万有引力2公开课.docx

《万有引力2公开课.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《万有引力2公开课.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、2020年05月23日139*8257的高中物理组卷选择题（共13小题）.中国是第五个独立完成卫星发射的国家，已经进入了世界航天强国的列队。已知我国发 射的A、B两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，轨道半径之比为1： 3,且两者动能 相等，则下列说法正确的是（）A. A、B卫星的运行周期之比是近：3B. A、B卫星的运行向心加速度大小之比是3： 1C. A、B卫星所受到的万有引力大小之比是3： 1D. A、B两颗卫星的发射速度都大于U.2km/s.下列关于万有引力定律的说法正确的是（）A. “月-地检验”表明地面物体所受地球的引力和太阳与行星间的引力遵循不同的规律B.卡文迪许通过扭秤实验测量了

2、万有引力常量，他把自己的实验说成是“称量地球的 重量”C.天王星的轨道是根据万有引力定律计算出来的，它被称为“笔尖下发现的行星”D.万有引力定律适用于宏观物体，不适用于微观物体.嫦娥四号探测器作为世界首个在月球背面软着陆和巡视探测的航天器，其主要任务是着 陆月球表面，继续更深层次更加全面地科学探测月球地质、资源等方面的信息，完善月 球的档案资料。嫦娥四号探测器在月球表面着陆过程十分复杂，要经过一系列的轨道变 换，其中就包括如图所示的由圆形轨道变轨为与之相切的椭圆轨道。下列说法正确的是（ ）A.嫦娥四号沿圆轨道运行时的加速度等于月球表面的重力加速度B.嫦娥四号沿椭圆轨道运行时，越接近月球表面其运

3、行速率越小C.嫦娥四号在圆轨道上运行的周期大于在椭圆轨道上运行时的周期根据密度的表达式求得密度之比。【解答】解：C、由题可知，F=mg,得行星表面重力加速度等于地球重力加速度的, 4故C正确；9A、物体在星球表面受到重力等于万有引力，有：驾=mg,解得星球质量：M=W, R2G这个行星的质量与地球质量之比为1： 1,故A错误；B、由题设条件不能求解这个行星的自转周期与地球的自转周期之比，故B错误；D、根据密度公式可知：p=J一=3,这个行星的平均密度与地球的平均密度 |nR3 4 兀 GR之比为1: 8,故D错误。故选：Co【点评】此题考查了万有引力定律、重力加速度的求解、天体质量的求解，解决

4、本题的 关键是根据F=mg得到重力加速度的关系。9 .【分析】卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由地球和卫星间的万有引力提供，列 式得到角速度、线速度与轨道半径的关系。向心力与卫星的质量有关，质量未知，向心力无法确定。【解答】解:根据万有引力提供向心力可知，驾=myl=mo）2r,解得角速度：（0= r2 r3线速度：v=/宛，AB、由图可知，a卫星的轨道半径小于b卫星的轨道半径，则b卫星的角速度小，线速 度小，故A错误，B正确；CD、卫星受到向心力与卫星的质量有关，质量未知，则向心力大小无法确定，故CD错 误。故选：Bo【点评】此题考查了人造卫星的相关知识，解决天体（卫星）运动问题的基本思

5、路是向心力由万有引力提供，即F引=F向，根据相应的向心力表达式进行分析。10 .【分析】熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。【解答】解：A、根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太 阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确；B、根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积， 但不同的行星扫过的面积不等，故B不正确；CD、根据开普勒第三定律可知

6、，R=k,所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期 T /的二次方的比值都相等，其中k与中心天体-太阳有关，其中T表示行星公转的周期, 故CD正确。本题选不正确的，故选：Bo【点评】此题考查了开普勒行星运动定律的相关知识，开普勒关于行星运动的三定律是 万有引力定律发现的基础，是行星运动的一般规律，正确理解开普勒的行星运动三定律 是解答本题的关键。11 .【分析】卫星绕地球做匀速圆周运动，受到万有引力作用。7.9km/s是近地卫星的运行速度，是最大的运行速度。根据题干信息，比较卫星的轨道半径。根据万有引力提供向心力，列出线速度公式分析。【解答】解：A、5G卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向

7、心力，故A错误；B、5G卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，G粤二叱，解得线速度： R2 RV、悟，轨道半径越大，运行速度越小，7.9km/s是近地卫星的运行速度，5G卫星绕地 飞行的半径大于地球半径，则运行速度一定小于7.9km/s,故B错误；C、5G卫星在距离地面1156公里的区域运行，而地球同步卫星在距离地面约为五倍地 球半径的高度运行，故5G卫星轨道半径比地球同步卫星低，故C错误；D、根据万有引力提供向心力，g号哈解得：丫=将 5G卫星在轨道上运行的 速度大小与卫星的质量无关，故D正确。故选：Do【点评】此题考查了人造卫星的相关知识，明确万有引力提供向心力，得到相关物理量的表

