高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 行星的運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律基礎(chǔ)

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1．（2015 綿陽模擬）關(guān)于開普勒第三定律中的公式，下列說法中正確的是（ ） A．常數(shù)k只與行星質(zhì)量有關(guān) B．僅適用與圍繞地球運(yùn)行的所有衛(wèi)星 C．僅適用與圍繞太陽運(yùn)行的所有衛(wèi)星 D．公式適用于宇宙中所有圍繞星球運(yùn)行的行星或衛(wèi)星 2．兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的周期之比為TA:TB＝1:8，則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為( ) A．RA:RB＝4:1，vA:vB＝1:2 B．RA:RB＝4:1，vA:vB＝2:1 C．RA:RB＝1:4，vA:vB＝1

2、:2 D．RA:RB＝1:4，vA:vB＝2:1 3、（2015 渭南一模）地球和木星繞太陽運(yùn)行的軌道都可以看作是圓形的，已知木星的軌道半徑約為地球軌道半徑的5.2倍，則木星繞太陽運(yùn)行的周期為（ ） A．15.6年 B．11.86年 C．10.4年 D．5.2年 4、（2015 淮安校級(jí)期末）關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的下列說法中正確的是（ ） A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng) B．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)，太陽位于行星軌道的中心處 C．離太陽越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越長 D．所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二

3、次方的比值都相等 5．根據(jù)開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)知：太陽對(duì)行星的引力，行星對(duì)太陽的引力，其中M、m分別為太陽和行星的質(zhì)量，r為太陽與行星間的距離．下列說法正確的是( ) A．由和知F:F′＝m:M B．F和F′大小相等，是作用力與反作用力 C．F和F′大小相等，是同一個(gè)力 D．太陽對(duì)行星的引力提供行星繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 6.設(shè)想把質(zhì)量為m的物體放在地球的中心，地球質(zhì)量為M，半徑為R，則物體與地球間的萬有引力是（ ） A．零 B．無窮大 C． D．無法確定 7.已知地球半徑為R，將一物體從

4、地面移到離地面高h(yuǎn)處時(shí)，物體所受萬有引力減少到原來的一半，則h為（ ） A．R B．2R C． D． 8．如圖所示兩球間的距離為r，兩球的質(zhì)量分布均勻，大小分別為m1、m2，則兩球的萬有引力大小為( ) A． B． C． D． 9．萬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

5、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 10．引力常量為G，地球質(zhì)量為M，地球可看成球體，半徑為R．忽略地球的自轉(zhuǎn)，則地球表面重力加速度的大小為( ) A． B．g＝GR C． D．缺少條件，無法算出 11. 一物體在地球表面重16N，它在以的加速度加速上升的火箭中的視重為9N，則此火箭離地球表面距離為地球半徑的（ ）（取g=10m/s2） A．2倍 B．3倍 C．4倍 D．一半 12.設(shè)地球表面重力加速度為，物體在距離地心4R（R是地球的半徑）處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為，則為（

6、） A．1 B．1/9 C．1/4 D．1/16 二、計(jì)算題： 1．兩艘輪船，質(zhì)量都是，相距，它們之間的萬有引力是多大？將這個(gè)力與輪船所受的重力比較，看看相差多少？ 2.已知太陽的質(zhì)量為，地球的質(zhì)量為，太陽和地球的平均距離為，太陽和地球之間的萬有引力是多大？ 3.把地球繞太陽公轉(zhuǎn)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平均半徑約為，已知萬有引力常量，則可估算出太陽的質(zhì)量大約是多少kg？ 4.已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，在地面附近，物體受到地球的萬有引力近似等于物體在地面上的重力，又知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T，萬有引力常量為G，則 （1）地球的質(zhì)量為

