高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.3 飞出地球去课后作业题

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.3 飞出地球去课后作业题，共10页。
【特供】4.3飞出地球去优选练习一．填空题1．第一个准确测出万有引力常量的科学家是　      　，第一次通过计算揭示出行星绕太阳运动的轨道是椭圆的科学家是　           　．2．火星的半径是地球半径的一半，其质量是地球质量的，一宇航员的质量是72kg，则他在火星上所受的重力为　 　N．（地球表面的重力加速度取10m/s2） 3．天文学中把两颗距离比较近，又与其它星体距离比较远的星体叫做双星，双星的间距是一定的．设双星质量分别是m1．m2，球心间距为L．则质量为m1星体的运行的周期是　　   ，速度是　　    ． 4．如图示，以9.8m/s的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后垂直的撞在倾角为30°的斜面上，物体空中飞行的时间为　　      s． （ g取9.8m/s2） 5．为了充分利用地球自转的速度，人造卫星发射时，火箭都是从       向_______ （填东．南．西．北）发射。考虑这个因素，火箭发射场应建在纬度较低的地方较好，例如海南的文昌发射场。 6．一个u夸克的质量是7.1×10﹣30kg，两个夸克相距1.0×10﹣16m时万有引力为　     　N．（已知引力常量G=6.67×10﹣11N.m2/Kg2，结果保留两位有效数字）7．某卫星绕地球做匀速圆周运动，已知卫星v．T和轨道半径为R，则地球的质量M=　　       ．M=　　     ；已知某火星的质量M．半径为R．表面重力加速度g，火星第一宇宙速度v=　　     =　　        ． 8．地球同步卫星到地心的距离r可用质量M．地球自转周期T与引力常量G表示为r=　                           　． 9．有两颗人造卫星，它们的质量之比，轨道半径之比，则它们所受向心力大小之比            ；它们的运行速率之比         ；它们的向心加速大小之比             ；它们的周期之比      。10．火星的球半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，忽略火星的自转，如果地球上质量为60kg的人到火星上去，则此人在火星表面的质量是　    　kg，所受的重力是　         　N；在火星表面由于火星的引力产生的加速度是　         　m/s2；在地球表面上可举起60kg杠铃的人，到火星上用同样的力，可以举起质量　    　kg的物体．g取9.8m/s2． 11．若两颗人造地球卫星的周期之比为T1：T2=：1，则它们的轨道半径之比R1：R2=　     　，向心加速度之比a1：a2=　     　．12．在地球表面上周期准确的秒摆（周期为2秒），移到距离地面为nR0的高度处（R0为地球半径），该秒摆的周期　           　秒，此时为了让秒摆保持周期2秒不变，则需要　      　（“增长”，“减短”）摆长．13．有一宇宙飞船到了某行星上（该行星没有自转运动），以速度v接近行星赤道表面匀速飞行，测出运动的周期为T，已知引力常量为G，则可得：该行星的半径为　　   ；该行星的平均密度为　　      ． 14．已知地球质量是月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，地球上发射近地卫星的环绕速度为7.9km/s，那么在月球上发射一艘靠近月球表面运行的宇宙飞船，它的环绕速度为            ． 15．一物体在一星球表面时受到的吸引力为在地球表面所受吸引力的n倍，该星球半径是地球半径的m倍．若该星球和地球的质量分布都是均匀的，则该星球的密度是地球密度的　　     倍． 16．用卡文迪许扭秤做实验，小球球质量m1=0.01kg，大球质量m2=0.5kg，两球心间距为0.05m，两球的万有引力为　           　N.引力常量G=6.67×10﹣11 N.m2/kg2. 17．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；两卫星的角速度关系为ωA　     　ωB．两卫星的周期关系为TA　     　TB.（填“＞”．“＜”或“=”） 18．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度是          