8、达式是解题的关键，了解7.9km/s是近地卫星的运行速度。12 .【分析】根据第一宇宙速度和第二宇宙速度的定义分析。根据开普勒第二定律分析近地点和远地点的线速度，进一步比较角速度。根据开普勒第三定律分析运行周期与轨道半径的关系。根据万有引力做功分析机械能变化。【解答】解：A、第一宇宙速度是环绕速度，即卫星绕地球飞行的最小发射速度，第二 宇宙速度是脱离速度，即卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，“东方红一号卫星没 有脱离地球引力束缚，故发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，故A正确； B、根据开普勒第二定律可知，近地点的速度大，远地点速度小，根据椭圆对称性可知,近地点和远地点的曲率半径相等

9、,近地点和远地点的曲率半径相等,则近地点的角速度大，故B错误;3C、根据开普勒第三定律可知，=k,即半长轴或半径大的运行周期大，“东方红一号”卫星的半长轴小于同步卫星的半径，则运行周期小于24h,故C错误;D、“东方红一号”卫星在椭圆轨道上运行，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误。故选：Ao【点评】此题考查了卫星运动规律，运用开普勒第二定律判断近地点和远地点的速度大 小，也可以从机械能守恒的角度理解速度的变化。13 .【分析】物体以光速在黑洞表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，列出运行速度 与轨道半径的表达式。星体以轨道半径r,周期T绕黑洞做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，列出周期与

10、 轨道半径的表达式，联立求解。【解答】解：光都不能逃离黑洞表面的临界状态是物体以速度C恰好绕黑洞表面做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可知：叫L=m，R2 R星体绕黑洞中心以周期T做匀速圆周运动，有： 粤二11rl与 r2 T22 3联立解得黑洞半径为：R=4兀1，故b正确，ACD错误。 c2T2故选：Bo【点评】此题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键掌握万有引力提供向心力 这一理论，并能灵活运用。D.嫦娥四号由圆轨道变成椭圆轨道必须在P点点火加速.某人在地球极地用弹簧秤测量质量为m的物体的重力，示数为F1,在地球赤道用弹簧 秤测量质重为m的物体的重力，示数为F2,已知地球自转的周

11、期为T,将地球视为质量 均匀分布的球体，则地球的半径为（）F 丁2FT2A. B. 4兀2m4兀2m巴口尸（F2-Fi）t2C 4 兀 2mD 47121n.如图所示，已知地球半径为R,甲乙两颗卫星绕地球运动。卫星甲做匀速圆周运动，其 轨道直径为4R, C是轨道上任意一点；卫星乙的轨道是椭圆，椭圆的长轴长为6R, A、 B是轨道的近地点和远地点。不计卫星间相互作用，下列说法正确的是（）A.卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在B点的速度B.卫星甲的周期大于卫星乙的周期C.卫星甲在C点的速度一定小于卫星乙在A点的速度D.在任意相等的时间内，卫星甲与地心的连线扫过的面积一定等于卫星乙与地心的连线扫过的

12、面积4 .如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运A.卫星a的运行速度小于c的运行速度B.卫星a的加速度大于c的加速度C.卫星b的运行速度大于第一宇宙速度D.卫星c的周期大于24h.某天体的半径是地球半径的P倍，质量是地球的K倍，则该天体表面的重力加速度是地 球表面重力加速度的（）A.卫倍B.四倍C. KP倍D.匕倍p2PK5 .在地球表面用弹簧秤悬挂一个小球处于静止时，示数为F,假如宇航员登上某个半径为地球2倍的行星表面，仍用弹簧秤悬挂这个小球处于静止，弹簧秤示数为E,则下列说 4法正确的是（）A.这个行星的质量与地球质量之比为1: 4B.这个行星的自转

13、周期与地球的自转周期之比为2后：1C.这个行星的重力加速度与地球的重力加速度之比为1： 4D.这个行星的平均密度与地球的平均密度之比为1： 4a、b两颗人造地球卫星分别在如图所示的两个不同的轨道上运行，下列正确的是（）A. b卫星的运行的角速度较大B. b卫星的运行的线速度较小C. b卫星受到的向心力较大D. a卫星受到的向心力较大关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（）A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上B.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积C.表达式q=k, k与中心天体有关 T /D.表达式=k, T代表行星运动的公转周期 T

