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2014年高考物理一輪復(fù)習(xí) 章節(jié)訓(xùn)練 萬有引力與天體運(yùn)動(dòng)

上傳人:xian****hua 文檔編號(hào):147620671 上傳時(shí)間:2022-09-02 格式:DOC 頁(yè)數(shù):5 大小:47KB
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1、2014年高考一輪復(fù)習(xí)章節(jié)訓(xùn)練之萬有引力與天體運(yùn)動(dòng) 時(shí)間:45分鐘  滿分:100分 一、選擇題(8×8′=64′) 1.對(duì)萬有引力定律的表達(dá)式F=G,下列說法正確的是(  ) A.公式中G為常量,沒有單位,是人為規(guī)定的 B.r趨向于零時(shí),萬有引力趨近于無窮大 C.兩物體之間的萬有引力總是大小相等,與m1、m2是否相等無關(guān) D.兩個(gè)物體間的萬有引力總是大小相等,方向相反的,是一對(duì)平衡力 解析:引力常量G為比例常數(shù),由G=F可得,G的單位是一個(gè)推導(dǎo)單位,它的數(shù)值是由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室里通過幾個(gè)鉛球之間萬有引力的測(cè)量比較準(zhǔn)確地得出的,A錯(cuò);當(dāng)r趨近于零時(shí),物體已經(jīng)不能被看

2、作質(zhì)點(diǎn),故不再適用萬有引力定律的公式,因此,也就推不出萬有引力趨近于無窮大的結(jié)論,故B錯(cuò);兩物體之間的萬有引力是作用力與反作用力,與m1、m2是否相等無關(guān),故C對(duì),D錯(cuò). 答案:C 2.牛頓以天體之間普遍存在著引力為依據(jù),運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理,建立了萬有引力定律.在創(chuàng)建萬有引力定律的過程中,牛頓(  ) A.接受了胡克等科學(xué)家關(guān)于“吸引力與兩中心距離的平方成反比”的猜想 B.根據(jù)地球上一切物體都以相同加速度下落的事實(shí),得出物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比,即F∝m的結(jié)論 C.根據(jù)F∝m和牛頓第三定律,分析了地、月間的引力關(guān)系,進(jìn)而得出F∝m1、m2 D.根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了比例系數(shù)G

3、的大小 解析:由物理學(xué)史可知,選項(xiàng)A、B、C正確;比例常數(shù)G是萬有引力定律發(fā)現(xiàn)100多年以后,英國(guó)人卡文迪許利用扭秤測(cè)出的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:ABC 3.地球和木星繞太陽運(yùn)行的軌道都可以看做是圓形的.已知木星的軌道半徑約為地球軌道半徑的5.2倍,則木星與地球繞太陽運(yùn)行的線速度之比約為(  ) A.0.19 B.0.44 C.2.3 D.5.2 解析:由G=m得v=,故==≈0.44,B正確. 答案:B 4.據(jù)報(bào)道,最近在太陽系外發(fā)現(xiàn)了首顆“宜居”行星,其質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍,一個(gè)在地球表面重力為600 N的人在這個(gè)行星表面的重力將變?yōu)?60 N.由此可推知,該行

4、星的半徑與地球半徑之比約為(  ) A.0.5 B.2 C.3.2 D.4 解析:設(shè)地球質(zhì)量為M地,半徑為R地,“宜居”行星質(zhì)量為M,半徑為R,則人在地球G=mg=600 N 人在“宜居”行星G=mg′=960 N 其中M=6.4M地,由以上兩式相比得=2.所以B正確. 答案:B 5.土星周圍有美麗壯觀的“光環(huán)”,組成環(huán)的顆粒是大小不等,線度從1 μm到10 m的巖石、塵埃,類似于衛(wèi)星,它們與土星中心的距離從7.3×104 km延伸到1.4×105 km.已知環(huán)的外緣顆粒繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期約為14 h,引力常量為6.67×10-11 N·m2/kg2,則土星的質(zhì)量約為

5、(估算時(shí)不考慮環(huán)中顆粒間的相互作用)(  ) A.9.0×1016 kg B.6.4×1017 kg C.9.0×1025 kg D.6.4×1026 kg 解析:G=m()2r,M= = kg=6.4×1026 kg. 所以D選項(xiàng)正確. 答案:D 6.萬有引力定律首次揭示了自然界中物體間一種基本相互作用的規(guī)律.以下說法正確的是(  ) A.物體的重力不是地球?qū)ξ矬w的萬有引力引起的 B.人造地球衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn),受到地球的萬有引力越大 C.人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供 D.宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是由于沒有受到萬有引力的作用 解析:

