2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 基礎(chǔ)課4 萬有引力定律的理解及應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版

《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 基礎(chǔ)課4 萬有引力定律的理解及應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 基礎(chǔ)課4 萬有引力定律的理解及應(yīng)用練習(xí)（含解析）新人教版（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、基礎(chǔ)課 4 萬有引力定律的理解及應(yīng)用 1．(2019屆湖北武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))萬有引力的發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了物理學(xué)史上第一次大統(tǒng)一：“地上物理學(xué)”和“天上物理學(xué)”的統(tǒng)一，它表明天體運(yùn)動(dòng)和地面上物體的運(yùn)動(dòng)遵從相同的規(guī)律．牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓軌道，還應(yīng)用到了其他的規(guī)律和結(jié)論．下面的規(guī)律和結(jié)論沒有被用到的是(　　) A．開普勒的研究成果 B．卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)得出的引力常量 C．牛頓第二定律 D．牛頓第三定律 解析：選B　牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程中將行星的橢圓軌道簡(jiǎn)化為圓軌道，這就是開普勒第一定律，由牛頓第二定律列出萬有引力提供向心力，再借助牛頓第三定律推算物

2、體對(duì)地球的作用力與什么有關(guān)系，同時(shí)應(yīng)用開普勒第三定律導(dǎo)出萬有引力定律，而卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)得出的引力常量，是牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之后，故B選項(xiàng)正確． 2．(2018屆湖南岳陽一模)地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑在天文學(xué)上常用來作為長(zhǎng)度單位，叫做天文單位，用來量度太陽系內(nèi)天體與太陽的距離．已知木星公轉(zhuǎn)的軌道半徑約5.0天文單位，請(qǐng)估算木星公轉(zhuǎn)的周期約為(　　) A．3年 B．5年 C．11年 D．25年 解析：選C　根據(jù)開普勒第三定律得：＝，解得：T木＝·T地＝·1年＝11年，故選項(xiàng)C正確． 3．(2015年重慶卷)宇航員王亞平在“天宮1號(hào)”飛船內(nèi)進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課，演示了一些完全失

3、重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象．若飛船質(zhì)量為m，距地面高度為h，地球質(zhì)量為M，半徑為R，引力常量為G，則飛船所在處的重力加速度大小為(　　) A．0 B. C. D. 解析：選B　飛船受的萬有引力等于該處所受的重力，即G＝mg，得g＝，選項(xiàng)B項(xiàng)正確． 4．(2018屆安徽皖南八校聯(lián)考)一顆在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，其軌道半徑上對(duì)應(yīng)的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一，則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到地面赤道最大弧長(zhǎng)為(已知地球半徑為R)(　　) A.πR B.πR C.πR D.πR 解析：選A　在軌道上G＝mg′，在地球表面G＝mg，因?yàn)間′＝g，解得r＝2R，則某時(shí)

4、刻該衛(wèi)星觀測(cè)到地面赤道的弧度數(shù)為，則觀測(cè)到地面赤道最大弧長(zhǎng)為πR，故選A. 5．(多選)(2018屆云南一模)一球形行星對(duì)其周圍物體的萬有引力使物體產(chǎn)生的加速度用a表示，物體到球形行星表面的距離用h表示，a隨h變化的圖象如圖所示，圖中a1、h1、a2、h2及引力常量G均為已知．根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出(　　) A．該行星的半徑 B．該行星的質(zhì)量 C．該行星的自轉(zhuǎn)周期 D．該行星的同步衛(wèi)星離行星表面的高度 解析：選AB　設(shè)行星半徑為R，質(zhì)量為M，物體質(zhì)量為m，在物體到球形行星表面的距離為h1時(shí)，由萬有引力定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，有＝ma1，在物體到球形行星表面的距離為h2時(shí)，有G＝ma

