2024-2025學(xué)年新教材高中物理專題二萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用課堂達(dá)標(biāo)練含解析新人教版必修2

PAGE4-專題二萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用1.(多選)目前人類正在主動(dòng)探究載人飛船登陸火星的安排,假設(shè)一艘飛船繞火星運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)驗(yàn)了由軌道Ⅲ變到軌跡Ⅱ再變到軌道Ⅰ的過程,如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.飛船沿不同軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度均相同B.飛船沿不同軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度均相同C.飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能D.飛船在軌道Ⅱ上由Q點(diǎn)向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度漸漸增大,機(jī)械能也增大【解析】選A、C。依據(jù)萬(wàn)有引力定律可知,飛船沿不同軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受火星的萬(wàn)有引力相同,由牛頓其次定律可知飛船沿不同軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度均相同,故選項(xiàng)A正確;飛船從外層軌道進(jìn)入內(nèi)層軌道時(shí)須要減速,所以飛船沿不同軌道經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度滿意vⅢ>vⅡ>vⅠ,且飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;飛船在同一軌道上運(yùn)行時(shí),只有萬(wàn)有引力做功,其機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2024·山東等級(jí)考)我國(guó)將在今年擇機(jī)執(zhí)行“天問1號(hào)”火星探測(cè)任務(wù)。質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前,會(huì)在火星表面旁邊經(jīng)驗(yàn)一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為t0、速度由v0減速到零的過程。已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1倍,半徑約為地球的0.5倍,地球表面的重力加速度大小為g,忽視火星大氣阻力。若該減速過程可視為一個(gè)豎直向下的勻減速直線運(yùn)動(dòng),此過程中著陸器受到的制動(dòng)力大小約為()A.m(0.4g-) B.m(0.4g+)C.m(0.2g-) D.m(0.2g+)【解析】選B。忽視星球的自轉(zhuǎn),萬(wàn)有引力等于重力,G=mg,則=·=0.1×=0.4,解得g火=0.4g地=0.4g;著陸器做勻減速直線運(yùn)動(dòng),依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知0=v0-at0,解得a=;勻減速過程,依據(jù)牛頓其次定律得f-mg火=ma,解得著陸器受到的制動(dòng)力大小為f=mg火+ma=m(0.4g+),A、C、D錯(cuò)誤,B正確。故選B。3.引力波的發(fā)覺證明白愛因斯坦100年前所做的預(yù)料。1974年發(fā)覺了脈沖雙星間的距離在減小就已間接地證明白引力波的存在。假如將該雙星系統(tǒng)簡(jiǎn)化為志向的圓周運(yùn)動(dòng)模型，如圖所示，兩星在相互的萬(wàn)有引力作用下，繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于雙星間的距離減小，則()A.兩星的運(yùn)動(dòng)周期均漸漸減小B.兩星的運(yùn)動(dòng)角速度均漸漸減小C.兩星的向心加速度均漸漸減小D.兩星的運(yùn)動(dòng)線速度均漸漸減小【解析】選A。設(shè)雙星之間的距離為L(zhǎng)，質(zhì)量較大的星球與O點(diǎn)的距離為r，質(zhì)量為M，另一星球質(zhì)量為m，由萬(wàn)有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)問得，G=Mrω2，G=m(L-r)ω2，聯(lián)立解得ω=，由于雙星之間的距離L減小，故兩星運(yùn)動(dòng)的角速度增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由周期T=，可知兩星的運(yùn)動(dòng)周期減小，選項(xiàng)A正確；由G=Ma可知，由于雙星之間的距離L減小，兩星運(yùn)動(dòng)的向心加速度增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由G=M可知，v=，因雙星質(zhì)量不變，不變，又由于雙星之間的距離L減小，故兩星運(yùn)動(dòng)的線速度增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.(多選)宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng)，系統(tǒng)由兩個(gè)質(zhì)量為m的小星體和一個(gè)質(zhì)量為M的大星體組成，兩個(gè)小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運(yùn)行，軌道半徑為r。關(guān)于該三星系統(tǒng)的說(shuō)法中正確的是 ()A.在穩(wěn)定運(yùn)行的狀況下，大星體供應(yīng)兩小星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力B.在穩(wěn)定運(yùn)行的狀況下，大星體應(yīng)在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè)C.小星體運(yùn)行的周期為T=4πD.大星體運(yùn)行的周期為T=4π【解析】選B、C。在穩(wěn)定運(yùn)行的狀況下，對(duì)某一個(gè)環(huán)繞星體而言，受到其他兩個(gè)星體的萬(wàn)有引力，兩個(gè)萬(wàn)有引力的合力供應(yīng)環(huán)繞星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故A錯(cuò)誤；在穩(wěn)定運(yùn)行的狀況下，大星體應(yīng)在小星體軌道中心，兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè)，故B正確；對(duì)某一個(gè)小星體有：+=，解得小星體運(yùn)行的周期為T=4π，故C正確；大星體相對(duì)靜止，故D錯(cuò)誤。5.(多選)中國(guó)志愿者王躍參加人類歷史上第一次全過程模擬從地球來(lái)回火星的試驗(yàn)“火星-500”。假設(shè)將來(lái)人類一艘飛船從火星返回地球時(shí)，經(jīng)驗(yàn)如圖所示的變軌過程，則下列說(shuō)法正確的是A.飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度B.飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在P點(diǎn)的速度大于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)在P點(diǎn)的速度C.飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D.若軌道Ⅰ貼近火星表面，測(cè)出飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期，就可以推知火星的密度【解析】選A、C、D。依據(jù)開普勒其次定律，行星與中心天體連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等可以知道，行星在遠(yuǎn)離中心天體的位置處速度肯定小于在靠近中心天體位置處的速度，類比可以知道，A正確；飛船在P點(diǎn)處受到的萬(wàn)有引力F引=G，為其供應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)所須要的向心力F向=m，當(dāng)萬(wàn)有引力等于所需向心力時(shí)，飛船做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)萬(wàn)有引力小于所需向心力時(shí)，飛船做離心運(yùn)動(dòng)，飛船在軌道Ⅱ上P點(diǎn)的速度大于在軌道Ⅰ上P點(diǎn)的速度，B錯(cuò)誤；依據(jù)牛頓其次定律F=F引=G=