6、地球?qū)ξ矬w的萬有引力一部分提供物體的重力,一部分提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤.由F萬=G,r增加,F(xiàn)萬減小,B選項(xiàng)錯(cuò)誤.宇宙飛船內(nèi)的宇航員仍然受到萬有引力的作用,處于失重狀態(tài)時(shí)他的視重為零,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤,C選項(xiàng)正確. 答案:C 7.一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上.已知萬有引力常量為G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對(duì)天體表面壓力恰好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為(  ) A.() B.() C.() D.() 解析:由于物體對(duì)天體表面的壓力恰好為零,所以物體受到天體的萬有引力全部提供物體隨天體自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,G=mR,又因?yàn)棣眩剑?,由以上兩式解得T=

7、,選項(xiàng)D正確. 答案:D 8.為了對(duì)火星及其周圍的空間環(huán)境進(jìn)行探測(cè),我國(guó)預(yù)計(jì)于2011年10月發(fā)射第一顆火星探測(cè)器“螢火一號(hào)”.假設(shè)探測(cè)器在離火星表面高度分別為h1和h2的圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),周期分別為T1和T2.火星可視為質(zhì)量分布均勻的球體,且忽略火星的自轉(zhuǎn)影響,萬有引力常量為G.僅利用以上數(shù)據(jù),可以計(jì)算出(  ) A.火星的密度和火星表面的重力加速度 B.火星的質(zhì)量和火星對(duì)“螢火一號(hào)”的引力 C.火星的半徑和“螢火一號(hào)”的質(zhì)量 D.火星表面的重力加速度和火星對(duì)“螢火一號(hào)”的引力 解析:由開普勒第三定律可得=,可以求出火星的半徑R;由=m(R+h1)()2或=m(R+h2)()2

8、可求出火星的質(zhì)量M,由ρ=可求出火星的密度;由g=可求出火星表面的重力加速度,“螢火一號(hào)”的質(zhì)量m由題干條件無法求出,故本題選項(xiàng)A正確. 答案:A 二、計(jì)算題(3×12′=36′) 9.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(shí)間t小球落回原處;若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球,需經(jīng)過時(shí)間5t小球落回原處.(取地球表面重力加速度g=10 m/s2,空氣阻力不計(jì)) (1)求該星球表面附近的重力加速度g′; (2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星:R地=1:4,求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星:M地. 解析:(1)設(shè)豎直上拋小球初速度為v0,則 v0=gt=

9、×g′×5t,所以g′=g=2 m/s2. (2)設(shè)小球的質(zhì)量為m,則mg=G mg′=G 所以M星:M地==×=. 答案:(1)2 m/s2 (2)1:80 10.已知萬有引力常量G,地球半徑R,月球和地球之間的距離r,同步衛(wèi)星距地面的高度h,月球繞地球的運(yùn)轉(zhuǎn)周期T1,地球的自轉(zhuǎn)周期T2,地球表面的重力加速度g.某同學(xué)根據(jù)以上條件,提出一種估算地球質(zhì)量M的方法:同步衛(wèi)星繞地心做圓周運(yùn)動(dòng),由G=m()2h得M=. (1)請(qǐng)判斷上面的結(jié)果是否正確,并說明理由,如不正確,請(qǐng)給出正確的解法和結(jié)果. (2)請(qǐng)根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果. 解析:(1)上面結(jié)果是錯(cuò)誤

10、的.地球的半徑R在計(jì)算過程中不能忽略. 正確的解法和結(jié)果:G=m()2(R+h) 得M=. (2)方法1:對(duì)月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng), 由G=m()2r得M=. 方法2:在地面重力近似等于萬有引力, 由G=mg得M=. 答案:見解析 11.在“勇氣號(hào)”火星探測(cè)器著陸的最后階段,著陸器降落到火星表面上,再經(jīng)過多次彈跳才停下來.假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后,到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)高度為h,速度方向是水平的,速度大小為v0,求它第二次落到火星表面時(shí)速度的大小,計(jì)算時(shí)不計(jì)火星大氣阻力.已知火星的一個(gè)衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r,周期為T,火星可視為半徑為r0的均勻球體. 解析:以g′表示火星表面附近的重力加速度,M表示火星的質(zhì)量,m表示火星的衛(wèi)星質(zhì)量,m′表示火星表面處某一物體的質(zhì)量,由萬有引力定律和牛頓第二定律,有 G=m′g′① G=m()2r② 設(shè)v表示著陸器第二次落到火星表面時(shí)的速度,它的豎直分量為v1,水平分量仍為v0,有 v=2g′h③ v=④ 由以上各式解得v=. 答案:v=

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