参考答案与试题解析1．【答案】卡文迪许； 开普勒【解析】【考点】万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定【分析】明确有关天体运动的物理学史，知道牛顿发现了万有引力定律，但卡文迪许测出了引力常量．【解答】解：牛顿发现了万有引力定律，但卡文迪许通过实验准确测出了万有引力常量； 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； 故答案：卡文迪许； 开普勒．【点评】本题考查有关天体运动规律的发现历程以及科学家的主要贡献，要注意明确明确各位物理学家的主要贡献．  2．【答案】320【解析】【考点】万有引力定律及其应用．【分析】物体所含物质的多少叫做质量，质量是物体的属性，不随形状．状态．位置的改变而改变；根据万有引力等于重力结合万有引力定律表示出重力．根据行星和地球的质量．半径关系求出行星上的重力和地球上重力关系．【解答】解：根据万有引力等于重力得： =mg火星半径为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的．一个物体在此火星上的重力和地球上重力之比．所以火星表面的重力加速度为：g′=×10=m/s2质量是物体的属性，不随形状．状态．位置的改变而改变，在火星上其质量仍为72kg，在火星上重力是：G′=mg′=72×=320N．故答案为：320．【点评】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，再进行之比．　 3．【答案】，． 【解析】【考点】万有引力定律及其应用【分析】双星靠相互间的万有引力提供向心力，抓住角速度相等，向心力相等求出轨道半径之比，进一步计算轨道半径大小；据万有引力提供向心力计算出周期；最后根据v=求解线速度．【解答】解：设双星中质量为m1的天体轨道半径为r1，质量为m2的天体轨道半径为r2据万有引力定律和牛顿第二定律，得：…①…②r1+r2=L…③由①②③联立解得：，，再由：，得：运行的周期：T=质量为m1星体的线速度：=故答案为：，．【点评】解决本题的关键掌握双星模型系统，知道它们靠相互间的万有引力提供向心力，向心力的大小相等，角速度的大小相等． 4．【答案】．【解析】【考点】平抛运动【分析】物体以初速度9.8m/s水平抛出后做平抛运动，垂直撞在斜面上时，速度方向与斜面垂直，将速度进行分解，求出物体飞行的时间．【解答】解：由题物体做平抛运动，将速度分解成水平和竖直两个方向如图，则竖直分速度为vy=vxcotθ而物体在水平方向的分运动是匀速直线运动，竖直方向的分运动是自由落体运动，则有vx=v0，vy=gt，则得vy=v0cotθt=．故答案为：．【点评】本题是制约条件的平抛运动，关键要抓住物体垂直撞击斜面，反映了物体速度的方向，从而分解速度． 5．【答案】西  东【解析】试题分析：题目要求充分利用地球的自转，因为从空间看，地球是自西向东自转的，所以要充分利用自转的速度，在发射卫星时要沿着地球自转的方向发射卫星，即从西向东发射．由于要充利用自转的速度，所以在地球上发射卫星的地点，自转的线速度越大越好，根据v=rω可知，地球上各点自转的ω是一样的，那么需要更大的线速度则在自转半径最大的地方建立发射场就好，又因为地球是围绕地轴在转动的，转动半径随纬度的增加而减小，故要使发射时自转线速度最大，则自转半径最大，而自转半径最大处在赤道即纬度最低的地方。考点：卫星的发射；线速度名师点睛：主要考查地球的自转方向和自转半径，因为部分同学错误认为地球自转是围绕地心的，因而会得出错误结论。 6．【答案】【解析】【考点】万有引力定律及其应用．【分析】由万有引力公式代入数据可直接求出二者之间的万有引力【解答】解：由万有引力公式可得： =N故答案为：  7．【答案】，，，．【解析】考点： 万有引力定律及其应用；向心力．专题： 万有引力定律的应用专题．分析： 根据万有引力提供向心力，结合轨道半径和线速度或周期求出地球的质量．根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力求出火星的第一宇宙速度．解答： 解：根据得，地球的质量为：M=，或为：M=．根据，得，火星的第一宇宙速度为：v=，或为：v=．故答案为：，，，．点评： 解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1．万有引力提供向心力，2．万有引力等于重力，并能灵活运用．8．【答案】【解析】【考点】同步卫星．【分析】同步卫星与地球相对静止，因而与地球自转同步，根据万有引力提供向心力，即可求出相关的量．【解答】解：根据万有引力提供向心力，列出等式：=mr，r=故答案为：　 9．【答案】；；；【解析】试题分析：，人造卫星质量之比是，而轨道半径之比是，它们的向心力之比是；，，轨道半径之比是，所以它们的线速度之比是；，轨道半径之比是，所以它们的向心加速度之比是；，轨道半径之比是，所以它们的周期之比是；考点：人造卫星的加速度．周期和轨道的关系【名师点睛】解决本题的关键知道两人造卫星靠万有引力提供圆周运动的向心力，掌握线速度．角速度．加速度．周期与轨道半径的关系。 10．【答案】60，235.2，3.92，150． 【解析】【考点】万有引力定律及其应用；共点力平衡的条件及其应用【分析】1．质量是之物质的多少，是物体的固有属性，无论何时何地质量都不变．11．