物理必修 第二册4.1 从托勒密到开普勒课时训练

这是一份物理必修 第二册4.1 从托勒密到开普勒课时训练，共11页。试卷主要包含了引力常量，如图所示，人造卫星A，一行星绕恒星做圆周运动等内容，欢迎下载使用。
【基础】4.1从托勒密到开普勒-1随堂练习一．填空题1．应用万有引力定律解决天体运动问题的两条思路是：（1）把天体（行星或卫星）的运动近似看成是___________运动，向心力由它们之间的___________提供，即F万=F向，可以用来计算天体的质量，讨论行星（或卫星）的线速度．角速度．周期等问题。基本公式___________=m=mrω2=mr。（2）地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的___________，即F万=G=mg，主要用于计算涉及重力加速度的问题。基本公式：mg=___________（m在M的表面上），即GM=gR22．引力常量牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但没有测出引力常量G的值。英国物理学家_______通过实验推算出引力常量G的值。通常情况下取G=________N·m2/kg2。 3．人类正在研制太空电梯，如果能够成功，人类将可以通过电梯到达太空，来一次太空之旅。如图所示，现假设在赤道平面内有垂直于地面延伸到太空轻质电梯，电梯随地球一起自转，角速度为，电梯顶端可超过地球的同步卫星高度。一人乘坐电梯向太空运动，途中停留三个点，其中点在同步卫星轨道上，离地高度为。已知地球半径，质量，万有引力常量，人的质量。A点距地面高为。那么，人在点受到电梯的力方向为____________（填竖直向上或竖直向下），大小为___________，点受到电梯作用力大小为__________，点到地面高度。人若停留在点。受到电梯作用力方向____________（填竖直向上或竖直向下）大小为___________。4．已知一颗人造卫星在某行星表面绕行星做匀速圆周运动，经过时间t，卫星运动的路程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，那么该卫星的环绕周期T＝________，设万有引力常量为G，该行星的质量为M＝________。5．如图所示，人造卫星A．B在同一平面内绕地球做匀速圆周运动。则卫星A的线速度_________________卫星B的线速度，卫星A的加速度_________________卫星B的加速度（选填“大于”．“小于”或“等于”）。6．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材：A．精确秒表一个    B.已知质量为m的物体一个C．弹簧测力计一个    D.天平一台附砝码已知宇航员在绕行时测量了绕行一圈的周期T和着陆后测量了物体重力F，依据测量数据，可求出该行星的半径R和行星质量M。（1）绕行时和着陆时都不需要的测量器材为___________用序号ABCD表示。（2）其中___________ ，质量为___________。用序号ABCD表示 A．    B．    C.    D.7．A为地球赤道上的物体，B为近地卫星（轨道半径等于地球半径），C为地球同步卫星. A．B．C比较，运行周期最短的是_________（填“A”．“B”或“C”）；线速度最小的是_________（填“A”．“B”或“C”）．近地卫星的线速度大小约为_________km/s．8．假若我国的航天员登上某一星球并在该星球表面上做了如下图所示的力学实验：长为L=0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量为m=2kg的小球，若在最高点小球的速度为1.5m/s，杆对小球的支持力为1N，则
 （1）该星球表面的重力加速度g星=___________（2）若测得该星球的半径为R=5000km，宇航员要在该星球上发射一颗探测器绕其做匀速圆周运动，则探测器运行的最大速度为___________（不考虑该星球的自转）9．一行星绕恒星做圆周运动。由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v，引力常量为G，则行星运动的加速度为_________，恒星的质量为___________。10．地球表面的重力加速度大小，地球的半径为，引力常量为，由此可推导出计算人造地球卫星的最小周期表达式___________；地球的平均密度表达式___________。 11．随着科学技术的发展，人类已经实现了载人航天飞行，试回答下列问题∶（1）载人航天飞船做近地飞行时的速度约为_____________km/s（已知地球半径R地=6400km，地球表面重力加速度g= 10m/s2）。（2）航天飞船进入距地球表面3R地的轨道绕地球做圆周运动时，质量为64kg的宇航员的视重为_______ N； 实际所受重力为_____N。12．航天器中的失重现象（1）向心力分析：航天员受到的地球____与座舱对他的______的合力提供向心力，由牛顿第二定律：___ =，所以FN=m（）。（2）完全失重状态：当时座舱对航天员的支持力FN=0，航天员处于_____状态。 13．某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径，再利用万有引力定律估算太阳的密度准备的器材有∶①不透光圆筒，一端封上不透光的厚纸，其中心扎一小孔，另一蹦封上透光的薄纸（如图甲所示）；②毫米刻度尺。某次实验中该组同学绘出了太阳通过小孔成像的光路图（如图乙所示），图中CD线段表示太阳的直径，AB 线段表示太阳的像。已知地球绕太阳公转的周期为T，万有引力常量为G，则∶
 （1）设太阳到地球的距离为r，根据图中小孔成像原理估测太阳半径的表达式为∶R=______________。（2）由本实验中所测量的物理最，推算出的太阳密度的表达式为∶ρ=____________。14．判断下列说法的正误．（1）地球表面的物体的重力一定等于地球对它的万有引力．（____）（2）若知道某行星的自转周期和行星绕太阳做圆周运动的轨道半径，则可以求出太阳的质量．（____）（3）已知地球绕太阳转动的周期和轨道半径，可以求出地球的质量．（____）（4）海王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性．（____）（5）海王星的发现和彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位．（____） 15．如图所示，若忽略其他星体的影响，天体A．B可看做“双星系统”。已知天体A．B的质量分别为．，引力常量为G，它们绕O点运动的周期___________（填“相等”或“不相等”），天体A．B的线速度之比为___________
