高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.1 从托勒密到开普勒同步训练题

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.1 从托勒密到开普勒同步训练题，共11页。
【名师】4.1从托勒密到开普勒-1练习一．填空题1．早在17世纪，牛顿就猜想“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律；力的大小与距离的平方成反比。在牛顿的时代，已经能够比较精确的测定：（1）自由落体加速度g（2）月球与地球的距离r（3）地球半径R（4）约为R的60倍（5）月球公转的周期T牛顿通过理论计算，验证了他的猜想。请你结合牛顿第二定律的知识，检验“月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”是同一种力。如果想检验这两个力的大小与距离的平方成反比，那么可以检验______；A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的因此，只要计算月球公转的加速度______，与重力加速度作比较，就可以检验“使月球绕地球运动的力”与“使菜果落地的力”遵循同样的规律：力的大小与距离的平方成反比。2．已知地球半径为R，地球表面和重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转影响，则地球的质量为___________，卫星环绕地球运行的第一宇宙速度为___________，若某卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，则卫星的轨道半径为___________。3．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，字宙飞船上备有以下实验仪器：（A）弹簧秤一个                （B）精确秒表一只；（C）天平一台（附砝码一套）    （D）物体一个为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知万有引力恒量G）。①绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_______。（物理量和字母，比如位移X）②着陆后测量所用的仪器为______（用仪器的字母序号表示），所测物理量为_________。③写出该星球质量M．星球半径R的表达式_________（用测量物理量的字母表示）提醒：写出必要的推导过程，同时注意字母的区分 4．人造地球同步卫星的运行周期与地球的自转周期_____（填“相同”或“不同”），它的线速度_____第一宇宙速度（填“大于”．“等于”或“小于”）。5．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。6．宇宙飞船（内有宇航员）绕地球做匀速圆周运动，地球的质量为M，宇宙飞船的质量为m，宇宙飞船到地球球心的距离为r，引力常量为G，宇宙飞船受到地球对它的万有引力F=______；飞船绕地球的线速度为______。7．一个登月者，只用一个弹簧秤和一个质量为m的砝码，估测出了月球的质量和密度，请写出表达式M=_________，=__________（月球半径已知为R）。 8．2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号”上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为r，月球的质量为M，万有引力常量为G，则在向上起飞阶段样品的惯性___________（选填“增大”． “不变”和“减小”），上升器在此环月轨道上运行周期为___________。9．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。10．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：A．弹簧测力计一个   B．精确秒表一只   C．天平一台（附砝码一套）   D．物体一个为测定该行星的密度，宇航员在绕行中进行了一次测量，依据测量数据可以求出密度.。（1）绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为________。（2）密度表达式：________（万有引力常量为G）11．已知地球半径为R，自转角速度为，地面的重力加速度为g，在赤道上空一颗相对地面静止的同步卫星离开地面的高度是___________（用以上三个量表示）。12．第一次通过计算揭示行星绕太阳运行的轨道是椭圆的科学家是_________，发现万有引力定律的科学家是___________。 13．某星球的质量约为地球质量的9倍，半径约为地球半径的一半，该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比____________。 14．2020年12月3日，嫦娥五号上升器成功从月球表面发射，这是我国首次实现地外天体起飞。已知地球半径为月球半径的k倍，地球表面的重力加速度是月球表面重力加速度的n倍，忽略天体自转的影响，则地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度的比值为_______15．设地球表面的重力加速度为g，物体在距地球表面（R是地球半径）处，由于地球的引力作用而产生的重力加速度为，则为____________。 16．2003年10月15日，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员___________（填杨利伟或刘洋）送入太空。这标志着中国成为世界上能够独立开展开展载人活动的国家。17．2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。两颗中子星合并前某时刻，相距约。在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，每秒转动12圈。其转速为地球自转转速的___________倍。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，可以估算出这一时刻两颗中子星的速率之和为___________。
