高中沪科版 (2019)4.2  万有引力定律是怎样发现的同步达标检测题

这是一份高中沪科版 (2019)4.2  万有引力定律是怎样发现的同步达标检测题，共9页。

2．我国先后发射的“风云一号”和“风云二号”气象卫星，运行轨道不同，前者采用“极地圆形轨道”，轨道平面与赤道平面垂直，通过地球两极，每12小时巡视地球一周，每天只能对同一地区进行两次观测；后者采用“地球同步轨道”，轨道平面在赤道平面内 ，能对同一地区进行连续观测。两种不同轨道的气象卫星在运行与观测时，“风云一号”卫星的轨道半径________（填“大于”．“小于”或“等于”）“风云二号”卫星的轨道半径，“风云一号”卫星运行的向心加速度______（填“大于”．“小于”或“等于”）“风云二号”卫星运行的向心加速度。
3．关于行星绕太阳的运动，离太阳越远的行星公转周期___________（填“越大”或“越小）．
4．1881年，科学家佐利设计了一个测量地球质量的方法：首先，在长臂天平的两盘放入质量为m的砝码，天平处于平衡状态；然后，在左盘正下方放入一质量为M的大球， 且球心与砝码有很小的距离d；接着又在右盘中加入质量为Δm的砝码，使天平又恢复平衡状态。试导出地球质量M0的估算式____________。
5．教科书中地球与月球比公转快慢，地球公转的_____比月球快，而月球公转的_______比地球快。
6．已知一个钩码的质量为m;地球的半径为R;“科学真是神奇”，现仅提供一只量程合适的弹簧秤，你就可以获得地球的第一宇宙速度啦！（忽略地球的自转）
（1）需要直接测量的物理量是 ____________
（2）地球的第一宇宙速度V1的推理表达式为:V1=_________（用已知和测量的物理量表示）
7．地球的两颗卫星A和B位置如图所示，这两颗卫星绕地球均做匀速圆周运动，则这两颗卫星向心加速度较小的是___________。周期较小的是___________。
8．火星轨道半径是地球轨道半径的a倍,火星质量约为地球质量的b倍,那么火星与太阳之间的引力约为地球与太阳之间引力的__________倍。
9．地球的质量为M，半径为R，自转的角速度为ω，万有引力常量为G。用上述物理量，则地球表面重力加速度大小为_____，地球同步卫星离地球表面的高度为_____。
10．英国物理学家____________提出了力学三大定律和万有引力定律，揭示了天上和地下一切物体运动的普遍规律，建立了经典力学体系，实现了物理学史上第一次大综合。
11．2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”第二次交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1．R2，对应的角速度和向心加速度分别为．和．，则 ， 。
12．只知道天体表面的重力加速度和天体的轨道半径就可以估算该天体的密度．（______）
13．在电影短片《登陆阿尔法46号星球》中，宇航员尤利·列农找到了木星的阿尔法46号卫星，他驾驶宇宙飞船飞近并进入靠近该卫星表面的圆形轨道绕行数圈后，成功着陆。飞船上备有以下实验器材：精确秒表一个，已知质量为m的物体一个，弹簧测力计一个。已知宇航员测得飞船在该卫星表面的圆形轨道上绕行N圈的时间为t，安全着陆后，用弹簧秤测得物体的重力为F。依据测量数据，可求出该卫星的半径R表达式为_____，该卫星质量M表达式为______。
14．有一宇宙飞船到了某行星附近（该行星没有自转运动），以速度v绕行星表面做匀速圆周运动，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则该行星的半径为_________；该行星的质量为_________；该行星的平均密度为__________；该行星表面的自由落体加速度为__________。
15．卡文迪许实验的重大意义在于_____．_____
16．牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做____________，其计算公式为________，卡文迪许利用_________实验测出了引力常量，其值为G=6.67×10-11_____________。
17．据报道，“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形轨道距月球表面分别约为200km和100km，运动速率分别为v1和v2。那么v1和v2的比值为（月球半径取1700km）_________（可保留根号）
18．如图所示，A．B为两颗在不同的轨道上绕地球做匀速圆周运的卫星，A的轨道半径大于B的轨道半径，用vA．vB分别表示A．B两颗卫星的线速度大小，用TA．TB分别表示A．B两颗卫星的周期，则vA_______vB，TA_________TB 。
参考答案与试题解析
1．【答案】变小
【解析】【考点】万有引力定律及其应用．
【专题】万有引力定律的应用专题．
【分析】根据万有引力定律，表示出地球与月球间万有引力，根据地球和月球质量的变化求出地球与月球间万有引力的变化．
【解答】解：设月球质量为m，地球质量为M，月球与地球之间的距离为r，
根据万有引力定律得：
地球与月球间的万有引力F=，
由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上，所以m减小，M增大．
由数学知识可知，当m与M相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时，m与M的乘积将减小，它们之间的万有引力值将变小．
故答案为：变小．
【点评】要比较一个物理量大小或变化，我们应该把这个物理量先表示出来，再进行比较．这是常用的方法，难度不大．
2．【答案】小于 大于
【解析】【来源】宁夏银川市宁夏大学附属中学2019-2020学年高一（下）期中物理试题