【答案】2：1，1：4．【解析】【考点】人造卫星的加速度．周期和轨道的关系．【分析】人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列式，得到卫星的周期．加速度与轨道半径的关系，再求解即可．【解答】解：根据万有引力提供向心力得：G=mR=ma得 T=2πR，a=R由题，T1：T2=：1，代入T=2πR，解得：R1：R2=2：1再由a=R得：a1：a2=1：4故答案为：2：1，1：4．  12．【答案】2（n+1），减短【解析】【考点】单摆周期公式．【专题】单摆问题．【分析】将秒摆移到距离地面为nR0的高度处（R0为地球半径），重力加速度发生了变化，则单摆的周期也发生了变化，根据万有引力等于重力，求出重力加速度变为原来的几倍，再根据单摆的周期公式，得出周期变为原来的几倍【解答】解：根据G=mg，g=，知移到距离地面为nR0的高度处（R0为地球半径），r是地球的半径的（n+1）倍，则g′变为原来的倍，再根据单摆的周期公式T=2s，知周期变为原来的（n+1）倍．所以秒摆的周期变为2（n+1）秒．根据周期公式T=2π故需要减短．故答案为：2（n+1），减短【点评】解决本题的关键掌握万有引力等于重力这一理论以及知道单摆的周期公式  13．【答案】；．【解析】【考点】万有引力定律及其应用【分析】飞船绕行星做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，知道该飞船的轨道半径与行星半径近似相等，由圆周运动知识展开讨论即可．【解答】解：根据周期与线速度的关系T=，可得行星的半径：R=．万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m，解得行星的质量：M=．该行星的平均密度为 ρ==故答案为：；．【点评】知道圆周运动的线速度与周期的关系，能根据万有引力提供圆周运动向心力推导出描述圆周运动物理量的关系，掌握基本知识是解决问题的关键． 14．【答案】1.7km/s．【解析】考点：人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；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：根据卫星在星球表面附近做匀速圆周运动的速度即为环绕速度，由万有引力提供向心力，列式进行求解．解答：解：近地卫星的向心力由地球的万有引力提供，则：G=m，得：v地=同理，“近月卫星”的向心力由月球的万有引力提供，得：v月=所以==则得：v月=v地=km/s=1.7km/s故答案为：1.7km/s．点评：本题是卫星类型，关键要建立卫星运动的模型，根据万有引力提供向心力，得到环绕速度的表达式．15．【答案】【解析】【考点】万有引力定律及其应用【分析】根据万有引力公式求出质量之比，再根据ρ=即可求解．【解答】解：根据题意可得：G①=②解得：=nm2该星球的平均密度ρ星=地球的平均密度ρ地=解得：=故答案为：【点评】本题主要考查了万有引力公式及密度公式的直接应用，注意公式的变化，难度适中． 16．【答案】1.334×10﹣10【解析】考点： 万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定.专题： 万有引力定律的应用专题.分析： 根据牛顿的万有引力定律F=，即可求解.解答： 解：根据牛顿的万有引力定律F=，小球球质量m1=0.01kg，大球质量m2=0.5kg，两球心间距为0.05m时的万有引力F代入数据，F=N解得F=1.334×10﹣10N.故答案为：1.334×10﹣10点评： 单位制是由基本单位和导出单位组成的，在国际单位制中，除了七个基本单位之外，其他物理量的单位都是导出单位，可以由物理公式推导出来.此题只需要应用万有引力定律进行计算后比较即可，17．【答案】＜，＜，＞.【解析】考点： 人造卫星的加速度．周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用.专题： 人造卫星问题.分析： 根据万有引力提供向心力得出线速度．角速度．周期与轨道半径的关系式，从而进行比较.解答： 解：根据得，v=，，T=，因为rA＞rB，则vA＜vB，ωA＜ωB，TA＞TB.故答案为：＜，＜，＞.点评： 解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一重要理论，并能灵活运用，知道线速度．角速度．周期与轨道半径的关系.18．【答案】【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：根据万有引力提供圆周运动向心力可以由地球表面的重力加速度和地球半径和引力常量求得地球质量，再根据密度公式求得地球的密度．解答：解：在地球表面重力与万有引力相等有：可得地球的质量M=根据密度公式有地球的密度=故答案为：点评：计算地球的质量一是根据表面的重力与万有引力相等，二是万有引力提供圆周运动向心力来求，注意求密度是要掌握球的体积公式．