沪科版 (2019)必修 第二册第4章 万有引力与航天4.1 从托勒密到开普勒测试题

这是一份沪科版 (2019)必修 第二册第4章 万有引力与航天4.1 从托勒密到开普勒测试题，共12页。试卷主要包含了月—地检验，如图所示，人造卫星A，引力常量的测量，地球同步卫星的特点等内容，欢迎下载使用。
【精品】4.1从托勒密到开普勒-1作业练习一．填空题1．万有引力定义式F=___________引力常数G=___________ 单位___________2．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。3．月—地检验（1）检验目的：检验地球绕太阳运动．月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为_____的力。（2）检验方法：（a）假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F=_____。（b）根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=_____=_____（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。（c）假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹==G（式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离）。（d）=，由于r≈60R，所以=_____（3）验证：（a）苹果自由落体加速度a苹=g=9.8m/s2。（b）月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈_____m/s2（保留两位有效数字），≈_____（数值）≈（比例）。（4）结论：地面物体所受地球的引力．月球所受地球的引力，与太阳．行星间的引力遵从_____的规律。 4．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将3名航天员送入太空。设飞船在预定轨道处由地球产生的重力加速度大小为g1，地球表面重力加速度大小为g，则g1______g（选填“＞”．“＝”或“＜”）；飞船在低轨道绕地球运动时的速率比它在高轨道运动时的速率______。（选填“大”或“小”）5．某一个物理量X的表达式为，其中是角速度，V是体积，G是万有引力常量，据此可以判断X是________（填物理量名称）。它的单位是__________（填“基本”或“导出”）单位。6．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做角速度相同的匀速圆周运动。若某双星系统中两颗恒星质量分别为和，两星之间的距离为，引力常量为。则两星轨道半径之比为___________，角速度为___________。7．在牛顿发现了万有引力定律100多年以后，_______在实验室里测出了引力常量G，并利用其测出的G，估算出了地球的质量，因此该科学家被称为第一个能称量地球质量的人；如果地球半径为R，重力加速度为g，引力常量为G，则地球质量M=_______。8．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”）。9．引力常量的测量（1）英国科学家___________通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G。
 （2）为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施是（      ）A.增大石英丝的直径B.减小T型架横梁的长度C.利用平面镜对光线反射D.增大刻度尺与平面镜的距离10．地球同步卫星的特点地球同步卫星位于__________上方高度约__________km处，因__________，也称静止卫星。地球同步卫星与地球以__________的角速度转动，周期与地球自转周期__________。 11．金星的半径是地球半径的a倍，质量是地球质量的b倍，则金星表面的自由落体加速度是地球表面自由落体加速度g的______倍。 12．设地球表面的重力加速度为10m/s2，某同学在地面上用体重计所称体重为500N。假如此同学有幸乘坐一艘宇宙飞船，飞行至距离地面高度为地球半径的某处，此时该同学受到的地球引力大小约为________N；若此同学有幸到距离地面高度为地球半径的宇宙空间站上参观，则在空间站上用体重计所称体重为________N。13．有两颗人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比为1:2，求这两颗卫星的：(1)线速度之比为______(2)角速度之比______(3)运动周期之比为______14．一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______________；______________。15．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___________。 16．有两颗人造地球卫星A和B，分别在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运动，两卫星的轨道半径分别为rA和rB，且rA＞rB，则两卫星的线速度关系为vA_______vB；两卫星的周期关系为TA_______TB。（填“＞”．“＜”或“=”）17．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。 18．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___________
 
参考答案与试题解析1．【答案】G    6.67×10-11    N·m2/kg2    【解析】【来源】新疆喀什巴楚县第一中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1] 根据定义，万有引力定义式为[2]根据测量，引力常数为[3]引力常数的单位为N·m2/kg22．【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′=40N3．【答案】同一性质                    2.70×10-3    0.276×10-3    相同    【解析】(1)[1] 月—地检验目的：检验地球绕太阳运动．月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为同一性质的力。（2）检验方法：（a）[2]假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F= 。（b）[3][4]根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月==（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。（d）[5]=，由于r≈60R，所以=（b）[6][7]月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈2.70×10-3m/s2≈0.276×10-3（数值）≈（比例）（4）[8]结论：地面物体所受地球的引力．月球所受地球的引力，与太阳．行星间的引力遵从相同的规律。4．【答案】    ①. ＜    ②. 大【解析】【详解】[1]根据因飞船在预定轨道处的轨道半径大于地球的半径，可知飞船在预定轨道处由地球产生的重力加速度大小g1小于地球表面重力加速度大小g，即g1<g [2]根据可得可知，飞船在低轨道绕地球运动时的速率比它在高轨道运动时的速率大。5．【答案】质量    基本    【解析】【分析】熟知万有引力相关表达式，并懂得化简对比即可。 [1][2]对物理量的表达式进行简化，可得对比万有引力提供向心力的公式化简得，与物理量X对比可知X指的是质量M，[2]质量的单位是kg，属于基本单位。6．【答案】        【解析】根据牛顿第二定律得解得，7．【答案】卡文迪许        【解析】【来源】湖南省邵阳市隆回县2019-2020学年高一（下）期末物理试题 【分析】【详解】[1]在牛顿发现了万有引力定律100多年以后，卡文迪许在实验室里测出了引力常量G，并利用其测出的G，估算出了地球的质量，因此该科学家被称为第一个能称量地球质量的人[2]设地球表面上一物体的质量为m，根据地球表面的物体受到的重力等于万有引力，有解得8．【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。9．【答案】    (1). 卡文迪许    (2). CD【解析】【分析】【详解】（1）[1]牛顿发现万有引力定律后，英国科学家卡文迪许通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G；（2）[2]A．当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转动，对测量石英丝极微小的扭转角却没有作用，故A错误；B．当减小T型架横梁的长度时，会导致石英丝不容易转动，对测量石英丝极微小的扭转角却没有作用，故B错误；CD．为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”，利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的．当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，故CD正确；故选CD。10．【答案】赤道    36_000_    相对地面静止    相同    相同    【解析】略11．【答案】【解析】设地球的半径为R，地球的质量为M，则金星的半径为aR，金星的质量为bM，对地球有对金星有联立可得12．【答案】320N    零    【解析】[1]在地球表面在离地面高度等于h处当h＝R时mg′＝mg＝320N[2]在空间站中，由于万有引力全部作为向心力，该同学处于完全失重状态，所以体重计示数为零。13．【答案】            【解析】根据卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则解得，，(1)[1]两颗卫星的线速度之比(2)[2]两颗卫星的角速度之比(3)[3]两颗卫星的周期之比14．【答案】    (1). D    (2).     (3). 【解析】【分析】【详解】(2)[2][3]飞船在靠近行星表面的圆形轨道上运行时，可认为重力作为向心力，设飞船质量为m0，有对于在轨道上的飞船，万有引力等于向心力着陆后测量物体重力联立可解得行星的半径为行星的质量为(1)[1]需要用精确秒表测量周期T，用弹簧测力计测量已知质量为m的物体重力F，不需要天平，D正确。故选D。15．【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16．【答案】<    >    【解析】【来源】吉林省长春外国语学校2020-2021学年高一（下）期中物理试题（文科） [1]由可得可判断出＜[2]由可得可判断出TA＞TB。17．【答案】卡文迪什    6.67×10-11    【解析】略18．【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