资源简介

2020春人教物理必修二第6章 万有引力与航天习练及答案
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知(　　)
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
2、400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三大定律，揭开了行星运动的奥秘．这位天文学家是(　　)
A．哥白尼 B．第谷
C．托勒密 D．开普勒
3、两个行星的质量分别为m1和m2,它们绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2,若它们只受太阳引力的作用,那么这两个行星的向心加速度
之比为(　 　)
A.1 B. C. D.
4、(多选)在万有引力定律的公式F=G中,r是 ()
A.对行星绕太阳运动而言,是指运行轨道的半径
B.对地球表面的物体与地球而言,是指物体距离地面的高度
C.对两个均匀球而言,是指两个球心间的距离
D.对人造地球卫星而言,是指卫星到地球表面的高度
5、甲、乙两星球的平均密度相等,半径之比是R甲∶R乙=4∶1,则同一物体在这两个星球表面受到的重力之比是(　 　)
A.1∶1 B.4∶1 C.1∶16 D.1∶64
6、宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若AO＜OB，则（?? ）
A.?星球A的向心力一定大于B的向心力
B.?星球A的线速度一定大于B的线速度
C.?星球A的质量可能等于B的质量
D.?双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
7、2013年12月14日21时许,“嫦娥三号”携带“玉兔”探测车在月球虹湾成功软着陆,在实施软着陆过程中,“嫦娥三号”离月球表面4 m高时最后一次悬停,确认着陆点。若总质量为M的“嫦娥三号”在最后一次悬停时,反推力发动机对其提供的反推力为F,已知引力常量为G,月球半径为R,则月球的质量为(　　)
A. B. C. D.
8、2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG6－30－15，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量 ( )
A．地球绕太阳公转的周期和速度
B．太阳的质量和运行速度
C．太阳质量和到MCG6－30－15的距离
D．太阳运行速度和到MCG6－30－15的距离
9、如图所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图,则卫星(　 　)
A.在a轨道运行的周期为24 h
B.在b轨道运行的速度始终不变
C.在c轨道运行的速度大小始终不变
D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的
10、(双选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是 ( )
A.第一宇宙速度v1=7.9 km/s,第二宇宙速度v2=11.2 km/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1,小于v2
B.美国发射的“凤凰”号火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
二、非选择题
1、开普勒行星运动定律
（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个________上．
（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的________．
（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的________跟它的________的比值都相等，即 =k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量．
2、土星直径为119 300 km,是太阳系中第二大行星,自转周期只需 10 h 39 min,公转周期为29.4年,距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环,环的外沿直径约为 274 000 km。请由上面提供的信息,估算地球距太阳有多远。(保留两位有效数字)
3、(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)
2020春人教物理必修二第6章 万有引力与航天习练及答案
必修二第6章 万有引力与航天
一、选择题
1、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知(　　)
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
解析:太阳应位于行星运行轨道的一个焦点上,而焦点不是轨道中心,A错误;火星和木星绕太阳运行时是不在同一个轨道上的,根据开普勒第二定律可知,同一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积,D错误;火星和木星绕太阳运行速度的大小也是不可能始终相等的,B错误;根据开普勒第三定律=可知=,C正确。
【答案】C
2、400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三大定律，揭开了行星运动的奥秘．这位天文学家是(　　)
A．哥白尼 B．第谷
C．托勒密 D．开普勒
解析：开普勒在第谷观测的天文数据的基础上，研究总结得出了行星运动的三个定律，揭开了行星运动的奥秘，故选D.
答案：D
3、两个行星的质量分别为m1和m2,它们绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2,若它们只受太阳引力的作用,那么这两个行星的向心加速度
之比为(　 　)
A.1 B. C. D.
解析:设行星m1,m2的向心力分别是F1,F2,
由太阳、行星之间的作用规律可得:F1∝,