 16．地球表面的物体，若不考虑地球自转的影响，物体的重力等于______． 17．行星与太阳间的引力（1）太阳对行星的引力：太阳对行星的引力，与行星的质量成 _______，与行星和太阳间距离的二次方成 ___，即。（2）行星对太阳的引力：在引力的存在与性质上，太阳与行星的地位完全相当，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同，即。（3）太阳与行星间的引力：根据牛顿第三定律F=F′，所以有，写成等式就是。 18．判断下列说法的正误。（1）在地面上发射人造地球卫星的最小速度是7.9 km/s。__________（2）人造地球卫星的最小绕行速度是7.9 km/s。__________（3）我国向月球发射的“嫦娥二号”宇宙飞船在地面附近的发射速度要大于11.2 km/s。__________（4）在地面附近发射火星探测器的速度v满足11.2 km/s<v<16.7 km/s。__________（5）由v=，高轨道卫星运行速度小，故发射高轨道卫星比发射低轨道卫星更容易。__________ 
参考答案与试题解析1．【答案】匀速圆周运动    万有引力    G    万有引力    G    【解析】（1）[1][2][3] 把天体（行星或卫星）的运动近似看成是匀速圆周运动运动，向心力由它们之间的万有引力提供，即可以用来计算天体的质量，讨论行星（或卫星）的线速度．角速度．周期等问题。基本公式（2）[4][5] 地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球间的万有引力，即F万=G=mg，主要用于计算涉及重力加速度的问题。基本公式（m在M的表面上），即2．【答案】卡文迪什    6.67×10-11    【解析】略3．【答案】    (1). 竖直向上    (2).     (3). 0    (4). 竖直向下    (5). 【解析】【分析】【详解】[3]由同步卫星的运行特点可知，当人处于B点时，人受到地球的引力恰好作为向心力，故人在B点时受到电梯作用力大小为0。[1][2]当人处在A点时，引力大于所需向心力，故人在A点受到电梯的作用力为F1，方向竖直向上，由牛顿第二定律可得整理得[4][5]当人处在C点时，引力小于所需向心力，故人在C点受到电梯的作用力为F2，方向竖直向下，由牛顿第二定律可得整理得4．【答案】2πt        【解析】[1]在时间t内，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，则该卫星的环绕周期T = 2πt[2] 经过时间t，卫星运动的路程为s，即卫星的线速度卫星运动的轨道半径由牛顿第二定律，可得解得该行星的质量为5．【答案】小于    小于    【解析】【来源】安徽省安徽师范大学附属中学2019-2020学年高一（下）期末考试物理试题 【分析】【详解】[1][2]根据万有引力提供向心力得：解得：则轨道半径越大，线速度越小．加速度越小，所以卫星的线速度小于卫星的线速度，卫星的加速度小于卫星的加速度。6．【答案】    ①.     ②.     ③. D【解析】【分析】【详解】(1)[1] 因而需要用计时表测量周期T，用弹簧秤测量物体的重力F，已知质量为m的物体一个，不需要天平；故选D(2)[2]对于在轨道上的飞船，万有引力等于向心力和重力故选A。[3]由题意可知 把R的值代入得故选D。 7．【答案】    ①. B；    ②. A；    ③. 7.9；【解析】【详解】地球赤道上的物体与地球的同步卫星具有相同的周期，即TA=TC；对B和C卫星： 解得，则TC>TB，则运行周期最短的是B；由可知，vB>vC；根据 可知，vC>vA，则线速度最小的是A. 近地卫星的线速度大小等于第一宇宙速度，约为7.9km/s．【点睛】此题涉及到两种不同的模型；注意地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度和周期，根据v=rω比较线速度的大小，根据万有引力提供向心力比较B．C的线速度．周期大小．8．【答案】    ①. 5 m/s2    ②. 5×103m/s【解析】【分析】【详解】（1）[1]小球在最高点时解得g星=5 m/s2（2）[2]根据解得 9．【答案】    (1).     (2). 【解析】【详解】(1)行星运动的加速度为(2)根据恒星的质量10．【答案】        【解析】[1][2]由及可得人造地球卫星的最小周期表达式为地球的平均密度表达式11．【答案】8    0    40    【解析】【来源】甘肃省金昌市金川高级中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 （1）[1]载人航天飞船做近地飞行时，则满足解得 （2）[2][3]航天飞船进入距地球表面3R地的轨道绕地球做圆周运动时，质量为64kg的宇航员处于完全失重状态，则其视重为0N； 根据解得 则实际所受重力为G′=mg′=40N12．【答案】引力    支持力    mg-FN    完全失重    【解析】略13．【答案】        【解析】【来源】甘肃省金昌市金川高级中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 （1）[1]设太阳的半径为R，太阳到地球的距离为r，由成像光路可知则解得（2）[2]地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳质量为M，地球质量为m，则体积由密度公式联立解得14．【答案】错误    错误    错误    正确    正确    【解析】略15．【答案】相等    m2：m1    【解析】【来源】陕西省宝鸡市金台区2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1] 双星的连线跟O总在一条直线上，运动一周的时间相同，故周期相同；[2] 双星系统相互作用的万有引力给对方提供向心力，则双星的向心力大小相等，则有联立可得 由可得16．【答案】地球对物体的引力【解析】略17．【答案】正比    反比    【解析】略18．【答案】正确    错误    错误    正确    错误    【解析】略