【分析】
【详解】
[1]由题意可知“风云一号”的周期小于“风云二号”的运动周期，根据公式
可得
所以周期越大，轨道半径越大，所以“风云一号”卫星的轨道半径小于“风云二号”卫星的轨道半径；
[2]万有引力充当向心力，根据公式
解得
所以轨道半径越大，向心加速度越小，所以“风云一号”卫星的向心加速度大于“风云二号”卫星的向心加速度。
3．【答案】越大
【解析】行星绕太阳运动过程中，万有引力充当向心力，故有，解得，所以公转半径越大，周期越大，即离太阳越远的行星公转周期越大．
【点睛】本题也可以根据开普勒第三定律分析．
4．【答案】
【解析】由万有引力定律即平衡知识可知： ，又 联立解得
5．【答案】线速度 角速度
【解析】【来源】上海交大附中2017-2018学年高一下学期期中物理试题
【详解】
[1][2]．教科书中地球与月球比公转快慢，地球公转的线速度比月球快；地球公转周期为1年，而月球公转周期为1个月，则月球公转的角速度比地球快。
6．【答案】钩码的重力F
【解析】【来源】河南省鹤壁市淇县第一中学2017-2018学年高一下学期期中考试物理试题
(1) 需要直接测量的物理量是钩码的重力F；
(2)根据万有引力等于重力可知，根据万有引力提供向心力可知，联立解得．
7．【答案】 (1). A (2). B
【解析】
【分析】
万有引力提供卫星圆周运动的向心力，据此分析卫星圆周运动的周期．向心加速度与半径的关系即可．
【详解】卫星围绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力有，所以向心加速度知，轨道半径大的卫星A向心加速度小；周期知，轨道半径小的卫星B的周期小。
【点睛】本题抓住卫星绕地球做圆周运动时万有引力提供圆周运动向心力，熟悉向心力的不同表达式并能灵活变形是正确解决本题的关键．
8．【答案】
【解析】设地球质量为m1,火星质量为m2,太阳的质量为M,地球轨道半径为r1,火星轨道半径为r2,则由得, 。
9．【答案】
【解析】【来源】北京市第五十六中2019-2020学年高一（下)过程性检测物理试题
【分析】
【详解】
[1][2]假设一个质量为m的物体放在地球表面，根据万有引力等于重力可得
解得
设地球同步卫星离地球表面的距离为h，假设一颗质量为的同步卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为R+h，根据牛顿第二定律有（万有引力提供向心力）
解得
10．【答案】牛顿
【解析】英国物理学家牛顿提出了力学三大定律和万有引力定律，揭示了天上和地下一切物体运动的普遍规律，建立了经典力学体系。
11．【答案】， .
【解析】
12．【答案】×
【解析】【来源】衡水中学2020届高考一轮专题复习：第4章曲线运动与万有引力航天
【详解】
根据可知只知道天体表面的重力加速度和天体的半径不可以估算该天体的质量和密度，所以题干中说法错误；
13．【答案】
【解析】【来源】湖北省孝感市部分普通高中联考协作体2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】
由题意知，飞船的周期 ，在地面重m的物体受到重力为F，则可得地球表面重力加速度，令该卫星的半径为R，质量为M，则有：
万有引力提供飞船圆周运动的向心力有：
联立解得：，。
14．【答案】
【解析】
【分析】
根据匀速圆周运动由线速度和周期求得半径，再根据万有引力做向心力求得行星质量，即可由球体体积公式及平均密度定义求得密度；最后再根据行星表面物体重力等于万有引力求得重力加速度即自由落体加速度．
【详解】
设行星质量为M，半径为R，飞船质量为m，行星表面重力加速度为g；根据匀速圆周运动规律可得：，所以行星半径，根据万有引力做向心力可得：，所以行星质量，行星体积，故平均密度，根据行星表面物体重力等于万有引力可得：，所以重力加速度。
【点睛】
万有引力的应用问题一般由重力加速度求得中心天体质量，或由中心天体质量．轨道半径．线速度．角速度．周期中两个已知量，根据万有引力做向心力求得其他物理量．
15．【答案】证明了万有引力的存在的普遍性正确性 巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大
【解析】【来源】上海市南模中学2017-2018学年高一下学期期末物理试题
【详解】
[1][2]卡文迪什的扭秤实验测量了引力常量G，证明了万有引力的存在的普遍性正确性； 巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大。
16．【答案】万有引力 扭秤 N·m2/kg2
【解析】【来源】上海市徐汇中学2018-2019学年高一下学期期中物理试题
【详解】
[1][2]牛顿在前人研究的基础上提出万有引力定律，指出所有物体之间都存在的相互吸引力，并且牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做万有引力；其计算公式为：
[3][4]卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值；由万有引力公式可得：
所以G的单位是：
N·m2/kg2
17．【答案】
【解析】【来源】山东省济宁市微山县第二中学2019-2020学年高一（下)第三学段考试物理试题
【分析】
【详解】
[1]“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月作圆周运动，由万有引力提供向心力有
可得
（M为月球质量，r为轨道半径），它们的轨道半径分r1=1900km．r2=1800km，则
18．【答案】小于 大于
【解析】【来源】陕西省西安市高新第一中学2019-2020学年高一（下）期中物理试题
【分析】
【详解】
[1][2]根据可得
因为rA大于rB，则vA小于vB，TA大于TB。