高中物理 階段驗(yàn)收評估（三）萬有引力定律及其應(yīng)用 粵教版

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精階段驗(yàn)收評估(三) 萬有引力定律及其應(yīng)用（時間：50分鐘滿分：100分）一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分.在每小題給出的四個選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1（全國丙卷)關(guān)于行星運(yùn)動的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是(）a開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動的規(guī)律b開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律c開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動的原因d開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律解析：選b開普勒在前人觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總

2、結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，與牛頓定律無聯(lián)系,選項(xiàng)a錯誤，選項(xiàng)b正確；開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，但沒有找出行星按照這些規(guī)律運(yùn)動的原因，選項(xiàng)c錯誤；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,選項(xiàng)d錯誤. 2太陽系有八大行星，八大行星離地球的遠(yuǎn)近不同，繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的周期也不相同。下列反映周期與軌道半徑關(guān)系的圖像中正確的是（)解析：選d由開普勒第三定律知k,所以r3kt2，d正確.3一名宇航員來到一個星球上，如果該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的一半，它的直徑也是地球直徑的一半，那么這名宇航員在該星球上所受的萬有引力大小是他在地球上所受萬有引力大小的（）a0.25倍b0.5倍c2倍 d4倍解析：選c根據(jù)萬有引力定律得：宇航員在地球

3、上所受的萬有引力f1，在星球上受的萬有引力f2，所以222，故c正確。4地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a；假設(shè)月球繞地球作勻速圓周運(yùn)動,軌道半徑為r1,向心加速度為a1。已知萬有引力常量為g，地球半徑為r。下列說法中正確的是（）a地球質(zhì)量mb地球質(zhì)量mc地球赤道表面處的重力加速度gad加速度之比解析：選a根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力：ma1，可知地球質(zhì)量m,a正確，b錯誤；地球表面物體的向心加速度大小與到地軸的距離有關(guān),與重力加速度不同，c錯誤；向心加速度ar2,不與半徑的平方成正比，d錯誤.5.如圖1所示,拉格朗日點(diǎn)l1位于地球和月球連線上，處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下，可

4、與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動。據(jù)此，科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)l1建立空間站，使其與月球同周期繞地球運(yùn)動。以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是(）圖1aa2a3a1 ba2a1a3ca3a1a2 da3a2a1解析：選d空間站和月球繞地球運(yùn)動的周期相同，由a2r知,a2a1；對地球同步衛(wèi)星和月球,由萬有引力定律和牛頓第二定律得gma，可知a3a2，故選項(xiàng)d正確。6不可回收的航天器在使用后，將成為太空垃圾.如圖2所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意圖，對此如下說法中正確的是(）圖2a離地越低的太空垃圾運(yùn)行周期越小b離地越高的太空

5、垃圾運(yùn)行角速度越小c由公式v得,離地越高的太空垃圾運(yùn)行速率越大d太空垃圾一定能跟同一軌道上同向飛行的航天器相撞解析:選ab太空垃圾繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)gmm2rmr,可得：離地越低，周期越小，角速度越大，速度越大，選項(xiàng)a、b正確，c錯誤。太空垃圾與同一軌道上同向飛行的航天器速率相等，不會相撞，選項(xiàng)d錯誤。7。如圖3所示是牛頓研究拋體運(yùn)動時繪制的一幅草圖，以不同速度拋出的物體分別沿a、b、c、d軌跡運(yùn)動，其中a是一段曲線，b是貼近地球表面的圓，c是橢圓，d是雙曲線的一部分.已知引力常量為g、地球質(zhì)量為m、半徑為r、地面附近的重力加速度為g。以下說法中正確的是()圖3a沿a運(yùn)動的物體初速度一