14、 /2020年北京时间1月16日11点02分，酒泉卫星发射中心一枚“快舟一号甲”火箭发 射由银河航天研发制造的5G低轨宽带卫星，也是全球首颗5G卫星，重量为227公斤, 在距离地面1156公里的区域运行，下列说法正确的是（）A. 5G卫星不受地球引力作用B. 5G卫星绕地飞行的速度一定大于7.9km/sC. 5G卫星轨道半径比地球同步卫星高D. 5G卫星在轨道上运行的速度大小与卫星的质量无关1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，拉开了中国人 探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕，自2016年起，每年4月24日定为“中 国航天日已知“东方红一号”的运行轨道为椭

15、圆轨道，其近地点M和远地点N的高 度分别为439km和2384km。则（）A. “东方红一号”的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B. “东方红一号”在近地点的角速度小于远地点的角速度C. “东方红一号”运行周期大于24hD. “东方红一号”从M运动到N的过程中机械能增加黑洞是一种密度极大的天体，以至包括光在内的所有物质都逃脱不了其引力的作用。 2019年4月10日，人类发布了首张黑洞照片，如图所示。该黑洞位于室女座一个巨椭 圆星系M87的中心，据观测有一距此黑洞中心r的星体，以周期T绕其做匀速圆周运动。 光在真空中传播速度为c。由此可推断，此黑洞的半径至多为（）A.2T 2 c T4

16、 兀 2r 3C. -2L2兀4 兀 2r 32T 2 c TD.空cT2020年05月23日139*8257的高中物理组卷参考答案与试题解析一.选择题（共13小题）1 .【分析】根据万有引力提供向心力表示出线速度、角速度、周期、向心加速度，据此判断所给各量的大小关系。2【解答】解：根据万有引力提供向心力得：G=ma?r=m里*r=maA、周期T=2itJhL所以a、b的周期之比是? GMtbA、周期T=2itJhL所以a、b的周期之比是? GMtb周一诋故A错误;B、加速度a=粤，所以a、b的向心加速度大小之比是9： L故B错误;2 2 eC、根据万有引力提供向心力有g噢二4二，AB卫星所受

17、到的万有引力之比为 272 r rA: B = rB: rA=:故 C 正确；D、因为A、B两颗卫星均围绕地球做匀速圆周运动，未脱离地球引力的束缚，所以两颗 卫星的发射速度都小于11.2km/s,故D错误；故选：Co【点评】考查卫星运动规律，明确各运动量与半径的关系，从而会判断各量的大小关系, 难度适中。2 .【分析】万有引力定律建立后，经历过“月-地检验”，表明了万有引力定律的正确性。 引力常量G的大小是卡文迪许测得的。海王星被称为“笔尖下发现的行星”。万有引力定律是普遍定律。【解答】解：A、万有引力定律建立后，经历过“月-地检验”，将天体间引力作用的规 律推广到自然界中的任何两个物体间，表

18、明地面物体所受地球的引力和太阳与行星间的 引力遵循相同的规律，故A错误；B、卡文迪许通过扭秤实验测量了万有引力常量，万有引力常量数值的得到，根据万有 引力提供向心力就可以计算地球的质量，所以他把自己的实验说成是“称量地球的重量”, 故B正确；C、天王星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有很大的偏差，于是有 人推测天王星轨道外还有一个行星-海王星，并实际观测到了海王星，海王星被称为 “笔尖下发现的行星”，故c错误；D、万有引力定律是普遍定律，宏观和微观物体均适用，故D错误。故选：Bo【点评】此题考查了万有引力定律及其应用，解题的关键是理解万有引力定律的普适性, 万有引力定律是牛顿提出

19、的，但引力常量是卡文迪许测出的。3 .【分析】根据万有引力定律可确定其在各轨道上运行时的加速度大小。根据开普勒定律可明确嫦娥四号的运动速度大小和周期。根据卫星变轨的原理分析。【解答】解：A、根据万有引力提供向心力，有：粤=ma,在圆轨道上运行时轨道半 r径大于月球半径，所以嫦娥四号所受的万有引力小于在月球表面时所受的万有引力，所 以加速度小于月球表面的重力加速度，故A错误；B、沿椭圆轨道运行时，根据开普勒第二定律知，近月点的速率大于远月点的速率，即 越接近月球表面其运行速率越大，故B错误；3C、圆轨道的半径大于椭圆轨道的半长轴，根据开普勒第三定律三=1知，在圆轨道上的运行周期大于在椭圆轨道上的

