廣東省2024高考物理總復(fù)習(xí)第5章萬(wàn)有引力定律經(jīng)典力學(xué)的成就與局限教案

PAGE17-第5章萬(wàn)有引力定律經(jīng)典力學(xué)的成就與局限考綱展示考綱匯總備考指導(dǎo)202420242024202420242024萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用(Ⅱ)T1、T1(1)T9(1)、T17(1)、T44(1)T40、T41T1、T19T39T39T9對(duì)于前兩個(gè)考點(diǎn)，要敏捷運(yùn)用萬(wàn)有引力定律公式eq\f(GMm,R2)＝meq\f(v2,R)＝mω2R＝meq\f(4π2,T2)R，能區(qū)分出公式中物理量的概念，并得出某個(gè)物理量的表達(dá)式，在計(jì)算中勿遺忘黃金代換公式；考查星球衛(wèi)星的題目，特殊要留意地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)；對(duì)于三個(gè)宇宙速度的數(shù)值、概念，特殊是第一宇宙速度的計(jì)算模型，要特別熟識(shí)．第三個(gè)考點(diǎn)，簡(jiǎn)潔識(shí)記教材中所描述的經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性，能輕松解決考題.環(huán)繞速度、其次宇宙速度、第三宇宙速度(Ⅰ)T17、T35、T41(1)T18、T51T17經(jīng)典力學(xué)的適用范圍和局限性(Ⅰ)T7、T14、T33(1)T20T1T12萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用[基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)填充]1．開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律(1)第肯定律(軌道定律)：全部太陽(yáng)系中的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上．(2)其次定律(面積定律)：對(duì)于隨意一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積．(3)第三定律(周期定律)：全部行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即eq\f(R3,T2)＝k.比值k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量．2．萬(wàn)有引力定律(1)自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與物體的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比．(2)萬(wàn)有引力定律公式：F＝Geq\f(m1m2,r2).(3)萬(wàn)有引力定律適用于一切物體，但用公式計(jì)算時(shí)，留意有肯定的適用條件：①公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用；②當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)；③勻稱球體可視為質(zhì)點(diǎn)，r為兩球心間的距離．3．萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用(1)基本方法①把天體的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由萬(wàn)有引力供應(yīng)；②在忽視天體自轉(zhuǎn)影響時(shí)，天體表面的重力加速度g′＝eq\f(GM,R2).(2)估算天體的質(zhì)量和密度由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，得：M＝eq\f(4π2r3,GT2).即只要測(cè)出環(huán)繞星體M運(yùn)轉(zhuǎn)的一顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑和周期，就可以計(jì)算出中心天體的質(zhì)量．由ρ＝eq\f(M,V)，V＝eq\f(4,3)πR3得：ρ＝eq\f(3πr3,GT2R3).R為中心天體的星體半徑．當(dāng)r＝R時(shí)，即衛(wèi)星繞天體M表面運(yùn)行時(shí)，ρ＝eq\f(3π,GT2)，由此可以測(cè)量天體的密度．(3)環(huán)繞天體的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系①由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得：v＝eq\r(\f(GM,r))，即軌道半徑越大，繞行速度越?。虎谟蒅eq\f(Mm,r2)＝mω2r，得：ω＝eq\r(\f(GM,r3))，即軌道半徑越大，繞行角速度越??；③由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r得：T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，即軌道半徑越大，繞行周期越大．[學(xué)考真題對(duì)練]1．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星離地面的高度是h，它繞地球飛行一圈的時(shí)間是T.若地球的質(zhì)量是M，半徑是R，萬(wàn)有引力常量是G，下列說(shuō)法中正確的是()A．衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力大小為Geq\f(Mm,R2)B．衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力大小為Geq\f(Mm,R＋h2)C．衛(wèi)星運(yùn)行的角速度大小為eq\f(2πR＋h,T)D．衛(wèi)星運(yùn)行的角速度大小為eq\f(2πR,T)[答案]B2.(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)假設(shè)某飛船在變軌前后都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌前和變軌后的軌道半徑分別是r1和r2，且r1<r2，如圖所示．則變軌后的飛船()A．線速度增大 B．角速度增大C．加速度增大 D．周期增大[答案]D3．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)下列科學(xué)家中，用扭秤試驗(yàn)測(cè)出引力常量數(shù)值的是()A．牛頓 B．愛(ài)因斯坦C．卡文迪許 D．伽利略C[用扭秤試驗(yàn)測(cè)出引力常量數(shù)值的是卡文迪許．]4．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試1月)發(fā)覺(jué)萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家是()A．庫(kù)侖 B．愛(ài)因斯坦C．牛頓 D．伽利略[答案]C5．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v，軌道半徑為r，已知引力常量為G，依據(jù)萬(wàn)有引力定律，可算出地球的質(zhì)量為()A.eq\f(v2r,G) B.eq\f(v2r2,G)C.eq\f(vr2,G) D.eq\f(vr,G)A[人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v，軌道半徑為r，已知引力常量為G，依據(jù)萬(wàn)有引力定律Geq\f(Mm,r2)＝eq\f(mv2,r)，得地球的質(zhì)量M＝eq\f(v2r,G)，A正確．]6.(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)如圖所示，兩顆人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A．M的線速度比N的小B．M的角速度比N的大C．M的環(huán)繞周期比N的小D．M的向心加速度比N的大A[人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由圖可知，RM>RN，則M的線速度、角速度、向心加速度都比N的小，M的環(huán)繞周期比N的大，A正確．]衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)由于萬(wàn)有引力供應(yīng)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的向心力，所以有：F萬(wàn)＝F向＝Geq\f(Mm,r2)＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(mv2,r)→v＝\r(\f(GM,r))→v∝\f(1,\r(r)),mω2r→ω＝\r(\f(GM,r3))→ω∝\f(1,\r(r3)),m\f(4π2,T2)r→T＝\r(\f(4π2r3,GM))→T∝\r(r3),ma→a＝\f(GMm,r2)→a∝\f(1,r2)))mg＝eq\f(GMm,R\o\al(2,地))(近地時(shí))→GM＝gReq\o\al(2,地)(黃金代換)[最新模擬快練]1．(2024·茂名學(xué)考模擬)關(guān)于萬(wàn)有引力和萬(wàn)有引力定律的理解正確的是()A．不能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力B．只有能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間的引力才能用F＝eq\f(Gm1m2,r2)計(jì)算C．由F＝eq\f(Gm1m2,r2)知，兩物體間距離r減小時(shí)，它們之間的引力增大D．萬(wàn)有引力常量的大小首先是由牛頓測(cè)出來(lái)的，且等于6.67×10－11N·m2/kg2[答案]C2．(2024·清遠(yuǎn)學(xué)考模擬)理論和實(shí)踐證明，開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律不僅適用于太陽(yáng)系中的天體運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)一切天體(包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng))都適用．對(duì)于開(kāi)普勒第三定律的公式eq\f(R3,T2)＝k，下列說(shuō)法正確的是()A．公式只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)B．公式中的T為天體的自轉(zhuǎn)周期C．公式中的k值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體公轉(zhuǎn)的行星(或衛(wèi)星)無(wú)關(guān)D．