高中物理 第三章 萬有引力定律 第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用 1 深度剖析重力和萬有引力的區(qū)別同步練習(xí) 教科版必修2.doc

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第3節(jié) 萬有引力定律的應(yīng)用1 深度剖析重力和萬有引力的區(qū)別 （答題時(shí)間：30分鐘） 1. “神舟十號(hào)”飛船再次與“天宮一號(hào)”進(jìn)行交會(huì)對(duì)接。三位航天員入住“天宮”完成一系列實(shí)驗(yàn)?！吧裰凼?hào)”與“天宮一號(hào)”對(duì)接后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行周期為90分鐘。對(duì)接后“天宮一號(hào)”的（ ） A. 運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 B. 加速度大于赤道上靜止物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度 C. 角速度為地球同步衛(wèi)星角速度的16倍 D. 航天員可以用天平測(cè)出物體的質(zhì)量 2. “神舟三號(hào)”飛船順利發(fā)射升空后，在離地面340km的圓軌道上運(yùn)行了108圈。關(guān)于“神舟三號(hào)”的發(fā)射與“神舟三號(hào)”在圓軌道運(yùn)行的描述，下面說法正確的是（ ） A. 火箭加速發(fā)射升空階段，座椅對(duì)宇航員的作用力大于宇航員對(duì)座椅的作用力 B. 火箭加速發(fā)射升空階段，宇航員對(duì)座椅的作用力大于宇航員的重力 C. “神舟三號(hào)”在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，宇航員所受的萬有引力遠(yuǎn)比在地面上小，可以忽略 D. 飛船內(nèi)所有物體在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們所需要的向心力由萬有引力提供 3. 關(guān)于萬有引力定律及其表達(dá)式，下列說法中正確的是（ ） A. 對(duì)于不同物體，G取值不同 B. G是萬有引力常量，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得 C. 兩個(gè)物體彼此所受的萬有引力方向相同 D. 兩個(gè)物體之間的萬有引力是一對(duì)平衡力 4. 已知地球的質(zhì)量為M，月球的質(zhì)量為m，月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑為r，周期為T，萬有引力常量為G，則月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道處的重力加速度大小等于（ ） A. 　　 B. 　 C. 　 D. 5. 火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，地球表面的重力加速度為g，則火星表面的重力加速度約為（ ） A. 0.2g　　　 B. 0.4g　　 C. 2.5g　　 D. 5g 6. 2010年10月1日，我國(guó)成功發(fā)射了“嫦娥二號(hào)”探月衛(wèi)星，在衛(wèi)星飛赴月球的過程中，隨著它與月球間距離的減小，月球?qū)λ娜f有引力將（ ） A. 變小 B. 變大 C. 先變小后變大 D. 先變大后變小 7. 中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大?，F(xiàn)有一中子星，觀測(cè)到它的自轉(zhuǎn)周期為T＝s。問該中子星的最小密度應(yīng)是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計(jì)算時(shí)星體可視為均勻球體。（引力常數(shù)G＝6.67/kg） 8. 由于地球自轉(zhuǎn)的影響，地球表面的重力加速度會(huì)隨緯度的變化而有所不同。已知地球表面兩極處的重力加速度大小為g0，在赤道處的重力加速度大小為g，地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體。求： （1）質(zhì)量為m的物體在地球北極所受地球?qū)λ娜f有引力的大??； （2）地球的半徑； （3）地球的密度。  1. BC 解析：第一宇宙速度為近地軌道上的運(yùn)行速度，軌道半徑等于地球半徑，因?yàn)椤疤鞂m一號(hào)”軌道半徑大于地球半徑，根據(jù)，故其速度小于第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度，“天宮一號(hào)”的加速度，根據(jù)軌道半徑和周期關(guān)系，可知天宮一號(hào)加速度大于赤道上靜止物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度，故B正確；根據(jù)，則：，所以C正確；在“天宮一號(hào)”上航天員等物體均處于完全失重狀態(tài)，天平不能使用，故D錯(cuò)誤。故選BC。 2. BD 解析：火箭加速發(fā)射升空階段，加速度向上，宇航員處于超重狀態(tài)，所以宇航員對(duì)座椅的作用力大于宇航員的重力，而座椅對(duì)宇航員的作用力和宇航員對(duì)座椅的作用力是一對(duì)相互作用力，故大小相等，所以A錯(cuò)誤B正確；“神舟三號(hào)”在圓軌道上運(yùn)行時(shí)，宇航員所受的萬有引力完全充當(dāng)向心力，不能忽略，C錯(cuò)誤D正確 3. B 解析：公式中的G是引力常量，適用于任何物體，故A錯(cuò)誤；G是萬有引力常量，是由卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出的，故B正確；兩個(gè)物體間的萬有引力遵守牛頓第三定律，總是大小相等，方向相反，是一對(duì)作用力和反作用力。故CD錯(cuò)誤； 4. BD 解析：月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由地球的萬有引力提供月球的向心力，則有：解得：，故BD正確。 5. B 解析：根據(jù)星球表面的萬有引力等于重力得：，解得：；火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的和，所以火星表面的重力加速度： ，故B正確。 6. B 解析：根據(jù)萬有引力定律，萬有引力與物體之間的距離的二次方成反比，故在衛(wèi)星飛赴月球的過程中，隨著它與月球間距離r的減小，月球?qū)λ娜f有引力F將變大，故B正確， 7. 解：設(shè)想中子星赤道處一小塊物質(zhì)，只有當(dāng)它受到的萬有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時(shí)，中子星才不會(huì)瓦解。 設(shè)中子星的密度為，質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為m， 則由萬有引力定律有，而 由以上各式得，代入數(shù)據(jù)解得： 8. 解：（1）質(zhì)量為m的物體在兩極所受地球的引力等于其所受的重力。 即F＝mg0。 （2）設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，在赤道處隨地球做圓周運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量為m。 物體在赤道處隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，軌道半徑等于地球半徑。 根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有 －mg＝mR 在赤道的物體所受地球的引力等于其在兩極所受的重力，即＝mg0 解得 R＝。 （3）因?yàn)?，所? 又因地球的體積V＝，所以 。