 18．2020年7月31日，我国北斗全球卫星导航系统正式开通。我国的北斗导航卫星系统包含多颗地球同步卫星，北斗导航卫星系统建成以后，有助于减少我国对导航系统的依赖，由运行周期为3小时的卫星群组成，设北斗导航系统的同步卫星和导航卫星的轨道半径分别为和，线速度分别为和，则___________（填“大于”“小于”“等于”），___________。 
参考答案与试题解析1．【答案】B        【解析】【来源】甘肃省兰州市第二十八中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1] A．检验这两个力的大小与距离的关系，则应该用控制变量法，让距离变化，由于地球吸引月球的力和地球吸引苹果的力除了距离不一样外，月球和苹果的质量也不一样，A错误；B．月球公转万有引力提供向心力，即有地球表面物体重力等于万有引力，由黄金代换公式知联立解得B正确；CD．检验“月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”是同一种力，苹果在两个星球表面与要求不符，CD错误。故选B。[2]对于月球公转，万有引力提供向心力解得2．【答案】            【解析】[1]设一物体静止在地球表面，不考虑地球自转影响，物体受到的万有引力等于重力，则有解得[2]卫星环绕地球表面做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律可得将前面求得地球质量的表达式代入解得[3]卫星所需的向心力由万有引力提供，由牛顿第二定律可得又联立解得3．【答案】B    周期T    ACD    物体质量m，重力F    ，，推导过程见解析    【解析】[1][2][3][4][5]由重力等于万有引力可得万有引力作为向心力可得着陆后，弹簧测力计挂上质量为m的物体处于静止，可测得重力联立可得，，因而需要用秒表测绕行周期T，用天平质量m，用弹簧测力计测重力F。4．【答案】相同    小于    【解析】【来源】宁夏吴忠中学2019-2020学年高一（下）期末考试物理试题 【分析】【详解】[1]人造地球同步卫星的运行周期与地球的自转周期相同；[2]由于因同步卫星的轨道半径大于地球的半径，可知它的线速度小于第一宇宙速度。 5．【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。6．【答案】        【解析】【来源】湖南省邵阳市邵东创新实验学校2020-2021学年高二（上）期末物理试题（学考） [1]宇宙飞船受到地球对它的万有引力为[2]根据解得7．【答案】（F为弹簧秤测重力时的示数）    （F为弹簧秤测重力时的示数）    【解析】[1]用弹簧秤测物块的重力，假设示数为F，则月球表面的重力加速度为再利用公式解得[2]月球的密度为 8．【答案】不变            【解析】【来源】2021届上海市奉贤区高三（上）一模物理试题 [1]在向上起飞运动中，样品的质量大小不变，因此样品的惯性不变。[2]由月球引力提供向心力可得解得上升器在此环月轨道上运行周期为9．【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。10．【答案】B    周期T        【解析】(1)(2)[1][2][3]在地表附近，由重力等于万有引力则有宇宙飞船绕行星做圆周运动，万有引力等于向心力则有该行星的密度为联立解得由以上可知为测定该行星的密度ρ，需要测出宇宙飞船绕行星做圆周运动的周期T，需要用秒表B测周期。 11．【答案】【解析】根据万有引力提供向心力及黄金代换联立解得12．【答案】开普勒    牛顿    【解析】[1]开普勒通过分析第谷的数据，经计算得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆，即第一次通过计算揭示行星绕太阳运行的轨道是椭圆的科学家是开普勒；[2]万有引力定律是牛顿发现的。13．【答案】36：1【解析】在地球表面附近重力与万有引力近似相等，则有解得所以14．【答案】【解析】【来源】甘肃省酒泉市青海油田第一中学2020-2021学年高一（下）期中考试物理试题 [1]设物体在天体表面上，万有引力约等于重力，则有当物体在天体近地轨道上时，万有引力提供向心力，则有联立解得：；地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度的比值为15．【答案】25：1【解析】根据万有引力等于重力，列出等式所以地面的重力加速度为同理可得即则16．【答案】杨利伟【解析】【来源】河北省唐山市第十一中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 2003年10月15日，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。17．【答案】        【解析】【来源】2021届上海市杨浦区高三（下）等级考质量调研（二模）物理试题 [1]地球的转速为24h转一周，则中子星的转速是地球自转转速倍数为[2]根据v=rω可知v1=r1ωv2=r2ω解得v1+v2=（r1+r2）ω=Lω=2πnL=2π×12×4×105m/s=3.0144×107m/s18．【答案】1：2    4：1    【解析】[1][2]由万有引力提供卫星做圆周运动的向心力得又故由联立以上三式得