7、多少？ （2）地月之間的距離約為多少？ 5.“黑洞”是愛因斯坦廣義相對(duì)論中預(yù)言的一種特殊天體，它的密度極大，對(duì)周圍的物質(zhì)（包括光子）有極強(qiáng)的吸引力。根據(jù)愛因斯坦理論，光子是有質(zhì)量的，光子到達(dá)黑洞表面時(shí)也將被吸入，最多恰能繞黑洞表面做圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)天文觀測(cè)，銀河系中心可能有一個(gè)黑洞，距該黑洞遠(yuǎn)處的星體正以的速度繞它旋轉(zhuǎn)。據(jù)此估算該黑洞的最大半徑R是多少？（保留1位有效數(shù)字） 【答案與解析】 一、選擇題： 1、D 解析：式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關(guān)，故A錯(cuò)誤； 開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)行，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)，故D正確。 2．D 解析：題目中告訴我們兩衛(wèi)星的

8、周期關(guān)系，因而可以由開普勒第三定律來推導(dǎo)出兩衛(wèi)星的軌道半徑關(guān)系，由圓周運(yùn)動(dòng)公式求解速率關(guān)系．由開普勒第三定律，可得． 又由圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，可知． 3、B 解析：根據(jù)開普勒第三定律，有知，，木星圍繞太陽在近似圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，若軌道半徑是地球軌道半徑的5.2倍，木星繞太陽運(yùn)行的周期是地球周期的11.86倍，即小行星繞太陽運(yùn)行的周期是11.86年。 4、D 解析：所有行星分別沿不同大小的橢圓，太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故AB錯(cuò)誤；根據(jù)引力提供向心力，則有，可知，離太陽越近的行星運(yùn)動(dòng)的周期越短，故C錯(cuò)誤；由開普勒第三定律知：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，故D

9、正確。 5．B、D 解析：F′和F大小相等、方向相反，是作用力與反作用力的關(guān)系，太陽對(duì)行星的引力提供行星繞行太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．故正確選項(xiàng)為B、D． 6.A 解析：當(dāng)兩個(gè)物體間的距離r趨向零時(shí)，兩個(gè)物體不能看作質(zhì)點(diǎn)，萬有引力定律不適用。物體放在地球的中心時(shí)，地球各個(gè)部分對(duì)物體都有引力，相互平衡，所以質(zhì)量為m的物體所受的合力為零。 7.D 解析：根據(jù)題意有：，解得 點(diǎn)評(píng)：本題目的是讓同學(xué)們更深刻地理解公式中的r指的是“兩點(diǎn)間的距離” 8．D 解析：“R”為兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離，即R＝r1+r+r2． 9．C 解析：物體的重力是地球的萬有引力產(chǎn)生的，萬有引力的大小與質(zhì)量的乘

10、積成正比，與距離的平方成反比，所以A、B錯(cuò)：人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力是萬有引力提供的，宇宙飛船內(nèi)的宇航員處于失重狀態(tài)是因?yàn)橛詈絾T受到的萬有引力全部提供了宇航員做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，所以C對(duì)、D錯(cuò)． 10．C 解析：忽略地球自轉(zhuǎn)時(shí)，物體所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，則有．所以 11.B 解析：忽略地球自轉(zhuǎn)影響的情況下，認(rèn)為物體在地球表面所受重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，只要求出加速上升過程中的重力，即可求得火箭的高度。 設(shè)物體離地高h(yuǎn)，在h高度處的重力加速度為，則 由題意： 可得： 又 地面 解得 12.D 解析：地球表面處的重力加速度和在離地心高4

11、R處的加速度均有地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生的，所以有 地面上： 離地心4R處： 兩式相比得： 故答案D正確。 二、計(jì)算題： 1.解析：可以將輪船看作質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)萬有引力定律 而重力大小 它們的比值 2. 解析：根據(jù)萬有引力定律有： 3. 解析：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的周期為365天，故周期 萬有引力提供向心力，故太陽質(zhì)量 4.（1）（2） 解析：（1）設(shè)地球質(zhì)量為M，對(duì)地面附近的任何物體，有 所以 （2）設(shè)地月之間的距離為r，月球的質(zhì)量為m，則 得 5. 解析：設(shè)黑洞的半徑為R，質(zhì)量為M，光子的質(zhì)量為m，光速為；星體的質(zhì)量為，速度為。 對(duì)光子： 得黑洞質(zhì)量： ① 對(duì)星體： 得黑洞質(zhì)量： ② 由①②可得 解得