若已知月球與地球之間的距離，依據(jù)開(kāi)普勒第三定律公式可求出地球與太陽(yáng)之間的距離C[開(kāi)普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)，所以也適用于軌道是圓的運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；式中的T是行星(或衛(wèi)星)的公轉(zhuǎn)周期，B錯(cuò)誤；式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星(或衛(wèi)星)無(wú)關(guān)，故C正確；月球繞地球運(yùn)動(dòng)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，不是同一個(gè)中心天體，式中的k是與中心星體的質(zhì)量有關(guān)，已知月球與地球之間的距離，無(wú)法求出地球與太陽(yáng)之間的距離，故D錯(cuò)誤．]3．地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的81倍，在登月飛船通過(guò)月、地之間的某一位置時(shí)，月球和地球?qū)λ囊Υ笮∠嗟龋撐恢玫皆虑蛑行暮偷厍蛑行牡木嚯x之比為()A．1∶27 B．1∶9C．1∶3 D．9∶1B[依據(jù)F＝Geq\f(m1m2,r2)，由于引力大小相等，即eq\f(GM地·m,r\o\al(,地)2)＝Geq\f(M月·m,r\o\al(2,月))，所以eq\f(r月,r地)＝eq\r(\f(M月,M地))＝eq\r(\f(1,81))＝eq\f(1,9)，故選項(xiàng)B正確．]4．已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為m，太陽(yáng)與地球中心間距為r，地球表面的重力加速度為g，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期為T(mén)，則太陽(yáng)的質(zhì)量為()A.eq\f(4π2r3,T2R2g) B.eq\f(4π2mr3,T2R2g)C.eq\f(4π2mgr2,R3T2) D.eq\f(T2R2g,4π2mr3)B[地球表面物體的重力等于萬(wàn)有引力，有m′g＝eq\f(Gmm′,R2)得G＝eq\f(gR2,m).地球圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，有eq\f(GmM,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，得M＝eq\f(4π2r3,GT2).聯(lián)立解得M＝eq\f(4π2mr3,T2R2g)，B選項(xiàng)正確，A、C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]5．(2024·黃埔區(qū)學(xué)考模擬)關(guān)于萬(wàn)有引力公式F＝Geq\f(m1m2,r2)，以下說(shuō)法正確的是()A．公式只適用于星球之間的引力計(jì)算，不適用于質(zhì)量較小的物體B．當(dāng)兩物體間的距離趨近于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨近于無(wú)窮大C．兩物體間的萬(wàn)有引力也符合牛頓第三定律D．公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的[答案]C6．(2024·珠海學(xué)考模擬)如圖所示，甲、乙為兩顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，甲的軌道半徑小于乙的軌道半徑，則()A．甲的線速度小于乙的線速度B．甲的角速度小于乙的角速度C．甲的向心加速度小于乙的向心加速度D．甲的周期小于乙的周期[答案]D7．(2024·清遠(yuǎn)學(xué)考模擬)(多選)“量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星”是我國(guó)首個(gè)、也是世界首個(gè)量子衛(wèi)星．該衛(wèi)星的放射使中國(guó)在國(guó)際上領(lǐng)先實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信，連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，初步構(gòu)建量子通信網(wǎng)絡(luò)．假如量子衛(wèi)星的軌道高度約為500km，低于地球同步衛(wèi)星，則()A．量子衛(wèi)星的線速度大小比地球同步衛(wèi)星的大B．量子衛(wèi)星的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的小C．量子衛(wèi)星的周期比地球同步衛(wèi)星的小D．量子衛(wèi)星的向心加速度比地球同步衛(wèi)星的小[答案]AC第一宇宙速度、其次宇宙速度、第三宇宙速度及經(jīng)典力學(xué)的局限性[基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)填充]1．三種宇宙速度(1)第一宇宙速度(環(huán)繞速度)：v1＝7.9km/s，人造衛(wèi)星在地球旁邊環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度．(2)其次宇宙速度(脫離速度)：v2＝11.2_km/s，使物體擺脫地球束縛的最小放射速度．(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝16.7_km/s，使物體擺脫太陽(yáng)引力束縛的最小放射速度．2．地球同步衛(wèi)星指相對(duì)于地面靜止的人造衛(wèi)星，它的周期T＝24h．要使衛(wèi)星同步，同步衛(wèi)星只能位于赤道正上方某一確定高度h.