2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天2太阳与行星间的引力课后作业含解析新人教版必修2

PAGEPAGE4太阳与行星间的引力eq\o(\s\up7(限时：45分钟),\s\do5())一、单项选择题1．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所受万有引力F与轨道半径r的关系是(D)A．F与r成正比B.F与r成反比C．F与r2成正比 D.F与r2成反比解析：卫星围绕地球做匀速圆周运动时，向心力由万有引力供应，此时卫星与地球间的距离即为卫星的轨道半径，由太阳与行星间的引力F＝eq\f(GMm,r2)可知，D正确．2．在牛顿发觉太阳与行星间的引力过程中，已知太阳对行星的引力表达式推出行星对太阳的引力表达式，是一个很关键的论证步骤，这一步骤采纳的论证方法是(C)A．探讨对象的选取 B．志向化过程C．类比 D．等效解析：太阳对行星的引力表达式为F∝eq\f(m,r2)，被吸引的物体为行星且质量为m，行星对太阳的引力和太阳对行星的引力是同种性质的力，其表达式与太阳对行星引力的表达式应有相同的表达形式，被吸引的物体是太阳且质量为M，行星对太阳引力的表达式应为F′∝eq\f(M,r2)，这一论证过程是类比论证过程，选项C正确．3．地球对月球具有相当大的万有引力，可它们没有靠在一起，这是因为(D)A．不仅地球对月球有万有引力，而且月球对地球也有万有引力，这两个力大小相等，方向相反，相互抵消了B．不仅地球对月球有万有引力，而且太阳系中的其他星球对月球也有万有引力，这些力的合力为零C．地球对月球的引力还不算大D．地球对月球的万有引力不断变更月球的运动方向，使得月球围绕地球运动4．行星之所以绕太阳运行，是因为(C)A．行星运动时的惯性作用B．太阳是宇宙的限制中心，全部星体都绕太阳旋转C．太阳对行星有约束运动的引力作用D．行星对太阳有排斥力作用，所以不会落向太阳解析：行星绕太阳做曲线运动，轨迹向太阳方向弯曲，是因为太阳对行星有引力作用，C对；行星之所以没有落向太阳，是因为引力供应了向心力，并非是对太阳有排斥力，D错；惯性应使行星沿直线运动，A错；太阳不是宇宙中心，并非全部星体都绕太阳运动，B错．5．关于太阳对行星的引力，下列说法中正确的是(C)A．太阳对行星的引力供应行星做匀速圆周运动的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太阳对行星的引力F引与太阳到行星的距离r成反比B．太阳对行星的引力供应行星绕太阳运动的向心力，因此有F引＝meq\f(v2,r)，由此可知，太阳对行星的引力F引与行星运行速度的二次方成正比C．太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比D．以上说法均不对解析：由向心力表达式F＝eq\f(mv2,r)和v与T的关系式v＝eq\f(2πr,T)得F＝eq\f(4π2mr,T2)①依据开普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k变形得T2＝eq\f(r3,k)②联立①②有F＝eq\f(4π2k·m,r2)故太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比．二、多项选择题6．对于太阳与行星间的引力表达式：F＝eq\f(GMm,r2)，下列说法正确的是(BD)A．公式中G为引力常量，与太阳、行星均无关，是人为规定的B．M、m彼此受到的万有引力总是大小相等C．M、m彼此受到的引力是一对平衡力，合外力等于零，M和m都处于平衡状态D．M、m彼此受到的引力是一对作用力和反作用力解析：万有引力是两个物体之间因质量而引起的一种力，分别作用在两个物体上，是一对作用力和反作用力，不能进行合成．7．关于太阳对行星的引力，下列说法正确的是(AD)A．太阳对行星的引力供应行星做匀速圆周运动的向心力B．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比C．太阳对行星的引力公式是由试验得出的D．太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的解析：太阳对行星的引力供应了行星做圆周运动的向心力，故A项对；太阳对行星的引力大小应与“太阳和行星的距离的平方”成反比，故B项错；太阳对行星的引力公式不是干脆由试验得出的，它是在试验视察的基础上，利用开普勒定律和匀速圆周运动的规律推导出来的，故C错、D对．8．关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是(BD)A．由于地球比木星离太阳近，所以太阳对地球的引力肯定比对木星的引力大B．行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受引力小C．由F＝Geq\f(Mm,r2)可知，G＝eq\f(Fr2,Mm)，由此可见G与F和r2的乘积成正比，与M和m的乘积成反比D．行星绕太阳的椭圆轨道可近似看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力解析：依据F＝eq\f(GMm,r2)，太阳对行星的引力大小，与m、r有关，对同一行星，r越大，F越小，B正确；对不同行星，r越小，F不肯定越大，还要由行星质量确定，A错误；公式中G为比例系数，是一常量，与F、r、M、m均无关，C错误；通常的探讨中，行星绕太阳的椭圆轨道近似看作圆形，向心力由太阳对行星的引力供应，D正确．三、非选择题9．某物体在地球表面上受到地球对它的引力为800N，为使此物体受到的引力减至50N，物体距地面的高度为3R.(R为地球半径)解析：由万有引力公式F＝Geq\f(Mm,R2)知，当地球质量M和物体质量m大小都不变时，物体受到地球的万有引力与它到地心的距离的平方成反比，设当物体受到的万有引力为50N时，距地面的高度为h，则eq\f(R＋h2,R2)＝eq\f(800,50)，解得h＝3R.10．与行星绕太阳运动一样，卫星之所以能绕地球运动也同样是因为它受到地球的引力，假设有一颗人造地球卫星，质量为m，绕地球运动的周期为T，轨道半径为r，则应有F＝eq\f(4π2mr,T2).由此有人得出结论：地球对卫星的引力F应与r成正比，你认为该结论是否正确？若不正确错在何处？答案：见解析解析：不正确．F与r成正比，是建立在T不变的前提下的，由开普勒第三定律，人造卫星的r发生变更时，周期T也在变更，所以不能说F与r成正比．11．地球通信卫星(同步卫星)离地面高度为3.6×107m，地球半径R＝6.4×106m，则它受到的地球引力是它在地面时受到的引力的多少倍？答案：0.023倍解析：设地球质量为M，同步卫星质量为m，离地高为h，则同步卫星在地面受到的引力F1＝Geq\f(Mm,R2)，在高空受到的引力F2＝Geq\f(Mm,R＋h2).所以eq\f(F2,F1)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R,R＋h)))2＝（eq\f(6.4×106,6.4×106＋3.6×107)2）≈）0.023倍．12．已知太阳的质量为M，地球的质量为m1，月亮的质量为m2，当发生日全食时，太阳、月亮、地球几乎在同始终线上，且月亮位于太阳与地球之间，如图所示．设月亮到太阳的距离为a，地球到月亮的距离为b，则太阳对地球的引力F1