5、2，聯(lián)立可解得行星半徑R和質(zhì)量M，選項(xiàng)A、B正確；不能得出該行星的自轉(zhuǎn)周期，也不能得出該行星同步衛(wèi)星離行星表面的高度，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 6．(2019屆高密模擬)據(jù)報(bào)道，科學(xué)家們?cè)诰嚯x地球20萬光年外發(fā)現(xiàn)了首顆系外“宜居”行星．假設(shè)該行星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍，半徑約為地球半徑的2倍．那么，一個(gè)在地球表面能舉起64 kg物體的人，在這個(gè)行星表面能舉起的物體的質(zhì)量約為(地球表面重力加速度g＝10 m/s2)(　　) A．40 kg B．50 kg C．60 kg D．30 kg 解析：選A　在地球表面，萬有引力等于重力＝mg，得g＝，因?yàn)樾行琴|(zhì)量約為地球質(zhì)量的6.4倍，其半徑

6、是地球半徑的2倍，則行星表面重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，而人的舉力認(rèn)為是不變的，則人在行星表面所舉起的重物質(zhì)量為：m＝＝ kg＝40 kg，故A正確． 7．(2019屆漯河模擬)宇航員站在某一星球距其表面h高度處，以某一速度沿水平方向拋出一個(gè)小球，經(jīng)過時(shí)間t后小球落到星球表面，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，則該星球的質(zhì)量為(　　) A. B. C. D. 解析：選A　由h＝gt2可得g＝，由G＝mg可得：M＝＝，故選項(xiàng)A正確． 8.如圖所示，將一個(gè)半徑為R、質(zhì)量為M的均勻大球，沿直徑挖去兩個(gè)半徑分別為大球一半的小球，并把其中一個(gè)放在球外與大球靠在一起，挖去

7、小球的球心、球外小球球心、大球球心在一條直線上，則大球中剩余部分與球外小球的萬有引力大小約為(已知引力常量為G)(　　) A．0.01 B．0.02 C．0.05 D．0.04 解析：選D　由題意知，所挖出小球的半徑為，質(zhì)量為，則未挖出小球前大球?qū)η蛲庑∏虻娜f有引力大小為F＝G＝，將所挖出的其中一個(gè)小球填在原位置，則填入左側(cè)原位置小球?qū)η蛲庑∏虻娜f有引力為F1＝G＝，填入右側(cè)原位置小球?qū)η蛲庑∏虻娜f有引力為F2＝G＝，大球中剩余部分對(duì)球外小球的萬有引力大小為F3＝F－F1－F2≈0.04，D選項(xiàng)正確． 9．(2019屆廣州調(diào)研)“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器預(yù)計(jì)在2018年發(fā)射升空，自

8、動(dòng)完成月面樣品采集后從月球起飛，返回地球，帶回約2 kg月球樣品．某同學(xué)從網(wǎng)上得到一些信息，如表格中的數(shù)據(jù)所示，則地球和月球的密度之比為(　　) 地球和月球的半徑之比 4 地球表面和月球表面的重力加速度之比 6 A. B. C．4 D．6 解析：選B　在地球表面，重力等于萬有引力，故mg＝G，解得M＝，故地球的密度ρ＝＝＝.同理，月球的密度ρ0＝.故地球和月球的密度之比＝＝，B正確． 10．(多選)(2018屆晉城三模)探索火星的奧秘承載著人類征服宇宙的夢(mèng)想．假設(shè)人類某次利用飛船探測(cè)火星的過程中，飛船只在萬有引力作用下貼著火星表面繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)得其繞行速度為v，

9、繞行一周所用時(shí)間為T，已知引力常量為G，則(　　) A．火星表面的重力加速度為 B．火星的半徑為 C．火星的密度為 D．火星的質(zhì)量為 解析：選BC　飛船在火星表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑等于火星的半徑，根據(jù)v＝，得R＝，故B正確；根據(jù)萬有引力提供向心力，有G＝mR，得火星的質(zhì)量M＝，根據(jù)密度公式得火星的密度ρ＝＝＝，故C正確；根據(jù)M＝ρ·＝××3＝，故D錯(cuò)誤；根據(jù)重力等于萬有引力得，mg＝G，得g＝G＝，故A錯(cuò)誤． 11．(多選) (2018年天津卷)2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的

10、國(guó)家之一．通過觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度．若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看做是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的(　　) A．密度 B．向心力的大小 C．離地高度 D．線速度的大小 解析：選CD　根據(jù)題意，已知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期T，地球的半徑R，地球表面的重力加速度g，衛(wèi)星受到的萬有引力充當(dāng)向心力，故有G＝mr，衛(wèi)星的質(zhì)量被消去，則不能計(jì)算衛(wèi)星的密度，更不能計(jì)算衛(wèi)星的向心力大小，A、B錯(cuò)誤；由G＝mr，解得r＝，而r＝R＋h，故可計(jì)算衛(wèi)星距離地球表面的高度，C正確；根據(jù)公式v＝，軌道半徑可以求出，周期已知，故可以計(jì)