20、运行周期，故C正确；D.由圆轨道进入椭圆轨道时做近心运动，需要的向心力要小于提供的向心力，所以必 须在P点制动减速，故D错误。故选：Co【点评】此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确嫦娥四号探测器的运动学 规律和动力学规律，要能够根据牛顿第二定律和开普勒定律分析，明确变轨的基本原理。4 .【分析】物体在极地，万有引力等于重力，在赤道处，万有引力的一个分力等于重力， 另一个分力提供向心力，结合该规律求出地球的半径。【解答】解：设地球质量为M,地球半径为R,在地球极地，万有引力等于重力，即等 于弹簧秤的示数：F1=G耍，R22在地球赤道处，万有引力和重力的差值提供向心力，g粤-F尹R(Ft

21、-F?)T2解得：R=-一7，故C正确，ABD错误。4兀、i故选：Co【点评】此题考查了万有引力定律及其应用，解决本题的关键知道赤道和两极处万有引 力和重力的大小关系，知道赤道处，万有引力一个分力提供向心力，另一个分力等于重 力。5 .【分析】乙卫星做椭圆运动，假设其在近地点和远地点分别做圆周运动，根据无语了提 供向心力，结合卫星变轨原理分析速度的变化。根据开普勒第三定律分析两颗卫星的周期关系。根据开普勒第二定律判断相同时间内扫过的面积。【解答】解：A、根据万有引力提供向心力，有：驾=m_,解得线速度：v=沪, 设卫星乙在过B点的圆轨道运行，此轨道的半径比卫星甲在C点轨道大，所以速度小， 由于

22、卫星乙在B点做近心运动，根据卫星变轨原理可知，速度比过B点的圆轨道更小， 即卫星甲在C点的速度一定大于卫星乙在B点的速度，故A错误；3B、根据开普勒第三定律：J=k,由于卫星甲的半径(2R)小于卫星乙的半长轴(3R), T /所以卫星甲的周期小于卫星乙的周期，故B错误；C、设卫星乙在过A点的圆轨道运行，则运行速度比卫星甲在C点的速度大，由于卫星 乙在A点要做离心运动，速度比在过A点的圆轨道运行时的速度更大，所以卫星甲在C 点的速度一定小于卫星乙在A点的速度，故C正确；D、由开普勒第二定律可知，同一卫星与地心的连线在相等时间内扫过的面积相等，两 卫星与地心的连线在相同的时间内扫过的面积不相等，故

23、D错误。故选：Co【点评】此题考查了开普勒定律和卫星变轨原理，解题的关键明确万有引力提供向心力, 以及开普勒第三定律的灵活运用，明确卫星变轨时，做离心或近心运动。6 .【分析】根据万有引力提供向心力，得到线速度、周期、加速度与轨道半径的关系，分 析作答。地球同步卫星，周期与自转周期相等，第一宇宙速度是地球卫星运动的最大速度，是近 地卫星的运行速度。【解答】解:卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力，普=m J=m空 r 1 T= ma,A、解得线速度：v=超，卫星a的轨道半径大于卫星c的轨道半径，故卫星a的运行速度小于c的运行速度，故A正确；B、解得加速度：a=粤，卫星a的轨道半径大于卫

24、星c的轨道半径，故卫星a的加速 r度小于c的加速度，故B错误；C、第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，同理，卫星b的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故卫星b的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；D、解得周期：T=2兀卫星c的轨道半径小于同步卫星a的轨道半径，则卫星c VGM的周期小于同步卫星a的周期，即小于24h,故D错误。故选：Ao【点评】此题考查了人造卫星的相关知识，明确人造卫星受到的万有引力提供向心力，知道地球同步卫星，周期与自转周期相等，第一宇宙速度是地球卫星运动的最大速度。7 .【分析】不考虑天体的自转，对任何天体表面都可以认为万有引力等于重力，列出等式得到表面重力加速度。根据参数关系求出天体表面的重力加速度与地球表面重力加速度的比值。【解答】解：不考虑天体的自转，对任何星球表面都可以认为万有引力等于重力，列出等式：3*=mgR2解得星球表面的重力加速度：R2天体质量为地球质量的K倍，其半径为地球半径的P倍，所以该天体表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，故A正确，BCD错误。P2故选:Ao【点评】此题考查了万有引力定律及其应用，属于参数对比的问题，明确求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再求解比值。8 .【分析】根据弹簧的弹力等于小球的重力可知重力加速度的关系。根据物体在星球表面的重力等于万有引力可求得行星的质量与地球质量之比。