬有引力定律而卡文迪許通過扭秤實驗得出的引力常量是在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后，故選B.答案：B2(2019年河北省三市聯(lián)考)如圖191所示，冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，公轉(zhuǎn)周期為T0，其近日點到太陽的距離為a，遠日點到太陽的距離為b，半短軸的長度為c.若太陽的質(zhì)量為M，引力常量為G，忽略其他行星對冥王星的影響，則()圖191A冥王星從BCD的過程中，速率逐漸變小B冥王星從ABC的過程中，萬有引力對它先做正功后做負功C冥王星從AB所用的時間等于D冥王星在B點的加速度大小為解析：根據(jù)開普勒第二定律：對每一個行星，其與太陽的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等，故冥王星從BCD的過程中

3、，冥王星與太陽間的距離先變大后變小，故速率先減小后增大，選項A錯誤；同理從ABC的過程中，速率逐漸減小，萬有引力做負功，選項B錯誤；冥王星的公轉(zhuǎn)周期為T0，從ABC的過程所用時間為T0，由于冥王星在此過程中，速率逐漸減小，而AB與BC的路程相等，故其從AB的時間小于T0，選項C錯誤；根據(jù)萬有引力充當向心力可得：ma，由題圖中幾何關(guān)系可得：R2c2c2，聯(lián)立可得：a，選項D正確答案：D3已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A3.5 km/sB5.0 km/sC17.7 km/s D35.2 km/s解析：根據(jù)題

4、設(shè)條件可知：M地10M火，R地2R火，由萬有引力提供向心力m，可得v，即，因為地球的第一宇宙速度為v地7.9 km/s，所以航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率v火3.5 km/s，選項A正確答案：A圖1924(2019年湖北襄陽一測)如圖192所示，A、B是繞地球做圓周運動的兩顆衛(wèi)星，A、B兩衛(wèi)星與地心的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積之比為k1，則A、B兩衛(wèi)星的周期的比值為()Ak Bk Ck2 Dk3解析：由題意可知k1，即k，根據(jù)開普勒第三定律，有，聯(lián)立可得k3，選項A、B、C均錯，D對答案：D5“嫦娥五號”計劃于2017年左右在海南文昌航天發(fā)射中心發(fā)射，完成探月工程的重大跨越帶回

5、月球樣品假設(shè)“嫦娥五號”在“落月”前，以速度v沿月球表面做勻速圓周運動，測出運動的周期為T，已知引力常量為G，不計周圍其他天體的影響，則下列說法正確的是()A月球的半徑為B月球的平均密度為C“嫦娥五號”探月衛(wèi)星的質(zhì)量為D月球表面的重力加速度為解析：由T可知，月球的半徑為R，選項A錯誤；由GmR可知，月球的質(zhì)量為M，選項C錯誤；由MR3可知，月球的平均密度為，選項B正確；由mg可知，月球表面的重力加速度為g，選項D錯誤答案：B6(2019年湖北七市一模)嫦娥三號攜帶玉兔號月球車首次實現(xiàn)月球軟著陸和月面巡視勘察，并開展月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查等科學(xué)探測玉兔號在地球表面的重力為G1，在月球表面的重力為

6、G2；地球與月球均視為球體，其半徑分別為R1、R2；地球表面重力加速度為g.則()A月球表面的重力加速度為B地球與月球的質(zhì)量之比為C月球與地球的第一宇宙速度之比為 D嫦娥三號環(huán)繞月球表面做勻速圓周運動的周期為2解析：玉兔號的質(zhì)量為m，所以月球表面的重力加速度為g，A錯誤；根據(jù)黃金代換公式GMgR2，可得，B錯誤；第一宇宙速度 v，所以在月球上與地球上的第一宇宙速度之比為 ，C錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力Gmr，嫦娥三號環(huán)繞月球表面做勻速圓周運動，所以軌道半徑等于月球半徑R2，代入得T2 ，D正確答案：D7宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球，經(jīng)過時間t小球落回原地若他在某星球表面以相同的

7、初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過時間5t小球落回原處已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星R地14，地球表面重力加速度為g，設(shè)該星球表面附近的重力加速度為g，空氣阻力不計則()Agg51 Bgg52CM星M地120 DM星M地180解析：由速度對稱性知豎直上拋的小球在空中運動時間t，因此得，A、B錯誤；由Gmg得M，因而，C錯誤，D正確答案：D8海王星有13顆已知的天然衛(wèi)星現(xiàn)認為“海衛(wèi)二”繞海王星沿圓軌道勻速運轉(zhuǎn)，已知“海衛(wèi)二”的質(zhì)量為2.01019 kg，軌道半徑為5.5106 km，運行的周期為360天，引力常量G6.671011 Nm2/kg2.則海王星的質(zhì)量大約為()A1.01017 kg