(全部地球同步衛(wèi)星高度、運(yùn)行方向、加速度、角速度、線速度大小相同，質(zhì)量不同)3．經(jīng)典力學(xué)(1)經(jīng)典力學(xué)是指以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)發(fā)展建立起來(lái)的力學(xué)體系，有時(shí)也泛指描述低速宏觀物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典力學(xué)體系．(2)經(jīng)典力學(xué)的局限性和適用范圍①只適用于低速物體的運(yùn)動(dòng)，不適用于高速物體的運(yùn)動(dòng)；②只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界．[學(xué)考真題對(duì)練]1．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)下列關(guān)于經(jīng)典力學(xué)的適用范圍及其局限性的描述，正確的是()A．經(jīng)典力學(xué)適用于以隨意速度運(yùn)動(dòng)的物體B．經(jīng)典力學(xué)適用于宏觀物體和微觀粒子的運(yùn)動(dòng)C．經(jīng)典力學(xué)適用于做高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子D．經(jīng)典力學(xué)適用于做低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體[答案]D2．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)關(guān)于地球同步通訊衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A．若其質(zhì)量加倍，則軌道半徑也要加倍B．它以第一宇宙速度運(yùn)行C．它以其次宇宙速度運(yùn)行D．它繞地球運(yùn)行時(shí)的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同[答案]D3．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)在經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程中，很多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)．下列說(shuō)法正確的是()A．牛頓提出了萬(wàn)有引力定律B．伽利略創(chuàng)立了“日心說(shuō)”C．哥白尼提出了“地心說(shuō)”D．開(kāi)普勒測(cè)出了引力常量[答案]A4．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)我國(guó)神州系列飛船順當(dāng)飛天，極大地激昂了民族精神．飛船在軌道上正常運(yùn)行時(shí)，若宇航員出艙且相對(duì)飛船靜止，則()A．宇航員處于平衡狀態(tài)B．宇航員不受任何力的作用C．飛船的加速度不為零D．飛船飛行的高度將降低C[宇航員出艙且相對(duì)飛船靜止，與飛船一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受萬(wàn)有引力作用，所以有向心加速度．]5．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)(多選)人造地球衛(wèi)星受微小阻力的作用，其運(yùn)行的軌道半徑會(huì)漸漸變小，在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有()A．機(jī)械能守恒 B．機(jī)械能削減C．加速度增大 D．周期增大BC[衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到阻力，阻力要做負(fù)功，故機(jī)械能減?。壍腊霃綍?huì)變小，加速度會(huì)變大，周期變?。甝6．(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)下列物體的運(yùn)動(dòng)不能用經(jīng)典力學(xué)描述的是()A．子彈的飛行 B．人造衛(wèi)星的運(yùn)行C．小汽車的行駛 D．光子的運(yùn)動(dòng)[答案]D1.對(duì)宇宙速度的理解(1)第一宇宙速度：①第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小放射速度，同時(shí)也是人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大環(huán)繞速度．②每個(gè)星球都有各自的第一宇宙速度，并且不同星球的第一宇宙速度并不相同，7.9km/s只是地球上的第一宇宙速度．(2)其次宇宙速度(又叫脫離速度)v＝11.2km/s：在地面上放射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星或飛到其他行星上去所必需的最小放射速度，稱為其次宇宙速度．(3)第三宇宙速度(逃逸速度)v＝16.7km/s：在地面上放射物體，使之最終能脫離太陽(yáng)的引力范圍，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間所必需的最小速度，稱為第三宇宙速度．2．關(guān)于人造地球同步衛(wèi)星(1)人造地球同步衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即T＝24h.(2)人造地球同步衛(wèi)星的位置肯定是在赤道的上空，即衛(wèi)星軌道平面和赤道平面重合．