《一轮作业手册：第11讲 万有引力与天体运动(基础热身+能力提升+挑战自我,含解析)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一轮作业手册：第11讲 万有引力与天体运动(基础热身+能力提升+挑战自我,含解析)（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 课时作业(十一) 第 11 讲 万有引力与天体运动基础热身 1牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定 律在创建万有引力定律的过程中，牛顿( ) A接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想 B根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质 量成正比，即 Fm 的结论 C根据 Fm 和牛顿第三定律，分析了地、月间的引力关系，进而得出 Fm1、m2 D根据大量实验数据得出了比例系数 G 的大小 22013会昌中学月考据报道，北京时间 2012 年 5 月 5 日夜晚，天空中出现“超级月 亮” ，这是 2012 年的最大
2、满月实际上，月球绕地球运动的轨道是一个椭圆，地球在椭圆 的一个焦点上根据天文学家观测，此时月球距离地球最近，约 35.7 万公里，与平均距离 的比值约为 3740.有传言称由于月亮对地球的引力增大， “超级月亮” 会引起严重的地震、 火山或者其他自然灾害由以上信息和学过的知识，以下说法中正确的有( ) A “超级月亮”对地球上的物体引力要比平均距离时大 15%左右 B此时月球达到最大速度 C如果要使月球以此时到地球的距离开始绕地球做圆周运动，需要使月球适当加速 D若宇航员在绕月运行的“天宫一号”太空舱无初 速释放小球，小球将做自由落体 运动 3把地球绕太阳公转看做匀速圆周运动，轨道平均半径约为
3、 1.5108 km，已知万有 引力常量 G6.671011 Nm2/kg2，则可估算出太阳的质量大约是( ) A21030kg B21031 kg C31030 kg D31031 kg 4代号“581c”的行星距离地球约 190 万亿公里，正围绕一颗体积比太阳小、温度比 太阳低的红矮星运行现已测出它的质量约是地球的 5 倍，其直径约为地球的 1.5 倍则 该行星表面重力加速度与地球表面重力加速度之比约为( ) A11 B21 C31 D41技能强化 5一物体静置在平均密度为 的球形天体表面的赤道上已知万有引力常量为 G，若 由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为( )A
4、. B.(43G)12(34G)12C. D.(G)12(3G)126如图 K111 所示，天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向 匀速圆周运动，且行星的轨道半径比地球的轨道半径小，已知地球的运转周期为 T.地球和 太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫做地球对该行星的观察视角(简称视角) 已知该行星的最大视角为 ，当行星处于最大视角处时，是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期则此时行星绕太阳转动的角速度 行与地球绕太阳转动的角速度 地的 比值 行地为( )图 K111A. B.tan3cos3C. D.1sin31tan37在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球
5、绕地球运行轨道可视为圆轨 道已知太阳质量约为月球质量的 2.7107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地 球运行轨道半径的 400 倍关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确 的是( ) A太阳引力远小于月球引力 B太阳引力与月球引力相差不大 C月球对不同区域海水的吸引力大小相等 D月球对不同区域海水的吸引力大小有差异 82012淮北模拟假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到 原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是( ) A地球的向心力变为缩小前的一半B地球的向心力变为缩小前的116C地球绕太阳公转周期变为缩小前的 2 倍
6、D地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半 9宇航员在地球和某星球表面做了两个对比实验实验一：在该星球和地球上以同样 的高度和初速度平抛同一物体，发现其水平射程是地球上的 4 倍实验二：飞船绕该星球 表面的运行周期是它绕地球表面运行周期的 2 倍则该星球与地球的质量之比和半径之比 分别是( )A.和 B.和125614125618C.和 D.和1641411618102012丽江模拟土星周围有美丽壮观的“光环” ，组成环的颗粒是大小不等，线度 从 1 m 到 10 m 的岩石、尘埃，类似于卫星，它们与土星中心的距离从 7.3104 km 延伸 到 1.4105 km.已知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动