8、 B.1.01026 kgC2.01011 kg D2.01019 kg解析：萬有引力提供向心力，因已知周期，且F萬F向，故可知Gmr，解得M，代入數(shù)據(jù)得M1.01026 kg，B正確答案：B9(2019年永州三模)(多選)如圖193所示，兩星球相距為L，質(zhì)量比為mAmB19，兩星球半徑遠小于L.從星球A沿A、B連線向B以某一初速度發(fā)射一探測器只考慮星球A、B對探測器的作用，下列說法正確的是()圖193A探測器的速度一直減小B探測器在距星球A為處加速度為零C若探測器能到達星球B，其速度可能恰好為零D若探測器能到達星球B，其速度一定大于發(fā)射時的初速度解析：探測器從A向B運動，所受的萬有引力合力先

9、向左再向右，則探測器的速度先減小后增大，故A錯誤；當探測器合力為零時，加速度為零，則有：GG，因為mAmB19，則rArB13，知探測器距離星球A的距離為x，故B正確；探測器到達星球B的過程中，由于B的質(zhì)量大于A的質(zhì)量，從A到B萬有引力的總功為正功，則動能增加，所以探測器到達星球B的速度一定大于發(fā)射時的初速度，故C錯誤，D正確答案：BD10(2019年北京通州區(qū)摸底)(多選)萬有引力定律能夠很好地將天體運行規(guī)律與地球上物體運動規(guī)律具有的內(nèi)在一致性統(tǒng)一起來用彈簧秤稱量一個相對于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會有不同的結(jié)果已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G.將地球視為半徑為R、質(zhì)量均

10、勻分布的球體下列選項中說法正確的是()A在北極地面稱量時，彈簧秤讀數(shù)為F0GB在赤道地面稱量時，彈簧秤讀數(shù)為F1GC在北極上空高出地面h處稱量時，彈簧秤讀數(shù)為F2GD在赤道上空高出地面h處稱量時，彈簧秤讀數(shù)為F3G解析：北極地面物體不隨地球自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力，則有F0G，故A正確；在赤道地面稱量時，萬有引力等于重力加上隨地球一起自轉(zhuǎn)所需要的向心力，則有F1G，故B錯誤；在北極上空高出地面h處稱量時，萬有引力等于重力，則有F2G，故C正確；在赤道上空高出地面h處稱量時，萬有引力大于重力，彈簧秤讀數(shù)F3G，故D錯誤答案：AC11(多選)用m表示地球的通訊衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)的質(zhì)量，h表示離地面的高

11、度，用R表示地球的半徑，g表示地球表面的重力加速度，表示地球自轉(zhuǎn)的角速度，則通訊衛(wèi)星所受的地球?qū)λ娜f有引力的大小為()AG B.Cm2(Rh) Dm解析：由萬有引力定律得FG地球表面的重力加速度gG由式得F萬有引力充當向心力Fm2(Rh)聯(lián)立消掉(Rh)得F3m3R2g4，由此得Fm，故B、C、D正確答案：BCD12有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，b處于地面附近近地軌道上正常運動，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖194，則有()圖194Aa的向心加速度等于重力加速度gBc在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是Cb在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長Dd

12、的運動周期有可能是20 h解析：對于衛(wèi)星a，根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律可得，m2rmg，故a的向心加速度小于重力加速度g，A項錯；由c是同步衛(wèi)星可知c在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是，B項錯；由m得，v ，故軌道半徑越大，線速度越小，故衛(wèi)星b的線速度大于衛(wèi)星c的線速度，衛(wèi)星c的線速度大于衛(wèi)星d的線速度，而衛(wèi)星a與同步衛(wèi)星c的周期相同，故衛(wèi)星c的線速度大于衛(wèi)星a的線速度，C項正確；由mr得，T2 ，軌道半徑r越大，周期越長，故衛(wèi)星d的周期大于同步衛(wèi)星c的周期，故D項錯答案：C二、非選擇題13(2019年廣東珠海模擬)某火星探測實驗室進行電子計算機模擬實驗，結(jié)果為探測器在靠近火星表面軌道做圓周運動的周

13、期是T，探測器著陸過程中，第一次接觸火星表面后，以v0的初速度豎直反彈上升，經(jīng)t時間再次返回火星表面，設(shè)這一過程只受火星的重力作用，且重力近似不變已知引力常量為G，試求：(1)火星的密度；(2)火星的半徑解析：(1)設(shè)火星的半徑為R，火星的質(zhì)量為M，探測器的質(zhì)量為m，探測器繞火星表面飛行時，有GmR可得火星的質(zhì)量M則根據(jù)密度的定義有.(2)探測器在火星表面的萬有引力近似等于重力，有Gmg根據(jù)題意有探測器在火星表面反彈后做豎直上拋運動，根據(jù)豎直上拋運動落回拋出點的時間t得火星表面的重力加速度g將代入得R.答案：(1)(2)14(2019年云南質(zhì)量檢測二)宇航員到達某星球后，試圖通過相關(guān)測量估測該星球的半徑他在該星球上取得一礦石，測得其質(zhì)量為m0，體積為V0，重力為W，若所取礦石密度等于該星球的平均密度，引力常量為G，該星球視為球形，請用以上物理量推導(dǎo)該星球半徑的表達式(球體體積公式為VR3，式中R為球體半徑)解析：設(shè)礦石的密度為0，由題意易知0該星球表面的重力加速度為g在該星球表面，萬有引力等于重力Gm0g該星球的平均密度為據(jù)題意：0，VR3聯(lián)立以上各式解得：R.答案：R8