2019高中物理 課時提升作業(yè)八 6.2 太陽與行星間的引力（含解析）新人教必修2.doc

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太陽與行星間的引力 (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題8分,共32分) 1.(多選)下列說法正確的是　(　　) A.在探究太陽對行星的引力規(guī)律時,我們引用了公式mv2r,這個關(guān)系式實際上是牛頓第二定律,是可以在實驗室中得到驗證的 B.在探究太陽對行星的引力規(guī)律時,我們引用了公式v=2πrT,這個關(guān)系式實際上是勻速圓周運動的一個公式,它是由速度的定義得來的 C.在探究太陽對行星的引力規(guī)律時,我們引用了公式r3T2=k,這個關(guān)系式是開普勒第三定律,是可以在實驗室中得到驗證的 D.在探究太陽對行星的引力規(guī)律時使用的三個公式,都是可以在實驗室中得到驗證的 【解析】選A、B。開普勒第三定律r3T2=k是無法在實驗室中得到驗證的,是開普勒研究天文學(xué)家第谷的行星觀測記錄發(fā)現(xiàn)的。 2.下面關(guān)于太陽對行星的引力的說法正確的是　(　　) A.太陽對行星的引力大于行星做勻速圓周運動的向心力 B.太陽對行星的引力大小與行星的質(zhì)量成正比,與行星和太陽間的距離成反比 C.太陽對行星的引力規(guī)律是由實驗得出的 D.太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導(dǎo)出來的 【解析】選D。太陽對行星的引力提供行星做圓周運動的向心力,太陽與行星間的引力F∝Mmr2,由此可知A、B錯誤。太陽對行星的引力規(guī)律是由開普勒定律和行星繞太陽做勻速圓周運動的規(guī)律推導(dǎo)出來的,故D正確,C錯誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)關(guān)于太陽與行星間的引力,下列說法正確的是　(　　) A.神圣和永恒的天體做勻速圓周運動無需原因,因為圓周運動是最完美的 B.行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來自太陽對行星的引力 C.牛頓認(rèn)為物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因是受到力的作用,行星圍繞太陽運動,一定受到了力的作用 D.牛頓把地面上的動力學(xué)關(guān)系應(yīng)用到天體間的相互作用,推導(dǎo)出了太陽與行星間的引力關(guān)系 【解析】選B、C、D。任何做曲線運動的物體都需要外力的作用,行星繞太陽旋轉(zhuǎn)的向心力來自太陽對行星的引力,A錯,B、C、D對。 3.兩個行星的質(zhì)量分別為m1和m2,繞太陽運行的軌道半徑分別是r1和r2,若它們只受太陽引力的作用,那么這兩個行星的向心加速度之比為　(　　) A.1　　　　　　　　　　 B.m1r1m2r2 C.m1r2m2r1 D.r22r12 【解析】選D。設(shè)兩個行星所受向心力分別是F1、F2,由太陽與行星間的作用規(guī)律可得F1∝m1r12,F2∝m2r22,而a1=F1m1,a2=F2m2,故a1a2=r22r12,D選項正確。 4.火星是地球的近鄰,已知火星的軌道半徑約為地球軌道半徑的1.5倍,火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的0.1倍和0.5倍,則太陽對地球的引力和太陽對火星的引力的比值為　世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號35684145(　　) A.10　　　B.20　　　C.22.5　　　D.45 【解析】選C。由F=GMmr2可得:F地=GMm地r地2,F火=GMm火r火2,則:F地F火=m地r火2m火r地2=10.11.5212=22.5,故選項C正確。 二、非選擇題(18分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 5.與行星繞太陽運動一樣,衛(wèi)星之所以能繞地球運動也同樣是因為它受到地球的引力。一位同學(xué)根據(jù)向心力公式F=mv2r推斷,如果人造衛(wèi)星質(zhì)量不變,當(dāng)軌道半徑增大到2倍時,人造衛(wèi)星需要的向心力減為原來的12;另一位同學(xué)根據(jù)引力公式F∝Mmr2推斷,當(dāng)軌道半徑增大到2倍時,人造衛(wèi)星受到的向心力減小為原來的14。這兩位同學(xué)中誰說得對?為什么? 【解題指南】要找到兩個變量之間的關(guān)系,必須是在其他量一定的條件下才能確定。分析時注意v、M、m是否為定值。 【解析】第二位同學(xué)說得對。因為根據(jù)向心力公式F=mv2r,只有當(dāng)運動速率v一定時,需要的向心力F才與軌道半徑r成反比。根據(jù)開普勒定律可知,衛(wèi)星的速率將隨軌道半徑的增大而減小,所以向心力F不與軌道半徑r成反比;另外,由于星體的質(zhì)量為定值,由行星與中心天體間的引力公式F∝Mmr2可知,衛(wèi)星受到的引力F將與衛(wèi)星軌道半徑的平方r2成反比。 答案:見解析 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.地球?qū)υ虑蚓哂邢喈?dāng)大的引力,可它們沒有靠在一起,這是因為　(　　) 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號35684146 A.不僅地球?qū)υ虑蛴幸?而且月球?qū)Φ厍蛞灿幸?這兩個力大小相等,方向相反,互相抵消了 B.不僅地球?qū)υ虑蛴幸?而且太陽系中的其他星球?qū)υ虑蛞灿幸?這些力的合力為零 C.地球?qū)υ虑虻囊€不算大 D.地球?qū)υ虑虻囊τ糜诓粩喔淖冊虑虻倪\動方向,使得月球圍繞地球運動 【解析】選D。地球?qū)υ虑虻囊驮虑驅(qū)Φ厍虻囊κ窍嗷プ饔昧?作用在兩個物體上,不能相互抵消,A錯誤。地球?qū)υ虑虻囊μ峁┝嗽虑蚶@地球做圓周運動的向心力,從而不斷改變月球的運動方向,所以B、C錯誤,D正確。 2.事實證明,行星與恒星間的引力規(guī)律也適用于其他物體間,已知地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的81倍,宇宙飛船從地球飛往月球,當(dāng)飛至某一位置時,宇宙飛船受到的合力為零,宇航員感到自己處于“完全失重”狀態(tài)。問:此時飛船在空間什么位置?(已知地球與月球中心間距離是3.84105km)　世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號35684147 【解析】把宇宙飛船作為研究對象,當(dāng)月球和地球?qū)τ钪骘w船的合力相等時,宇宙飛船受到的合力為零。設(shè)地球、月球和飛船的質(zhì)量分別為M地、M月和m,x表示飛船到地球球心的距離,則F地=F月 即GM地mx2= 代入數(shù)據(jù)解得x=3.456108m 答案:在地球與月球的連線上,距地球球心3.456108m