(3)衛(wèi)星的軌道半徑肯定(高度距地面3.6萬(wàn)公里)．(4)全部的地球同步衛(wèi)星都有相等的周期、軌道半徑、角速度等，但質(zhì)量可以不同．3．對(duì)經(jīng)典力學(xué)的理解(1)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更的，而狹義相對(duì)論認(rèn)為，物體的質(zhì)量隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大．(2)宏觀物體與微觀粒子行為的差異：宏觀物體具有粒子性；而微觀粒子不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，又稱波粒二象性．(3)經(jīng)典力學(xué)理論的適用范圍：弱相互作用下，低速運(yùn)動(dòng)的宏觀物體．人類對(duì)自然界的相識(shí)過(guò)程都是從膚淺到深刻，從片面到全面，一步步深化，一步步完善．所以理論的完善也須要一個(gè)過(guò)程，經(jīng)典力學(xué)理論不行能窮盡一切真理，必有其局限性，現(xiàn)在可認(rèn)為經(jīng)典理論是狹義相對(duì)論和量子理論的特例．[最新模擬快練]1．(2024·高州學(xué)考模擬)下列運(yùn)動(dòng)中不能用經(jīng)典力學(xué)規(guī)律描述的是()A．火車行駛B．飛機(jī)從北京飛往深圳C．地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)D．粒子接近光速的運(yùn)動(dòng)[答案]D2．(2024·高州學(xué)考模擬)關(guān)于宇宙速度的說(shuō)法，正確的是()A．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的最大速度B．第一宇宙速度是地球同步衛(wèi)星的放射速度C．人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和其次宇宙速度之間D．第三宇宙速度是物體逃離地球的最小速度[答案]A3．(2024·化州學(xué)考模擬)已知月球和地球中心距離大約是地球半徑的60倍，則月球繞地球運(yùn)行的向心加速度與地球表面上的重力加速度之比是()A．60∶1 B．1∶60C．1∶600 D．1∶3600[答案]D4．(2024·汕尾學(xué)測(cè)模擬)關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是()A．全部地球同步衛(wèi)星肯定在赤道上空B．不同的地球同步衛(wèi)星，離地高度不同C．不同的地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小不相等D．全部地球同步衛(wèi)星受到的向心力大小肯定相等[答案]A5．(2024·陽(yáng)江學(xué)考模擬)已知月球質(zhì)量與地球質(zhì)量之比約為1∶80，月球半徑與地球半徑之比約為1∶4，則月球上的第一宇宙速度與地球上的第一宇宙速度之比最接近()A．9∶2 B．2∶9C．18∶1 D．1∶18B[依據(jù)牛頓其次定律有Geq\f(Mm,R2)＝meq\f(v2,R)，由此得第一宇宙速度v＝eq\r(\f(GM,R))，即v∝eq\r(\f(M,R)).設(shè)月球上的第一宇宙速度為v1、地球上的第一宇宙速度為v2，則eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(M1,M2)·\f(R2,R1))＝eq\r(\f(1,80)×\f(4,1))＝eq\f(\r(5),10)，接近2∶9，故B選項(xiàng)正確．]6.(2024·湛江學(xué)考模擬)如圖所示，三顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量Ma＝Mb<Mc，b與c半徑相同，則()A．線速度vb＝vc<vaB．周期Tb＝Tc<TaC．b與c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．c所需的向心力最小[答案]A7．(2024·河源學(xué)考模擬)關(guān)于第一宇宙速度，下列說(shuō)法中正確的是()A．我們把11.2km/s叫做第一宇宙速度B．它是月球繞地球飛行的速度C．它是地球同步衛(wèi)星繞地球飛行的速度D．它是人造地球衛(wèi)星在地面旁邊繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度[答案]D8.(多選)如圖所示是神舟十一號(hào)載人飛船與天宮二號(hào)空間試驗(yàn)室在距離地面約400公里的軌道高度勝利實(shí)施自動(dòng)交會(huì)對(duì)接．合體后，景海鵬和陳冬兩名航天員進(jìn)駐天宮二號(hào)，開(kāi)展了一系列空間科學(xué)試驗(yàn)．下列說(shuō)法正確的是()A．運(yùn)載火箭在地面放射天宮二號(hào)時(shí)的速度大于11.2km/sB．組合體在軌飛行的周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期C．組合體在軌飛行的速度小于7.9km/sD．航天員在空間站內(nèi)可以通過(guò)天平稱量物體的質(zhì)量[答案]BC一、選擇題1．物理學(xué)發(fā)展歷程中，在前人探討基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多年的嘗試性計(jì)算，首先發(fā)表行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律的科學(xué)家是()A．哥白尼 B．第谷C．伽利略 D．開(kāi)普勒[答案]D2．第一宇宙速度是指()A．