教科版必修2《萬有引力定律的應(yīng)用》課時作業(yè)含答案解析

1、AGMBGM教科版必修2萬有引力定律的應(yīng)用課時作業(yè)含答案解析一、選擇題1設(shè)太陽質(zhì)量為M，某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T，軌道可視作半徑為r的圓已知萬有引力常量為G，則描述該行星運動的上述物理量滿足()42r342r2T2T2CGM42r2T34r3DGMT2解析：選A對行星有：m2r，故GMGMm4242r3r2TT2，選項A正確ABCDMmMmmv212科學家在研究地月組成的系統(tǒng)時，從地球向月球發(fā)射激光，測得激光往返時間為t，若已知萬有引力常量為G，月球繞地球運動(可視為勻速圓周運動)的周期為T，光速為c，地球到月球的距離遠大于它們的半徑則可求出地球的質(zhì)量為()2c3t32c3t32GT24GT2

2、42c3t3162c3t3GT2GT2ctMm22c3t3.由G)2得地球質(zhì)量M2GT2解析：選A月球繞地球運動的軌道半徑r2r2mr(T，選項A正確3已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為()A3.5km/sB5.0km/sC17.7km/sD35.2km/sv2得，對于地球表面附近的航天器有：Gr解析：選A由Gr2mrr2，對于火星表面附近的航天Mmmv22r2r器有：G1r10，由題意知MM、r2，且v17.9km/s，聯(lián)立以上各式得v23.5km/s，選項A的運行軌道均可視為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為R1

3、、R2，線速度大小分別為v1、v2.則v1等于()R3R2R32R1R1R1R2所以v1，故選項B正確，選項A、C、D錯誤正確42011年11月3日，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神舟九號”交會對接變軌前和變軌完成后“天宮一號”v2ABR2RC2D2Mmmv2GM2R得線速度v解析：選B“天宮一號”運行時所需的向心力由萬有引力提供，根據(jù)GRR，v2R15“嫦娥二號”衛(wèi)星環(huán)月飛行的高度距離月球表面100km，所探測到的有關(guān)月球的數(shù)據(jù)比環(huán)月飛行高度為200km的“嫦娥一號”更加詳實若兩顆衛(wèi)星環(huán)月飛行均可視為勻速圓周

4、運動，飛行軌道如圖所示則()A“嫦娥二號”環(huán)月飛行的周期比“嫦娥一號”更小B“嫦娥二號”環(huán)月飛行的線速度比“嫦娥一號”更小C“嫦娥二號”環(huán)月飛行時角速度比“嫦娥一號”更小Gm月Gm月解析：選A由T可知，A正確；由v可知B錯誤；由可知，C錯Gm月誤；由a可知，D錯誤B地球的向心力變?yōu)榭s小前的解析：選BC天體的密度不變，天體直徑縮小到原來的一半，則太陽和地球的質(zhì)量都減小為原來的，2，因此周期不變，選項C正確由G2mv，運行速度與軌道半徑的平方根成反比，并非與離地高度的平方根成反比，故B錯R2RRD“嫦娥二號”環(huán)月飛行時向心加速度比“嫦娥一號”更小42r32rTr3v2r6假設(shè)太陽系中天體的密度不變

5、，天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半，地球繞太陽公轉(zhuǎn)近似為勻速圓周運動，則下列物理量變化正確的是()A地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半116C地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期與縮小前的相同D地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期變?yōu)榭s小前的一半181Mm1Mm42又公轉(zhuǎn)半徑變?yōu)樵瓉淼?，由FGr2可知，向心力減小為原來的16，選項B正確由Gr2mT2r，得Tr3GM7地球“空間站”正在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌道上運行，其離地高度為同步衛(wèi)星離地高度的十分之一，且運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致關(guān)于該“空間站”說法正確的有()A運行的加速度一定等于其所在高度處的重力加速度B運行的速度等于同步衛(wèi)星運行速度的10倍C站在地球赤道上的人觀察到