11、算出衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度，D正確． 12．(2018屆河北省三市聯(lián)考)如圖所示，冥王星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是橢圓，公轉(zhuǎn)周期為T0，其近日點(diǎn)到太陽的距離為a，遠(yuǎn)日點(diǎn)到太陽的距離為b，半短軸的長(zhǎng)度為c.若太陽的質(zhì)量為M，引力常量為G，忽略其他行星對(duì)冥王星的影響，則(　　) A．冥王星從B→C→D的過程中，速率逐漸變小 B．冥王星從A→B→C的過程中，萬有引力對(duì)它先做正功后做負(fù)功 C．冥王星從A→B所用的時(shí)間等于 D．冥王星在B點(diǎn)的加速度大小為 解析：選D　冥王星從A→B→C的過程中，萬有引力對(duì)它做負(fù)功，速率逐漸變小，從C→D的過程中，萬有引力對(duì)它一直做正功，速率增大，A、B錯(cuò)誤；冥王

12、星從A→B的過程中平均速率比由B→C的大，故從A→B所用時(shí)間小于，C錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可得冥王星在B點(diǎn)時(shí)到太陽的距離x＝ ，又＝maB，可解得冥王星在B點(diǎn)的加速度aB＝，D正確． 13．(2019屆遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)質(zhì)檢)設(shè)地球是一質(zhì)量分布均勻的球體，O為地心．已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零．在下列四個(gè)圖中，能正確描述x軸上各點(diǎn)的重力加速度g的分布情況的是(　　) 解析：選A　設(shè)地球的密度為ρ，半徑為R，則由＝mg，M＝πR3ρ，可得g＝，根據(jù)題意，質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零，故在深度為R－x的井底，物體受到地球的萬有引力即為半徑等于x的球體在其表面產(chǎn)生的萬有引力，則

13、有g(shù)＝x，即當(dāng)xR時(shí)，g＝，g與x2成反比，對(duì)應(yīng)圖線可知，只有選項(xiàng)A正確． 14．(2018年北京卷)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證(　　) A．地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602 B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602 C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6 D．蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60 解析：選B　設(shè)月球的質(zhì)量為M月，地球的質(zhì)量為M，蘋果的質(zhì)量為m，則月球受到的萬有引力為F月＝，蘋果受到的萬有引力為

14、F＝，由于月球質(zhì)量和蘋果質(zhì)量之間的關(guān)系未知，故二者之間萬有引力的關(guān)系無法確，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律＝M月a月，＝ma，整理可得a月＝a，故B正確；在月球表面處＝m′g月，由于月球本身的半徑大小及其質(zhì)量與地球的半徑、質(zhì)量關(guān)系未知，故無法求出月球表面和地球表面重力加速度的關(guān)系，故C錯(cuò)誤；蘋果在月球表面受到的引力為F′＝，由于月球本身的半徑大小及其質(zhì)量與地球的半徑、質(zhì)量關(guān)系未知，故無法求出蘋果在月球表面受到的引力與在地球表面受到的引力之間的關(guān)系，故D錯(cuò)誤． 15．(2018屆寶雞一模)宇航員在某星球上為了探測(cè)其自轉(zhuǎn)周期做了如下實(shí)驗(yàn)：在該星球兩極點(diǎn)，用彈簧秤測(cè)得質(zhì)量為M的砝碼所受重力為F，在赤道測(cè)得該砝碼所受重力為F′.他還發(fā)現(xiàn)探測(cè)器繞該星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T.假設(shè)該星球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，則其自轉(zhuǎn)周期為(　　) A．T B．T C．T D．T 解析：選D　設(shè)星球和探測(cè)器質(zhì)量分別為m、m′ 在兩極點(diǎn)，有：G＝F 在赤道，有：G－F′＝MR 探測(cè)器繞該星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則有：G＝m′R；聯(lián)立以上三式解得T自＝T.故D正確，A、B、C錯(cuò)誤． 8