月球繞行地球的速度B．飛行器克服地球引力脫離地球的速度C．飛行器克服太陽(yáng)引力脫離太陽(yáng)系的速度D．飛行器在地面旁邊繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)必需具有的速度[答案]D3．兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距r時(shí)，它們之間的萬(wàn)有引力為F，若它們間的距離縮短為eq\f(r,2)，其中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，另一質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量保持不變，則它們之間的萬(wàn)有引力為()A．2F B．C．8F D．[答案]D4．某實(shí)心勻質(zhì)球半徑為R，質(zhì)量為M，在球外離球面h高處有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，則其受到的萬(wàn)有引力大小為()A．Geq\f(Mm,R2) B．Geq\f(Mm,R＋h2)C．Geq\f(Mm,h2) D．Geq\f(Mm,R2＋h2)[答案]B5．兩個(gè)相距肯定距離的質(zhì)點(diǎn)間的萬(wàn)有引力是F，假如將二者距離變?yōu)樵鹊娜叮瑒t它們之間的萬(wàn)有引力是()A．F B.eq\f(F,3)C.eq\f(F,9) D．9F[答案]C6.如圖所示，在同一軌道平面上的幾個(gè)人造地球衛(wèi)星A、B、C，在某一時(shí)刻恰好在同始終線上，下列說(shuō)法中正確的有()A．依據(jù)萬(wàn)有引力定律，可知vA<vB<vCB．依據(jù)萬(wàn)有引力定律，可知FA>FB>FCC．向心加速度aA>aB>aCD．運(yùn)動(dòng)一周后，C先回到原地點(diǎn)C[由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，即軌道半徑越大，繞行速度越小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由F＝Geq\f(Mm,r2)知，A、B、C質(zhì)量關(guān)系未知，不能比較萬(wàn)有引力大小，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；由Geq\f(Mm,r2)＝4π2eq\f(mr,T2)得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，知軌道半徑越大，繞行周期越大，D項(xiàng)錯(cuò)誤．]7．土星的兩顆衛(wèi)星“土衛(wèi)十”和“土衛(wèi)十一”環(huán)繞土星做圓周運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量之比約為3.6∶1，軌道半徑近似相等，則土星對(duì)“土衛(wèi)十”和“土衛(wèi)十一”的萬(wàn)有引力之比約為()A．1∶3.6 B．3.6∶1C.eq\r(3.6)∶1 D．13∶1[答案]B8.如圖所示，神舟十一號(hào)飛船在橢圓軌道上從遠(yuǎn)地點(diǎn)P向近地點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，飛船受到地球萬(wàn)有引力的大小將()A．變大 B．不變C．變小 D．先變大后變小[答案]A9．在正繞地球運(yùn)行的人造衛(wèi)星系統(tǒng)內(nèi)，下列儀器還可以運(yùn)用的有()A．天平 B．測(cè)力計(jì)C．密度計(jì) D．氣壓計(jì)[答案]B10．地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，則第一宇宙速度為()A.eq\r(gR)B.eq\r(2gR)C.eq\r(3gR) D．2eq\r(gR)[答案]A11．關(guān)于繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，下列說(shuō)法正確的是()A．軌道半徑越大，周期越大B．軌道半徑越大，線速度越大C．軌道半徑越大，角速度越大D．軌道半徑越大，向心加速度越大[答案]A12．下列關(guān)于第一宇宙速度的說(shuō)法中正確的是()A．第一宇宙速度又稱為逃逸速度B．第一宇宙速度的數(shù)值是11.2km/sC．第一宇宙速度的數(shù)值是7.9km/sD．第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小線速度C[第一宇宙速度又稱為環(huán)繞速度，數(shù)值為7.9km/s，第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大線速度．]13．我國(guó)暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”放射升空進(jìn)入高為5.0×102km的預(yù)定軌道．“悟空”衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知地球半徑R＝6.4×A．“悟空”衛(wèi)星的線速度比同步衛(wèi)星的線速度小B．“悟空”衛(wèi)星的角速度比同步衛(wèi)星的角速度小C．“悟空”衛(wèi)星的運(yùn)行周期比同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期小D．“悟空”衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心加速度小[答案]C14．