高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 万有引力理论的成就习题，共18页。试卷主要包含了1倍，半径约为地球的0，8m，不计一切阻力，4m/s2；4等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册7.3万有引力理论的成就 课时作业2（含解析）  1．有一质量分布均匀的球状行星，某飞行器以速度v在接近该行星表面的轨道上做匀速圆周运动，测出飞行器的环绕周期为T，已知引力常量为G，行星自转运动周期为，下述说法中正确的是（　　）A．可测出该行星的半径为B．无法测出该行星的平均密度C．无法测出该行星的表面重力加速度D．可测出该行星表面的重力加速度为2．有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的（忽略其自转影响）（　　）A． B．4倍 C．16倍 D．64倍3．若知道太阳的某一颗行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则可求得（　　）A．该行星的质量 B．太阳的质量C．该行星的平均密度 D．太阳的平均密度4．2020年7月23日中午12时41分，我国在海南文昌卫星发射中心，使用长征五号遥四火箭，将我国首颗火星探测器“天问一号”发射升空，随后，“天问一号”探测器顺利进入预定轨道，我国首次火星探测发射任务取得圆满成功！设想为了更准确了解火星的一些信息，探测器到火星之前做一些科学实验：当到达与火星表面相对静止的轨道时，探测器对火星表面发射一束激光，经过时间，收到激光传回的信号；测得相邻两次看到日出的时间间隔为，测得航天器的速度为。已知引力常量，激光的速度为，则（　　）A．火星的半径 B．火星的质量C．航天器的轨道半径 D．根据题目所给条件，可以求出航天器的质量5．已知某半径为的质量分布均匀的天体，测得它的一个卫星的圆轨道的半径为r，卫星运行的周期为T。假设在该天体表面沿竖直方向以初速度向上抛出一个物体，不计阻力，求该物体可以到达的最大高度h为（   ）A． B．C． D．6．假设“嫦娥三号”探月卫星到了月球附近，以速度v在月球表面附近做匀速圆周运动，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，不计周围其他天体的影响，则下列说法不正确的是（　　）A．“嫦娥三号”探月卫星的轨道半径为B．月球的平均密度约为C．“嫦娥三号”探月卫星的质量约为D．月球表面的重力加速度约为7．一个物体静止在质量均匀的球形星球表面的赤道上。已知万有引力常量为G，星球密度为ρ，若由于星球自转使物体对星球表面的压力恰好为零，则星球自转的角速度为（　　）A． B． C． D．8．设土星绕太阳的运动为匀速圆周运动，若测得土星到太阳的距离为R，土星绕太阳运动的周期为T，万有引力常量G已知，根据这些数据，不能够求出的量有（　　）A．土星线速度的大小 B．土星加速度的大小 C．土星的质量 D．太阳的质量9．2020年7月23日，我国发射火星探测任务“天问1号”探测器。质量为的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为、速度由减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（　　）A． B．C． D． 10．宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R，忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G，则（　　）A．每颗星做圆周运动的线速度为B．每颗星做圆周运动的角速度为C．每颗星做圆周运动的周期为个D．每颗星做圆周运动的向心加速度与三星的质量无关  11．某地球人造卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T；（已知地球半径为R，地面重力加速度为g）（1）求卫星离地面的高度；（2）若已知卫星离地面高度h=R，某时刻卫星的加速度。12．火星半径约为地球半径的，火星质量约为地球质量的，地球表面的重力加速度g取10m/s2。(1)求火星表面的重力加速度；（结果保留两位有效数字）(2)若弹簧测力计在地球上最多可测出质量为2kg的物体所受的重力，则该弹簧测力计在火星上最多可测出质量为多大的物体所受的重力?13．中国计划在2017年实现返回式月球软着陆器对月球进行科学探测，宇航员在月球上着陆后，将一个小球从距月球表面高度h处自由释放，测得小球从静止落到月球上的时间为t，不计阻力。已知月球半径为R，万有引力常量为G。求：(1)月球的质量；(2)当着陆器绕距月球表面高H的轨道上运动时，着陆器环绕月球运动的周期。14．早在2015年，开普勒航天器发现了一颗“超级地球K2-18b”，它的质量约为地球质量的8倍。假设未来我们能够登上这颗星球，并在它上面举行运动会。在运动会上，一个运动员将一铅球以12m/s的速度水平掷出，掷出点与水平地面的高度差h=1.8m，不计一切阻力。已知地球表面的重力加速度g=10m/s2.若铅球落到水平地面时的速度与水平地面的夾角为45°，求(1)“超级地球K2-18b”表面重力加速度是地球表面重力加速度的几倍？(2)“超级地球K2-18b”半径是地球半径的几倍？15．利用万有引力定律可以测量天体的质量（1）测地球的质量英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”．已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G．若忽略地球自转影响，求地球的质量．（2）测月球的质量所谓“双星系统”，是指在相互间引力作用下，绕连线上某点O做匀速圆周运动两个星球A和B，如图所示．