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遼寧省2020屆高考物理第一輪課時檢測試題 第19講 萬有引力與天體運(yùn)動

上傳人:艷*** 文檔編號:112250180 上傳時間:2022-06-22 格式:DOC 頁數(shù):10 大小:140KB
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1、課時作業(yè)(十九) [第19講 萬有引力與天體運(yùn)動] 1.[2020·海淀模擬] 關(guān)于物體運(yùn)動過程所遵循的規(guī)律或受力情況的判斷,下列說法中不正確的是(  ) A.月球繞地球運(yùn)動的向心力與地球上的物體所受的重力是同一性質(zhì)的力 B.月球繞地球運(yùn)動時受到地球的引力和向心力的作用 C.物體在做曲線運(yùn)動時一定要受到力的作用 D.物體僅在萬有引力的作用下,可能做曲線運(yùn)動,也可能做直線運(yùn)動 2.近年來,人類發(fā)射的多枚火星探測器已經(jīng)相繼在火星上著陸.某火星探測器繞火星做勻速圓周運(yùn)動,它的軌道距火星表面的高度等于火星的半徑,它的運(yùn)動周期為T,則火星的平均密度ρ的表達(dá)式為(k為某個常數(shù))(  

2、) A.ρ=kT       B.ρ= C.ρ=kT2 D.ρ= 3.[2020·唐山模擬] 天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星,這顆行星的體積是地球的5倍,質(zhì)量是地球的25倍.已知某一近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期約為1.4小時,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,由此估算該行星的平均密度最接近 (  ) A.2.0×103 kg/m3 B.6.0×103 kg/m3 C.1.0×104 kg/m3 D.3.0×104 kg/m3 4.科學(xué)研究表明地球的自轉(zhuǎn)在變慢.四億年前,地球每年是400天,那時,地球每自轉(zhuǎn)一周的時間為21.5小時,比現(xiàn)在要快3.5小時.據(jù)科學(xué)

3、家們分析,地球自轉(zhuǎn)變慢的原因主要有兩個:一個是潮汐時海水與海岸碰撞、與海底摩擦而使能量變成內(nèi)能;另一個是由于潮汐的作用,地球把部分自轉(zhuǎn)能量傳給了月球,使月球的機(jī)械能增加了(不考慮對月球自轉(zhuǎn)的影響).由此可以判斷,與四億年前相比月球繞地球公轉(zhuǎn)的(  ) A.半徑增大 B.線速度增大 C.周期增大 D.角速度增大 5.[2020·溫州模擬] 如圖K19-1為宇宙中一恒星系的示意圖,A為該星系的一顆行星,它繞中央恒星O運(yùn)行的軌道近似為圓,天文學(xué)家觀測得到A行星運(yùn)動的軌道半徑為R0,周期為T0.長期觀測發(fā)現(xiàn),A行星實(shí)際運(yùn)動的軌道與圓軌道總有一些偏離,且周期每隔t0時間發(fā)生一次最大偏離,天

4、文學(xué)家認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外側(cè)還存在著一顆未知的行星B(假設(shè)其運(yùn)動軌道與A在同一平面內(nèi),且與A的繞行方向相同),它對A行星的萬有引力引起A軌道的偏離,由此可推測未知行星B的運(yùn)動軌道半徑為(  ) 圖K19-1 A.R0 B.R0 C.R0 D.R0 6.[2020·石家莊一模] 由于最近行星標(biāo)準(zhǔn)抬高了門檻,太陽系“縮編”,綜合條件薄弱的冥王星被排擠出局.關(guān)于冥王星還有其他信息:它現(xiàn)在正處于溫度較高的夏季,只有零下200攝氏度左右,號稱“嚴(yán)寒地獄”,它的夏季時間相當(dāng)于地球上的20年,除了夏季之外的其他季節(jié),相當(dāng)于地球上的228年,這顆星上的空氣全被凍結(jié),覆蓋在其表面

5、上,可認(rèn)為是真空,但有一定的重力加速度,并假設(shè)其繞太陽的運(yùn)動也可以按圓周運(yùn)動處理.依據(jù)這些信息判斷下列問題中正確的是(   ) A.冥王星的公轉(zhuǎn)半徑一定比地球的公轉(zhuǎn)半徑大 B.冥王星的公轉(zhuǎn)線速度一定比地球的公轉(zhuǎn)線速度大 C.在冥王星上,從相同高度處同時釋放的氫氣球(輕質(zhì)絕熱材料制成,里面氣體是氣態(tài)的)和等大的石塊都將豎直向下運(yùn)動,且同時到達(dá)其表面 D.冥王星的公轉(zhuǎn)半徑一定比地球的公轉(zhuǎn)半徑小 7.如果把水星和金星繞太陽的運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動,從水星與金星在一條直線上開始計時,若天文學(xué)家測得在相同時間內(nèi)水星轉(zhuǎn)過的角度為θ1,金星轉(zhuǎn)過的角度為θ2(θ1、θ2均為銳角),則由此條件不能求出(