7、的周期约为 14 h，引力常量为6.671011 Nm2/kg2，则土星的质量约为(估算时不考虑环中颗粒间的相互作用)( ) A9.01016 kg B6.41017 kg C9.01025 kg D6.41026 kg 112012茂名模拟我国已启动“嫦娥工程” ， “嫦娥一号”和“嫦娥二号”已成功发射， “嫦娥三号”亦有望在 2013 年落月探测 90 天，并已给落月点起了一个富有诗意的名字“广寒宫” (1)若已知地球半径为 R，地球表面的重力加速度为 g，月球绕地球运动的周期为 T， 月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，请求出月球绕地球运动的轨道半径 r； (2)若宇航员随登月飞船登陆
8、月球后，在月球表面某处以速度 v0竖直向上抛出一个小球， 经过时间 t，小球落回抛出点已知月球半径为 r月，引力常量为 G，请求出月球的质量 M月挑战自我 122012淮安调研剑桥大学研究生贝尔偶然发现一个奇怪的射电源，它每隔 1.337 s 发出一个脉冲信号贝尔和她的导师曾认为他们和外星文明接上了头后来大家认识到事 情没有这么浪漫，这类天体被定名为“脉冲星” “脉冲星”的特点是脉冲周期短，且周期 高度稳定这意味着脉冲星一定进行着准确的周期运动，自转就是一种很准确的周期运 动 (1)已知蟹状星云的中心星 PS0531 是一颗脉冲星，其周期为 0.331 sPS0531 的脉冲现 象来自于自转设
9、阻止该星离心瓦解的力是万有引力，估计 PS0531 的最小密度(万有引 力常量 G6.671011 Nm2/kg2) (2)如果 PS0531 的质量等于太阳质量，该星的可能半径最大是多少？(太阳质量是 M1030 kg) (3)求出脉冲星 PS0531 表面附近可能的最大环绕速度课时作业(十一) 1ABC 解析 由物理学史可知，选项 A、B、C 正确；比例常数 G 是万有引力定律 发现 100 多年以后，英国人卡文迪许利用扭秤测出的，选项 D 错误2AB 解析 根据万有引力定律知 F，有1.17，0.17，选1r2F1F2402372FF2项 A 正确；根据开普勒第二定律，月球在椭圆轨道上运
10、动到近地点时的速度最大，选项 B正确；月球在椭圆轨道上运动到近地点时，万有引力大于向心力，即 G，要使月Mmr2mv2r球以此时到地球的距离开始绕地球做圆周运动，需满足 G，即需将月球运行速Mmr2mv2r度减小为 v，选项 C 错误；无初速释放的小球受到的万有引力提供其随太空舱运动的向心 力，小球仍做圆周运动，选项 D 错误 3A 解析 根据题意：地球轨道半径 r1.5 108 km，由地球绕太阳公转一周为365 天可得周期 T3.2107 s万有引力提供向心力，即 Gmr，故太阳质量Mmr2(2T)2M21030 kg.选项 A 正确42r3GT24B 解析 由星球表面重力加速度公式 gG
11、可知，gG2g地，故MR25M地（1.5R地）2 选 B. 5D 解析 在星球表面，压力为零，万有引力提供物体做圆周运动的向心力，有 GmR，且 ，V R3，联立以上各式得 T，D 正确MmR242T2MV433G6C 解析 当行星处于最大视角处时，地球和行星的连线与行星和太阳的连线垂直，三个星球的连线构成直角三角形，有 sin ，根据 Gm2r，得r行r地Mmr2行地，选项 C 正确1sin37D 解析 设地球上海水质量为 m，该海水既受太阳吸引，也受月球吸引由万有引力定律得 GF月，GF日，则2.7107170 倍，F日F月M日M月14002A、B 错；又月球轨道半径较小，月球与不同地区的
12、海水距离差别明显，故对不同区域海 水引力大小有差异，C 错，D 对8B 解析 密度不变，天体直径缩小到原来的一半，质量变为原来的 ，根据万有18引力定律 FG知向心力变为 F，选项 A 错误，选项Mmr2G M8m8(r2)2116GMmr2F16B 正确，由 Gmr得 T2，则 T2 T，选项 C、D 错误Mmr242T2r3GM(r2)3G M/89A 解析 由平抛运动规律 h gt2、svt 得 sv，已知 ，则；122hgs星s地41g星g地116在地球表面附近有 mgmR，解得 R，即 ；由 mgG(2T)2gT242R星R地g星g地116(21)214得.MmR2M星M地116(1
13、4)2125610D 解析 由 Gmr 解得 M6.41026 kg, 选项 D 正确Mmr2(2T)242r3GT211(1) (2)3gR2T242解析 (1)根据万有引力定律和向心力公式有：GM月rM月Mr2(2T)2质量为 m 的物体在地球表面时：mgGMmR2解得：r.3gR2T242(2)设月球表面处的重力加速度为 g月，根据竖直上抛运动规律有：v0g月t2质量为 m的物体在月球表面时有：mg月G解得：M月.12(1)1.31012 kg/m3 (2)5.7102 km(3)1.1104 km/s 解析 (1)脉冲星的脉冲周期即为自转周期，脉冲星高速自转但不瓦解的临界条件是： 该星球表面的质量为 m 的物块所受星体的万有引力恰等于向心力有GmRMmR2(2T)2又 ，V R3MV43故脉冲星的最小密度为kg/m31.31012kg/m3.3GT23 3.146.67 1011 0.3312(2)由 M R3，得该脉冲星的最大半径为43Rm5.7102 km.33M433 10304 3.14 1.3 1012(3)该脉冲星表面附近可能的最大环绕速度vkm/s1.1104 km/s.2RT2 3.14 5.7 1020.331
