2019年高中物理第六章万有引力与航天第四节万有引力理论的成就分层训练【新人教版】.docx

第四节 万有引力理论的成就A级抓基础1人造卫星绕地球运动只受地球的引力，做匀速圆周运动，其轨道半径为r，线速度为v，周期为T.为使其周围变为8T，可采用的方法有()A保持轨道半径不变，使线速度减小为B逐渐减小卫星质量，使轨道半径逐渐增大为4rC逐渐增大卫星质量，使轨道半径逐渐增大为8rD保持线速度不变，将轨道半径增加到8r解析：利用万有引力提供卫星的向心力，可以得出v，T2 ，从中可以看出：线速度、周期与半径具有一一对应关系，与卫星的质量无关使轨道半径逐渐增大为4r，能使其周期变为8T，速率同时减小为，B正确，A、C、D错误故选B.答案：B2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答案：A3一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行，要测定该行星的密度，只需要()A测定飞船的运行周期B测定飞船的环绕半径C测定行星的体积 D测定飞船的运行速度解析：取飞船为研究对象，由GmR及MR3，知，故选A.答案：A4天文学家发现某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运动周期，若知道比例系数G，由此可推算出()A行星的质量 B行星的半径C恒星的质量 D恒星的半径解析：恒星对行星的引力为行星绕恒星运动提供向心力，即Gmr，故M，可求出恒星的质量M，选项C正确其他的几个物理量无法根据行星的轨道半径和运动周期求出，A、B、D错误答案：C5.在同一轨道平面上绕地球做匀速圆周运动的卫星A、B、C，某时刻恰好在同一过地心的直线上，如图所示，当卫星B经过一个周期时()AA超前于B，C落后于BBA超前于B，C超前于BCA、C都落后于BD各卫星角速度相等，因而三颗卫星仍在同一直线上解析：由Gmr，可得T2，故轨道半径越大，周期越大当B经过一个周期时， A已经完成了一个多周期，而C还没有完成一个周期，所以选项A正确， 选项B、C、D错误答案：A6.(多选)如图所示，是在同一轨道平面上的三颗质量相同的人造地球卫星，均绕地球做匀速圆周运动关于各物理量的关系，下列说法正确的是()A线速度vAvBvCB周期TATBTCC向心加速度aAaBaCD角速度ABC解析：根据万有引力提供向心力，有Gmmamr，得v，a，T2.由于v，所以线速度vAvBvC，故A正确；由于T2 ，半径越大，周期越大，所以周期TATBTC，故B错误；由于a，半径越大，向心加速度越小，所以向心加速度aAaBaC，故C正确；由于 ，所以角速度ABC，故D正确答案：ACDB级提能力7.(多选)不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此以下说法中正确的是()A离地越低的太空垃圾运行周期越小B离地越高的太空垃圾运行角速度越小C由公式v得，离地球高的太空垃圾运行速率越大D太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞解析：太空垃圾绕地球做匀速圆周运动，根据Gmm2rmr可得，离地越低，周期越小，角速度越大，速度越大，选项A、B正确，选项C错误；太空垃圾与同一轨道上同向飞行的航天器速率相等，不会相撞，选项D错误答案：AB8(多选)设地球的半径为R，质量为m的卫星在距地面高为2R处做匀速圆周运动，地面的重力加速度为g，则()A卫星的线速度为 B卫星的角速度为 C卫星做圆周运动所需的向心力为mgD卫星的周期为2解析：由Gmg和Gmm23Rm3R，可求得卫星的线速度为v ，角速度 ，周期T6，卫星做圆周运动所需的向心力等于万有引力，即FGmg，故选项A、C正确答案：AC9假设地球可视为质量均匀分布的球体已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0，在赤道的大小为g；地球自转的周期为T，引力常量为G.地球的密度为()A. B.C. D.解析：物体在地球的两极时，mg0G，物体在赤道上时，mgmRG，又地球质量M R3，联立以上三式，解得地球的密度，故选项B正确，选项A、C、D错误答案：B10“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成探测器原本预计在2017年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2 kg月球样品某同学从网上得到一些信息，如表中数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为()月球半径R0月球表面处的重力加速度g0地球和月球的半径之比4地球表面和月球表面的重力加速度之比6A. B. C4 D6解析：在地球表面，物体的重力近似等于物体所受的万有引力，故mgG，解得M，故地球的密度，同理，月球的密度0，故地球和月球的密度之比6.故选B.答案：B11两颗靠得很近的恒星称为双星，这时两颗星必须各自以一定的速率绕其一中心转动，才不至于因万有引力而吸在一起，已知双星的质量分别为m1和m2，相距为L，求：(1)双星转动中心位置；(2)双星转动的周期解析：设双星的转动中心距m1为x，对双星分别列方程对m1：Gm1x；对m2：Gm2(Lx)联解可得：xL，T2L.答案：(1)xL(2)T2L122012年8月，“好奇号”火星探测器登陆火星，已知火星的半径R，“好奇号”登陆火星前在火星表面绕火星做匀速圆周运动的周期为T，将地球和火星的公转均视为匀速圆周运动，火星到地球的最远距离约为最近距离的五倍，引力常量为G.(1)求火星的质量M及平均密度；(2)火星年相当于多少地球年？解析：(1)设“好奇号”质量为m，由“好奇号”所受万有引力提供它做圆周