6、  ) 圖K19-2 A.水星和金星繞太陽運(yùn)動的周期之比 B.水星和金星到太陽的距離之比 C.水星和金星的密度之比 D.水星和金星繞太陽運(yùn)動的向心加速度大小之比 8.[2020·杭州質(zhì)檢] 地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R,引力常量為G.假設(shè)地球是一個質(zhì)量分布均勻的球體,體積為πR3,則地球的平均密度是(  ) A. B. C. D. 9.如圖K19-3所示,美國的“卡西尼”號探測器經(jīng)過長達(dá)7年的“艱苦”旅行,進(jìn)入繞土星飛行的軌道.若“卡西尼”號探測器在半徑為R的土星上空離土星表面高h(yuǎn)的圓形軌道上繞土星飛行,環(huán)繞n周飛行時間為t,已知引力常量為G,則下列關(guān)于土星

7、質(zhì)量M和平均密度ρ的表達(dá)式正確的是(  ) A.M=,ρ= B.M=,ρ= C.M=,ρ= D.M=,ρ=     圖K19-3     圖K19-4 10.一物體從一行星表面某高度處自由下落(不計阻力).自開始下落計時,得到物體離行星表面高度h隨時間t變化的圖象如圖K19-4所示,則根據(jù)題設(shè)條件可以計算出(  ) A.行星表面重力加速度的大小 B.行星的質(zhì)量 C.物體落到行星表面時速度的大小 D.物體受到星球引力的大小 11.[2020·杭州檢測] 宇航員在一行星上以10 m/s的初速度豎直上拋一質(zhì)量為0.2 kg的物體,不計阻力,經(jīng)2.5 s后落回手中,已知該星球半

8、徑為7 220 km. (1)該星球表面的重力加速度是多大? (2)要使物體沿水平方向拋出而不落回星球表面,沿星球表面拋出的速度至少是多大? (3)若物體距離星球無窮遠(yuǎn)處時其引力勢能為零,則當(dāng)物體距離星球球心r時其引力勢能Ep=-G(式中m為物體的質(zhì)量,M為星球的質(zhì)量,G為引力常量).問要使物體沿豎直方向拋出而不落回星球表面,沿星球表面拋出的速度至少是多大? 12.某課外科技小組長期進(jìn)行天文觀測,發(fā)現(xiàn)某行星周圍有眾多小衛(wèi)星,這些小衛(wèi)星靠近行星且分布相當(dāng)均勻,經(jīng)查對相關(guān)資料,該行星的質(zhì)量為M.現(xiàn)假設(shè)所有衛(wèi)星繞該行星的運(yùn)動都是勻速圓周運(yùn)動,已知引力常

9、量為G. (1)測得離行星最近的一顆衛(wèi)星的運(yùn)動軌道半徑為R1,若忽略其他小衛(wèi)星對該衛(wèi)星的影響,求該衛(wèi)星的運(yùn)行速度v1; (2)在進(jìn)一步的觀測中,發(fā)現(xiàn)離行星很遠(yuǎn)處還有一顆衛(wèi)星,其運(yùn)動軌道半徑為R2,周期為T2,試估算靠近行星周圍眾多小衛(wèi)星的總質(zhì)量m衛(wèi). 13.[2020·武漢模擬] 人們通過對月相的觀測發(fā)現(xiàn),當(dāng)月球恰好是上弦月時,如圖K19-5甲所示,人們的視線方向與太陽光照射月球的方向正好是垂直的,測出地球與太陽的連線和地球與月球的連線之間的夾角為θ.當(dāng)月球正好是滿月時,如圖乙所示,太陽、地球、月球大致在一條直線上且地球在太陽和月球之間,這時人們看到的月球和在白天

10、看到的太陽一樣大(從物體兩端引出的光線在人眼光心處所成的夾角叫做視角,物體在視網(wǎng)膜上所成像的大小決定于視角).已知嫦娥飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動的周期為T,月球表面的重力加速度為g0,試估算太陽的半徑. 圖K19-5 課時作業(yè)(十九) 【基礎(chǔ)熱身】 1.B [解析]重力是地球?qū)ξ矬w的引力的一個分力,月球繞地球運(yùn)動的向心力是地球的引力提供的,從性質(zhì)上看,都是地球的吸引作用產(chǎn)生的,選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)B錯誤;曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動,受到的合力一定不為零,選項(xiàng)C正確;當(dāng)物體運(yùn)動方向與萬有引力的方向在同一直線上時,運(yùn)動方向不發(fā)生改變,做直線運(yùn)動,選項(xiàng)D正確.據(jù)以上分析可知本題不正確