6、它向東運動D在“空間站”工作的宇航員因受力平衡而在其中懸浮或靜止v2解析：選AC空間站運動的加速度和其所在位置的重力加速度均由其所受萬有引力提供，故A正確；MmGMRRRMm2R2mT2RT2RGM誤；由GR，所以空間站運行周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期，故C正確；空間站宇航員所受萬有引力完全提供向心力，處于完全失重狀態(tài)，D錯誤8根據(jù)觀測，某行星外圍有一模糊不清的環(huán)，為了判斷該環(huán)是連續(xù)物還是衛(wèi)星群，測出了環(huán)中各層的線速度v的大小與該層至行星中心的距離R.則以下判斷中正確的是()A若v與R成正比，則環(huán)是連續(xù)物B若v與R成反比，則環(huán)是連續(xù)物C若v2與R成反比，則環(huán)是衛(wèi)星群D若v2與R成正比，則環(huán)是衛(wèi)星群解

7、析：選AC若該環(huán)為連續(xù)物，則環(huán)的角速度與行星相同，由vR可知，v與R成正比，A正確；v2GMmGM若該環(huán)為衛(wèi)星群，則有：m，得：v2，v2與R成反比，C正確9.經(jīng)長期觀測發(fā)現(xiàn)，A行星運行的軌道半徑為R0，周期為T0但其實際運行的軌道與圓軌道總存在一些偏離，且周期性地每隔t0時間發(fā)生一次最大的偏離如圖所示，天文學家認為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外側(cè)還存在著一顆未知行星B，則行星B運動的軌道半徑為()ARR03t20t0T02BRR0t20t0T0CRR03t0t0T02DRR032t0t0T022t0T0R30R3t20周期為T、軌道半徑為R，則有t0t02，所以T.由開普勒第三定律得22，

8、RR0解析：(1)因為天宮一號的運行軌道被看作圓軌道，萬有引力充當向心力，所以：Gm(Rh)()2M.答案：(1)(2)22h得M42h3.的方法：同步衛(wèi)星繞地球做圓周運動，由G2mT22(Rh)得M42Rh3.GmTGT22Rh2由G2mT2r得出MrGT21mm月42Gm月解析：選A行星發(fā)生最大偏離時，A、B行星與恒星在同一直線上且位于恒星同一側(cè)，設(shè)行星B的運行3T0TT0Tt0T0t0T02所以選項A正確二、非選擇題10天宮一號與隨后發(fā)射的神舟系列飛船在太空完成交會對接，實現(xiàn)了中國載人航天工程的一個新的跨越天宮一號的運行周期為T，距地面的高度為h，已知地球半徑為R，萬有引力常量為G.若將

9、天宮一號的運行軌道看作圓軌道，求：(1)地球質(zhì)量M；(2)地球的平均密度Mm2Rh2T42Rh3GT2(2)地球的平均密度M3Rh3VGT2R342Rh33Rh3GT2GT2R311已知引力常量G，地球半徑R，月心和地心之間的距離r，同步衛(wèi)星距地面的高度h，月球繞地球的運轉(zhuǎn)周期T1，地球的自轉(zhuǎn)周期T2，地球表面的重力加速度g.某同學根據(jù)以上條件，提出一種估算地球質(zhì)量MMm2hGT2(1)請判斷上面的結(jié)果是否正確，并說明理由如不正確，請給出正確解法和結(jié)果(2)請根據(jù)已知條件再提出兩種估算地球質(zhì)量的方法并解得結(jié)果解析：(1)上面結(jié)果是錯誤的，地球的半徑R在計算過程中不能忽略正確的解法和結(jié)果是：Mm

10、2(2)法一：月球繞地球做圓周運動Mm242r3.1法二：地面重力近似等于萬有引力MmgR22mg得MG由GR.答案：見解析12.月球自轉(zhuǎn)一周的時間與月球繞地球運行一周的時間相等，都為T0.我國的“嫦娥二號”探月衛(wèi)星成功進入繞月運行的“極月圓軌道”，這一圓形軌道通過月球兩極上空，距月球表面的高度為h.若月球質(zhì)量為m月，月球半徑為R，引力常量為G.(1)求“嫦娥二號”繞月運行的周期(2)在月球自轉(zhuǎn)一周的過程中，“嫦娥二號”將繞月運行多少圈？(3)“嫦娥二號”攜帶了一臺CCD攝像機(攝像機拍攝不受光照影響)，隨著衛(wèi)星的飛行，攝像機將對月球表面進行連續(xù)拍攝要求在月球自轉(zhuǎn)一周的時間內(nèi)，將月面各處全部拍攝下來，攝像機拍攝時拍攝到的月球表面寬度至少是多少？解析：(1)“嫦娥二號”軌道半徑rRh由Gr2mT2r可得