2024-2025学年新教材高中物理专题二万有引力定律的应用课堂达标练含解析新人教版必修2

PAGE4-专题二万有引力定律的应用1.(多选)目前人类正在主动探究载人飞船登陆火星的安排,假设一艘飞船绕火星运动时,经验了由轨道Ⅲ变到轨迹Ⅱ再变到轨道Ⅰ的过程,如图所示,下列说法中正确的是 ()A.飞船沿不同轨道经过P点时的加速度均相同B.飞船沿不同轨道经过P点时的速度均相同C.飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能小于在轨道Ⅱ上运动时的机械能D.飞船在轨道Ⅱ上由Q点向P点运动时,速度渐渐增大,机械能也增大【解析】选A、C。依据万有引力定律可知,飞船沿不同轨道经过P点时所受火星的万有引力相同,由牛顿其次定律可知飞船沿不同轨道经过P点时的加速度均相同,故选项A正确;飞船从外层轨道进入内层轨道时须要减速,所以飞船沿不同轨道经过P点时的速度满意vⅢ>vⅡ>vⅠ,且飞船在轨道Ⅰ上运行时的机械能小于在轨道Ⅱ上运行时的机械能,故选项B错误,选项C正确;飞船在同一轨道上运行时,只有万有引力做功,其机械能守恒,故选项D错误。2.(2024·山东等级考)我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前,会在火星表面旁边经验一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍,半径约为地球的0.5倍,地球表面的重力加速度大小为g,忽视火星大气阻力。若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()A.m(0.4g-) B.m(0.4g+)C.m(0.2g-) D.m(0.2g+)【解析】选B。忽视星球的自转,万有引力等于重力,G=mg,则=·=0.1×=0.4,解得g火=0.4g地=0.4g;着陆器做匀减速直线运动,依据运动学公式可知0=v0-at0,解得a=;匀减速过程,依据牛顿其次定律得f-mg火=ma,解得着陆器受到的制动力大小为f=mg火+ma=m(0.4g+),A、C、D错误,B正确。故选B。3.引力波的发觉证明白爱因斯坦100年前所做的预料。1974年发觉了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明白引力波的存在。假如将该双星系统简化为志向的圆周运动模型，如图所示，两星在相互的万有引力作用下，绕O点做匀速圆周运动。由于双星间的距离减小，则()A.两星的运动周期均渐渐减小B.两星的运动角速度均渐渐减小C.两星的向心加速度均渐渐减小D.两星的运动线速度均渐渐减小【解析】选A。设双星之间的距离为L，质量较大的星球与O点的距离为r，质量为M，另一星球质量为m，由万有引力定律和匀速圆周运动学问得，G=Mrω2，G=m(L-r)ω2，联立解得ω=，由于双星之间的距离L减小，故两星运动的角速度增大，选项B错误；由周期T=，可知两星的运动周期减小，选项A正确；由G=Ma可知，由于双星之间的距离L减小，两星运动的向心加速度增大，选项C错误；由G=M可知，v=，因双星质量不变，不变，又由于双星之间的距离L减小，故两星运动的线速度增大，选项D错误。4.(多选)宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m的小星体和一个质量为M的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为r。关于该三星系统的说法中正确的是 ()A.在稳定运行的状况下，大星体供应两小星体做圆周运动的向心力B.在稳定运行的状况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧C.小星体运行的周期为T=4πD.大星体运行的周期为T=4π【解析】选B、C。在稳定运行的状况下，对某一个环绕星体而言，受到其他两个星体的万有引力，两个万有引力的合力供应环绕星体做圆周运动的向心力，故A错误；在稳定运行的状况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧，故B正确；对某一个小星体有：+=，解得小星体运行的周期为T=4π，故C正确；大星体相对静止，故D错误。5.(多选)中国志愿者王跃参加人类历史上第一次全过程模拟从地球来回火星的试验“火星-500”。假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经验如图所示的变轨过程，则下列说法正确的是A.飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点的速度大于在Q点的速度B.飞船在轨道Ⅰ上运动时，在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度C.飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D.若轨道Ⅰ贴近火星表面，测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期，就可以推知火星的密度【解析】选A、C、D。依据开普勒其次定律，行星与中心天体连线在单位时间内扫过的面积相等可以知道，行星在远离中心天体的位置处速度肯定小于在靠近中心天体位置处的速度，类比可以知道，A正确；飞船在P点处受到的万有引力F引=G，为其供应做圆周运动所须要的向心力F向=m，当万有引力等于所需向心力时，飞船做圆周运动，当万有引力小于所需向心力时，飞船做离心运动，飞船在轨道Ⅱ上P点的速度大于在轨道Ⅰ上P点的速度，B错误；依据牛顿其次定律F=F引=G=