高中物理2.太阳与行星间的引力练习

第六章　万有引力与航天

2　太阳与行星间的引力

基础过关练

题组一　对太阳与行星间引力的理解

1.(2020江苏赣榆高级中学高一期中)(多选)在对太阳与行星间的引力的思考中,属于牛顿的猜想的是(　　)

A.行星运动的轨道是一个椭圆

B.行星运动的半径越大,其做圆周运动的周期越小

C.使行星沿圆轨道运动,需要一个指向圆心的力,这个力就是太阳对行星的引力

D.任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力

2.(多选)关于太阳与行星间的引力,下列说法正确的是(　　)

A.神圣和永恒的天体做匀速圆周运动不需要原因,因为圆周运动是最美的

B.行星绕太阳旋转的向心力来自太阳对行星的引力

C.牛顿认为物体运动状态发生改变的原因是受到力的作用;行星围绕太阳运动,一定受到了力的作用

D.牛顿把地面上的动力学关系应用到天体间的相互作用,推导出了太阳与行星间的引力关系

3.下面关于太阳对行星的引力的说法中正确的是(　　)

A.太阳对行星的引力是由实验得出的

B.太阳对行星的引力大小与行星的质量无关

C.行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供

D.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成反比

4.(多选)对于太阳与行星间的引力及其表达式F=G,下列说法正确的是(　　)

A.公式中G为比例系数,与太阳、行星有关

B.太阳、行星彼此受到的引力总是大小相等

C.太阳、行星彼此受到的引力是一对平衡力,合力为零,太阳、行星都处于平衡状态

D.太阳、行星彼此受到的引力是一对相互作用力

5.(2019山西大学附中高一月考)如果设行星的质量为m,绕太阳运动的线速度为v,公转周期为T,轨道半径为r,太阳的质量为M,则下列说法错误的是(　　)

A.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式F=m,这个关系式实际上是牛顿第二定律

B.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式v=,这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式

C.教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时,引入了公式=k,这个公式实质上是开普勒第三定律,是不可以在实验室中得到验证的

D.教材在探究太阳与行星间引力的大小F的规律时,得到关系式F∝之后,又借助相对运动的知识(也可以理解为太阳绕行星做匀速圆周运动)得到F∝,最终关系式用数学方法合并成F∝

题组二　太阳与行星间引力规律的简单应用

6.行星之所以绕太阳运行,是因为(　　)

A.行星运动时的惯性作用

B.太阳是宇宙的控制中心,所有星体都绕太阳旋转

C.太阳对行星有约束运动的引力作用

D.行星对太阳有排斥力作用,所以不会落向太阳

7.地球对物体的引力大小等于物体对地球的引力大小,但我们总是看到物体落向地球而地球并不向物体运动,这是因为(　　)

A.太阳与行星间引力规律不再适用

B.牛顿第三定律不适用于地球和物体

C.以地球上的物体作为参考系,看不到地球向物体运动,如果以太阳为参考系,就可以看到地球向物体运动

D.地球的质量太大,产生的加速度很小,即便以太阳为参考系,也看不到地球向物体运动

8.(2018山西省实验中学期中)太阳对地球有相当大的引力,地球对太阳也有引力作用,为什么它们不靠在一起?其原因是(　　)

A.太阳对地球的引力与地球对太阳的引力,这两个力大小相等、方向相反,互相平衡

B.太阳对地球的引力还不够大

C.不仅太阳对地球有引力作用,太阳系里其他星球对地球也有引力,这些力的合力为零

D.太阳对地球的引力不断改变地球的运动方向,使得地球绕太阳运行

9.(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是(　　)

A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率

B.彗星在近日点的向心加速度大于它在远日点的向心加速度

C.若彗星的周期约为76年,则它的半长轴约是地球公转半径的76倍

D.彗星在近日点的角速度大于它在远日点的角速度

答案全解全析

基础过关练

1.CD　行星运动的轨道是椭圆是开普勒的观点,选项A错误;行星运动的半径越大,其做圆周运动的周期越大,这是开普勒第三定律,选项B错误;使行星沿圆或椭圆运动,需要指向圆心或椭圆焦点的力,这个力就是太阳对行星的引力,选项C正确;任何两个物体之间都存在太阳和行星之间存在的这种引力,是牛顿的猜想,选项D正确。

2.BCD　天体做椭圆运动或匀速圆周运动时由中心天体对它的引力充当向心力,来改变其运动状态,选项A错误;行星绕太阳旋转的向心力来自太阳对行星的引力,选项B正确;牛顿认为物体运动状态发生改变的原因是受到力的作用,行星绕太阳运动时运动状态不断改变,一定受到了力的作用,选项C正确;牛顿把地面上的动力学关系推广应用到天体间的相互作用,推导出了太阳与行星间的引力关系,选项D正确。

3.C　太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,不是由实验得出的,选项A错误;太阳对行星的引力大小与行星的质量有关,选项B错误;行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供,选项C正确;太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间距离的二次方成反比,选项D错误。

4.BD　公式中G为比例系数,与太阳、行星都无关,选项A错误;太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力与反作用力,不是平衡力,选项C错误,B、D正确。

知识拓展　理解F=G

(1)G是比例系数,与行星和太阳均没有关系。

(2)太阳与行星间的引力规律,也适用于行星与其他卫星间的引力。

(3)该引力规律普遍适用于任何有质量的物体。

(4)物体之间的引力沿两个物体连线方向,指向施力物体。

5.D　F=m,这个关系式实际上是牛顿第二定律,由引力提供向心力得出的,选项A正确;v=,这个公式是匀速圆周运动中线速度与周期的关系式,选项B正确;=k,这个公式实质上是开普勒第三定律,是不可以在实验室中得到验证的,选项C正确;教材在探究太阳与行星间引力的大小F的规律时,得到关系式F∝之后,根据牛顿第三定律得出F∝,最终关系式用数学方法合并成F∝,选项D错误。

知识拓展　两个理想化模型

(1)匀速圆周运动模型:由于太阳系中行星绕太阳做椭圆运动的轨迹的两个焦点靠得很近,行星的运动轨迹与圆非常接近,所以将行星的运动看成匀速圆周运动。

(2)质点模型:由于天体间距离很远,研究天体间的引力时将天体看成质点,即天体的质量集中在球心上。

6.C　惯性会使行星沿直线运动,选项A错误;太阳不是宇宙的中心,并非所有星体都绕太阳运动,选项B错误;行星绕太阳做曲线运动,轨迹向太阳方向弯曲,是因为太阳对行星有引力作用,选项C正确;行星之所以没有落向太阳,是因为引力提供了向心力,使行星绕太阳运动,并非是对太阳有排斥力,选项D错误。

7.D　两物体之间的引力是一对作用力与反作用力,遵循牛顿第三定律,因为地球的质量太大,产生的加速度很小,即便以太阳为参考系,也看不到地球向物体运动,选项D正确。

8.D　太阳对地球有相当大的引力,该引力与地球对太阳的引力是一对相互作用力,不是平衡力;太阳对地球的引力的作用效果表现为不断改变地球的运动方向,使得地球绕太阳运行。只有D正确。

9.ABD　彗星在近日点离太阳的距离小于在远日点离太阳的距离,故彗星在近日点受到的引力大,由牛顿第二定律知其加速度大,故B项正确。由开普勒第三定律知,C项错误。由开普勒第二定律和ω=知,A、D两项正确。