F2∝,而a1=,a2=,故=,选项D正确。
【答案】D
4、(多选)在万有引力定律的公式F=G中,r是 ()
A.对行星绕太阳运动而言,是指运行轨道的半径
B.对地球表面的物体与地球而言,是指物体距离地面的高度
C.对两个均匀球而言,是指两个球心间的距离
D.对人造地球卫星而言,是指卫星到地球表面的高度
【答案】A、C
5、甲、乙两星球的平均密度相等,半径之比是R甲∶R乙=4∶1,则同一物体在这两个星球表面受到的重力之比是(　 　)
A.1∶1 B.4∶1
C.1∶16 D.1∶64
解析:由G=mg,M=ρ·πR3可以推得,G甲∶G乙=R甲∶R乙=4∶1。
【答案】B
6、宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，设某双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示．若AO＜OB，则（?? ）
A.?星球A的向心力一定大于B的向心力
B.?星球A的线速度一定大于B的线速度
C.?星球A的质量可能等于B的质量
D.?双星的总质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大
【答案】 D
7、2013年12月14日21时许,“嫦娥三号”携带“玉兔”探测车在月球虹湾成功软着陆,在实施软着陆过程中,“嫦娥三号”离月球表面4 m高时最后一次悬停,确认着陆点。若总质量为M的“嫦娥三号”在最后一次悬停时,反推力发动机对其提供的反推力为F,已知引力常量为G,月球半径为R,则月球的质量为(　　)
A. B. C. D.
解析:“嫦娥三号”悬停时有F=Mg,又G=Mg,得M月=。
【答案】A
8、2001年10月22日，欧洲航天局由卫星观测发现银河系中心存在一个超大型黑洞，命名为MCG6－30－15，由于黑洞的强大引力，周围物质大量掉入黑洞，假定银河系中心仅此一个黑洞，已知太阳系绕银河系中心匀速运转，下列哪一组数据可估算该黑洞的质量 ( )
A．地球绕太阳公转的周期和速度
B．太阳的质量和运行速度
C．太阳质量和到MCG6－30－15的距离
D．太阳运行速度和到MCG6－30－15的距离
【答案】D
9、如图所示是小明同学画的人造地球卫星轨道的示意图,则卫星(　 　)
A.在a轨道运行的周期为24 h
B.在b轨道运行的速度始终不变
C.在c轨道运行的速度大小始终不变
D.在c轨道运行时受到的地球引力大小是变化的
解析:同步卫星必须在赤道正上空,所以a轨道不可能是同步轨道,选项A错误;b轨道上的卫星的速度方向不断变化,选项B错误;地球在c轨道的其中一个焦点上,卫星在近地点时的速度大,在远地点时的速度小,选项C错误;在c轨道上,卫星离地球的距离变化,根据F=G可以看出地球的引力大小不断变化,D正确。
【答案】D
10、(双选)下列关于三种宇宙速度的说法正确的是 ( )
A.第一宇宙速度v1=7.9 km/s,第二宇宙速度v2=11.2 km/s,则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v1,小于v2
B.美国发射的“凤凰”号火星探测卫星,其发射速度大于第三宇宙速度
C.第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度
D.第一宇宙速度7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
【答案】C、D
二、非选择题
1、开普勒行星运动定律
（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个________上．
（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的________．
（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的________跟它的________的比值都相等，即 =k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量．
【答案】（1）椭圆；焦点
（2）面积
（3）半长轴的三次方；公转周期的平方
【解析】【解答】解：根据开普勒的三个定律的内容可知：（1）开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是 椭圆，太阳处在椭圆的一个 焦点上．（2）开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积．（3）开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的 半长轴的三次方跟它的 公转周期的平方的比值都相等，即 =k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量． 故答案为：（1）椭圆，
2、土星直径为119 300 km,是太阳系中第二大行星,自转周期只需 10 h 39 min,公转周期为29.4年,距离太阳1.432×109 km。土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环。在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环,环的外沿直径约为 274 000 km。请由上面提供的信息,估算地球距太阳有多远。(保留两位有效数字)
解析:根据开普勒第三定律有=k,k只与太阳质量有关。则=,其中T为公转周期,R为行星到太阳的距离。代入数值得=,得R地≈1.5×1011 m=1.5×108 km。
答案:1.5×108 km
3、(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)
解析:(1)因行星绕太阳做匀速圆周运动,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
于是有=M太
即k=M太。
(2)在地月系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由(1)问可得=M地
解得M地=6×1024 kg。
答案:(1)k=M太
(2)6×1024 kg

展开更多......

收起↑