對(duì)于不同的地球同步衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它們肯定具有相同的()A．質(zhì)量 B．高度C．向心力 D．萬(wàn)有引力B[全部的地球同步衛(wèi)星都有相同的周期、環(huán)繞速度、角速度及運(yùn)動(dòng)軌道(高度)．]15．當(dāng)人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．在同一軌道上，衛(wèi)星質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)速度越大B．同質(zhì)量的衛(wèi)星，軌道半徑越大，向心力越大C．軌道半徑越大，運(yùn)動(dòng)周期越大D．軌道半徑越大，運(yùn)動(dòng)速度越大C[由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，即衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度與其質(zhì)量無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤．由F向＝Geq\f(Mm,r2)可知，同質(zhì)量的衛(wèi)星，軌道半徑越大的衛(wèi)星，向心力越小，B錯(cuò)誤．由Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r得T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，所以軌道半徑越大的衛(wèi)星，運(yùn)動(dòng)周期越大，C正確．由v＝eq\r(\f(GM,r))可知，軌道半徑越大的衛(wèi)星，運(yùn)動(dòng)速度越小，D錯(cuò)誤．]16．如圖所示，三顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量Ma＝Mb＜Mc，b與c軌道半徑相同，則()A．線速度vb＝vc＜vaB．周期Tb＝Tc＜TaC．b與c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度D．c所需的向心力最小A[依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，A正確．]17．土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖)，每16天繞土星一周，其公轉(zhuǎn)軌道半徑為1.2×106km.已知引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kgA．5×1017kgC．5×1033kgB[依據(jù)“泰坦”的運(yùn)動(dòng)狀況，由萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，則Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r，化簡(jiǎn)得到M＝eq\f(4π2r3,GT2)，代入數(shù)據(jù)得M≈5×1026kg，故選B.]18．長(zhǎng)期以來(lái)“卡戎星(Charon)”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天.2006年3月，天文學(xué)家發(fā)覺(jué)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)半徑r2＝48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于()A．15天 B．25天C．35天 D．45天[答案]B19．如圖所示，在地面上放射一個(gè)飛行器，進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ運(yùn)行，其放射速度()A．等于7.9km/sB．大于16.7km/sC．大于7.9km/s，小于11.2km/sD．大于11.2km/s，小于16.7km/s[答案]C20．星系由很多繞中心做圓周運(yùn)動(dòng)的恒星組成．科學(xué)家探討星系的一種方法是測(cè)量恒星在星系中的運(yùn)行速度v和離星系中心的距離r，用v∝rn這樣的關(guān)系來(lái)表達(dá)．科學(xué)家們特殊關(guān)切指數(shù)n，若作用于恒星的引力主要來(lái)自星系中心的巨型黑洞，則n的值為()A．1 B．2C.eq\f(1,2) D．－eq\f(1,2)D[恒星受到的萬(wàn)有引力供應(yīng)向心力，則有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，可得v＝eq\r(\f(GM,r))＝eq\r(GM)·r－eq\f(1,2)，所以v∝r－eq\f(1,2)，n為－eq\f(1,2)，故D正確．]21．地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，若高空中某處的重力加速度為eq\f(g,2)，則該處距地球表面的高度為()A．(eq\r(2)－1)R B．RC．R D．2RA[在地球表面Geq\f(Mm,R2)＝mg，在距地面高空h處Geq\f(Mm,R＋h2)＝eq\f(1,2)mg，由此兩式可得h＝(eq\r(2)－1)R，故選項(xiàng)A正確．]22．已知某天體的第一宇宙速度為8km/s，則高度為該天體半徑的宇宙飛船的運(yùn)行速度為()A．2km/s B．4km/sC．4eq\r(2)km/s D．8km/sC[第一宇宙速度事實(shí)上就是宇宙飛船沿近地面軌道運(yùn)行的速度．依據(jù)Geq\f(mM,r2)＝meq\f(v2,r)，即v＝eq\r(\f(GM,r))，可得：線速度與軌道半徑的平