6、定小于b沿b運(yùn)動的物體速度等于 c沿c運(yùn)動的物體初速度一定大于第二宇宙速度d沿d運(yùn)動的物體初速度一定大于第三宇宙速度解析：選abb是貼近地球表面的圓，沿此軌跡運(yùn)動的物體滿足gm，解得v ，或滿足mgm，解得v，以上得到的兩個速度均為第一宇宙速度,發(fā)射速度小于第一宇宙速度則不能成為人造衛(wèi)星，如軌跡a，a、b正確。發(fā)射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，衛(wèi)星的軌道為橢圓，如軌跡c，c錯誤。發(fā)射速度大于第二宇宙速度，軌跡將不閉合，發(fā)射速度大于第三宇宙速度，軌跡也不閉合,故d軌跡不能確定其發(fā)射速度是否大于第三宇宙速度，d錯誤.8.宇航員駕駛飛船環(huán)繞一未知星球表面飛行一周用時為t，然后飛船減速降落在

7、該星球表面，宇航員讓隨身攜帶的小鐵錘從高為h1處自由下落，得到小鐵錘與地面距離隨時間變化如圖4所示，已知引力常量為g，根據(jù)題中所給信息,判斷下列說法中正確的是（)圖4a可以測出該星球表面的重力加速度b可以測出該星球的密度c可以測出該飛船的質(zhì)量d可以測出小鐵錘撞擊地面前一瞬間的速度解析:選abd由h1gt12可得該星球表面的重力加速度g，a正確.由gm2r和密度定義式可知，故可以測出該星球的密度，b正確。小鐵錘撞擊地面前一瞬間的速度vgt1，d正確。不能測出該飛船的質(zhì)量，c錯誤.二、計(jì)算題(本題共3小題,共52分，解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）9(14分)

8、我國古代神話傳說，地上的“凡人”過一年，天上的“神仙”過一天。如果把看到一次日出就算做“一天”.求：近地軌道上(距地面300 km700 km)環(huán)繞地球飛行的宇航員24小時內(nèi)在太空中度過的“天”數(shù)約為多少?(已知地球的半徑為6 400 km，地球表面重力加速度為10 m/s2)解析：根據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力有g(shù)mr，又因?yàn)榈厍虮砻嫣巑gg，由以上兩式，代入數(shù)據(jù)可得：t1。5 h，轉(zhuǎn)過的圈數(shù)n16。所以近地軌道環(huán)繞地球飛行的宇航員24小時內(nèi)在太空度過的“天”數(shù)約為16天.答案：1610(16分)在某星球上，宇航員用彈簧測力計(jì)提著質(zhì)量為m的物體以加速度a豎直上升,此時彈簧測力計(jì)示數(shù)為f，而宇宙飛船在

9、靠近該星球表面繞星球做勻速圓周運(yùn)動而成為該星球的一顆衛(wèi)星時,宇航員測得其環(huán)繞周期是t。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，試求該星球的質(zhì)量。解析：由牛頓第二定律可知fmgma,所以mgfma。設(shè)星球半徑為r，在星球表面mgg，所以fmag,解得r 。設(shè)宇宙飛船的質(zhì)量為m，則其環(huán)繞星球表面飛行時，軌道半徑約等于星球半徑，則有m2r,所以m，解得m.答案：11（22分）質(zhì)量為m的衛(wèi)星發(fā)射前靜止在地球赤道表面。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體,半徑為r。(1）已知地球質(zhì)量為m，自轉(zhuǎn)周期為t，引力常量為g.求此時衛(wèi)星對地表的壓力n的大小;(2）衛(wèi)星發(fā)射后先在近地軌道上運(yùn)行(軌道離地面的高度可以忽略不計(jì)），運(yùn)行的速度大小為v1，之后經(jīng)過變軌成為地球的同步衛(wèi)星，此時離地面高度為h，運(yùn)行的速度大小為v2.求比值;若衛(wèi)星發(fā)射前隨地球一起自轉(zhuǎn)的速度大小為v0，通過分析比較v0、v1、v2三者的大小關(guān)系.解析：（1)衛(wèi)星靜止在地球上，隨地球一起做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律得:gnm解得:ngm根據(jù)牛頓第三定律可知衛(wèi)星對地表的壓力n的大小為：nngm。（2）衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力提供向心力，則有：gm,gm,解得： 。同步衛(wèi)