11、的選項(xiàng)只有B. 2.D [解析] 設(shè)火星的半徑為R,火星的質(zhì)量為M,火星探測器的質(zhì)量為m,則有G=m2·2R,解得M=,則ρ==.D選項(xiàng)正確. 3.D [解析] 由近地衛(wèi)星的萬有引力提供向心力可知G=mR,M=πR3·ρ,聯(lián)立可得:ρ=,解得地球的密度ρ1≈5.6×103 kg/m3,故ρ2==5ρ1≈3.0×104 kg/m3,選項(xiàng)D正確. 4.AC [解析] 由題意可知,潮汐的作用使月球的機(jī)械能增加,正在繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的月球機(jī)械能增大,動能增大,導(dǎo)致m>G,月球?qū)⒆鲭x心運(yùn)動,到達(dá)離地球較遠(yuǎn)的位置且滿足m=G,繼續(xù)做圓周運(yùn)動.由此可知月球圓周運(yùn)動的半徑增大,周期增大,線速度減小,角速度減

12、小,故選項(xiàng)A、C正確,選項(xiàng)B、D錯誤. 【技能強(qiáng)化】 5.C [解析] 對A行星有G=mA2R0,對B行星有G=mB2R1,由A、B最近到A、B再次最近,有t0-t0=2π,求得R1=R0 . 6.AC [解析] 由題意,冥王星的公轉(zhuǎn)周期大于地球的公轉(zhuǎn)周期,由萬有引力定律G=mr=m,得=,可知冥王星的公轉(zhuǎn)半徑一定比地球的公轉(zhuǎn)半徑大,選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)D錯誤;由v=可知,r越大,v越小,選項(xiàng)B錯誤;真空中自由落體運(yùn)動的加速度與質(zhì)量無關(guān),選項(xiàng)C正確. 7.C [解析] 由θ=ωt=t可知,=,故能夠求出水星和金星的周期之比;由開普勒第三定律得==,能夠求出水星和金星到太陽的距離之比;由

13、a=ω2r,得==,能夠求出水星和金星的加速度之比;由G=mω2r,得G=ω2r,金星或水星做圓周運(yùn)動的參量與其質(zhì)量無關(guān),不能求出水星和金星的密度之比,選項(xiàng)C符合題意. 8.A [解析] 由mg=G及ρ=可解得ρ=,選項(xiàng)A正確. 9.D [解析] 設(shè)“卡西尼”號的質(zhì)量為m,土星的質(zhì)量為M,“卡西尼”號圍繞土星的中心做勻速圓周運(yùn)動,其向心力由萬有引力提供,G=m(R+h)2,其中T=,解得M=.又土星體積V=πR3,所以ρ==,選項(xiàng)D正確. 10.AC [解析] 從題中圖象看到,下落的高度和時間已知(初速度為0),所以能夠求出行星表面的重力加速度和落地的速度;因?yàn)槲矬w的質(zhì)量未知,不能求

14、出物體受到行星引力的大小;由GM=gR2可知,由于行星的半徑未知,不能求出行星的質(zhì)量.只有選項(xiàng)A、C正確. 11.(1)8 m/s2 (2)7600 m/s (3)10746 m/s [解析] (1)由勻變速運(yùn)動規(guī)律知 星球表面的重力加速度g′==8 m/s2. (2)由牛頓第二定律,有 mg′=m 解得v1==7600 m/s. (3)由機(jī)械能守恒定律,有 mv+(-G)=0 在該行星表面質(zhì)量為m的物體受到的重力等于萬有引力,有 mg′=G 解得v2==10746 m/s. 12.(1) (2)-M [解析] (1)設(shè)離行星最近的一顆衛(wèi)星的質(zhì)量為m1,有 G=

15、解得:v1= (2)由于靠近行星周圍的眾多衛(wèi)星分布均勻,可以把行星及靠近行星的小衛(wèi)星看作一星體,其質(zhì)量中心在行星的中心,設(shè)離行星很遠(yuǎn)的衛(wèi)星質(zhì)量為m2,則有 G=m2R2 解得:m衛(wèi)=-M 【挑戰(zhàn)自我】 13.  [解析] 設(shè)太陽半徑為R日、月球半徑為R月,地月、地日之間的距離分別為r地月、r地日. 質(zhì)量為m的物體在月球表面,有 mg0=G 質(zhì)量為m′的嫦娥飛船貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動,有G=m′2R月 在觀察上弦月時,由幾何關(guān)系,有 =cosθ 當(dāng)月球正好是滿月時,月球和太陽看起來一樣大,由幾何關(guān)系,有= 由于天體之間的距離遠(yuǎn)大于天體的半徑,有 = 故= 聯(lián)立解得:R日=.

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