在地月系统中，若忽略其它星球影响，可将月球和地球看成“双星系统”．已知月球公转周期为T，月球、地球球心间距离为L．你还可以利用（1）中提供的信息，求月球的质量．16．取引力常量，地球表面重力加速度，地球半径，月球绕地球转动周期天，试估算：（以下计算结果均取整数）（1）地球质量；（2）月球绕地球公转半径与地球半径的比值。（计算时可能用到）17．近几年来我国在深海与太空探测方面有了重大发展。2015年1月5日“蛟龙号”载人潜水器在西南印度洋“龙旅”热液区完成两次下潜科考任务，2016年8月16日，我国将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）发射升空。把地球看做质量分布均匀的球体。若地球半径为R ，“蛟龙号”下潜深度为d ，量子卫星轨道距离地面高度为h ，求“蛟龙号”所在处和“量子卫星”所在处的重力加速度之比为？18．“天问一号”登上火星后，探测器在火星“赤道”时，用测力计测得一质量为m0的小球重力是F1。在“南极”时，用测力计测得该小球的重力为F2。火星半径为R。如图所示是在“南极”把小球由静止释放，通过自动频闪照相机拍摄的小球下落的照片，用刻度尺量出计数点1、2之间的距离为l1，1、3之间的距离为l2，频闪周期为T，则（1）火星的自转周期为多大？（2）小球在火星“南极”表面受到的阻力为多大？
参考答案1．A【详解】A．根据周期与线速度的关系可得故A正确；B．根据万有引力提供向心力解得密度为体积为可得故B错误；CD．行星表面的万有引力等于重力可得该行星的表面重力加速度故CD错误。故选A。2．D【详解】设在星球表面处有一质量为m的物体，由可得由于表面处的重力加速度是地球表面处重力加速度的4倍，密度跟地球密度相同，因此此星球的半径是地球半径的4倍，又可推得，此星球质量是地球质量的64倍。故选D。3．B【详解】根据可得即若知道太阳的某一颗行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则可求得太阳的质量，但是由于太阳的半径未知，不能求解太阳的密度。故选B。4．A【详解】AC．航天器的轨道半径航天员与火星表面间的距离则火星的半径故A正确，C错误；BD．根据万有引力充当向心力知解得只能求出中心天体的质量，则无法求出航天器的质量，故B错误。故选A。5．D【详解】由万有引力提供向心力得所以在该天体表面沿竖直方向以初速度v0向上抛出一个物体，不计阻力，物体上升的过程中的机械能守恒，得它可以到达的最大高度h是故D正确，ABC错误。故选D。6．C【详解】A．万有引力提供卫星做圆周运动的向心力，根据可得A正确；BC．根据可得联立解得根据，其中，解得B正确，C错误；D．在月球表面有，可得D正确。题目选择不正确的，故选C。7．A【详解】设某行星质量为M，半径为R，物体质量为m，若使物体对星球表面的压力恰好为零，则万有引力充当向心力，有又因为联立两式得故选A。8．C【详解】A．根据圆周运动的线速度和周期公式得土星线速度的大小故A错误；B．根据圆周运动的向心加速度公式得土星加速度的大小故B错误；C．根据题中条件，土星的质量无法求解，故C正确；D．研究土星绕太阳做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式得故D错误。故选C。9．C【详解】根据重力等于万有引力有解得则火星的重力加速度与地球的重力加速度之比则火星表面的重力加速度为对着陆器根据牛顿第二定律有在火星表面由v0减速到0，则有联立解得故选C。10．ABC【详解】A．任意两颗星之间的万有引力由图可知每一颗星受到另外两星引力的合力为由几何关系知它们的轨道半径合力提供它们的向心力联立各式解得故A正确；B．根据角速度公式结合A选项可知故B正确；C．由可得，每颗星做圆周运动的周期故C正确；D．每颗星做圆周运动的向心加速度故向心加速度与质量有关，故D错误。故选ABC。11．(1)； (2) 【详解】(1)在地面根据万有引力等于重力根据万有引力提供向心力联立可得(2) 根据万有引力提供向心力在地面根据万有引力等于重力联立可得12．(1)4.4m/s2；(2)4.5kg【详解】(1)对于在星球表面的物体，有解得则有 (2)弹簧测力计在地球上最多可测出质量是2kg的物体所受的重力，则有弹簧的最大弹力为该弹簧测力计在火星上最大弹力仍为20N，根据G=mg火，则有13．(1) (2) 【详解】(1)设月球表面的重力加速度为g，由自由落体运动可得可得着陆器在月球表面所受的万有引力等于重力，有解得(2)根据万有引力提供向心力联立解得14．(1)4g；(2)【详解】(1)设“超级地球K2-18b”表面的重力加速度为g0铅球做平抛运动，根据平拋运动规律有其中=12m/s   解得g0=40m/s2=4g(2)设“超级地球K2-18b”的半径为R'，质量为M'。在“超级地球K2-18b”表面，对任一物体，重力等于万有引力，有  在地球表面，对任一物体，重力等于万有引力，有 结合题意M'=8M得R'=R15．(1) ；（2）【详解】（1）设地球质量为,地球表面某物体的质量为m，忽略地球自转的影响，则有解得（2）设地球质量为, 地球到O点的距离为，月球质量为，月球到O点的距离为，，又因为 联立解得由解得月球质量16．（1）；（2）【详解】（1）设地球的质量为，地球表面存在一个物体质量为，物体受到的重力近似等于万有引力，则则地球质量（2）设月球的质量为，月球绕地球做圆周运动的向心力有万有引力提供，则月球绕地球公转半径与地球半径的比值为17．【详解】对蛟龙号，地球对蛟龙号的万有引力相当于半径为的球对它的吸引力对量子卫星两式相除得18．（1）；（2）【详解】（1）设火星的自转周期为T0，由题意知：解得（2）2、3间距为l2 -l1，根据，可得小球的加速度为依题意小球的重力G=F2再根据牛顿第二定律F2-f=m0a解得