2021_2022年新教材高中物理第4章万有引力定律及航天2_3万有引力定律的应用人类对太空的不懈探索课时练习含解析鲁科版必修2.doc

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1、万有引力定律的应用　人类对太空的不懈探索　　　　　　　　　　(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)1.在距地球2545光年的恒星“开普勒-90”周围，发现了其第8颗行星“开普勒90i”。它绕“开普勒-90”公转的周期约为地球绕太阳公转周期的，而其公转轨道半径约为地球公转轨道半径的。则“开普勒-90”的质量与太阳质量的比值约为(　　)A.1∶5　　　B.1∶4　　　C.1∶1　　　D.2∶1【解析】选C。行星绕恒星运动，万有引力提供向心力，则：G=mr，解得：M=，所以恒星“开普勒-90”的质量为：M1=，同理太阳的质量

2、为：M2=。所以有=·=·≈1∶1，故C正确，A、B、D错误。2.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，则可以用下列哪一式来估算地球的平均密度(　　)A.B.C.D.【解析】选A。根据在地球表面万有引力等于重力有：=mg，解得：M=，所以ρ==。3.若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某星球的质量是地球质量的6倍，半径是地球半径的1.5倍，则这颗星球上的第一宇宙速度约为(　　)A.16km/sB.32km/s-8-C.4km/sD.2km/s【解析】选A。设地球质量为M，则某星球质量为6M，地球半径为r，则某星球半径为1.

3、5r。万有引力提供圆周运动的向心力得：G=m卫星在圆轨道上运行时的速度公式有：v=代入地球和某星球的各物理量v地球=v星球=得v星球=2v地球=16km/s，故A正确，B、C、D错误。【加固训练】　　如图所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿曾设想在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面而成为人造卫星了，这个足够大的速度至少为(不计空气阻力)(　　)A.340m/s　　　　　　　　B.7.9km/sC.11.2km/sD.3.0×108m/s-8-【解析】选B。当物体的速

4、度大到向心力恰好等于地球的万有引力时，物体就能成为地球的卫星而不落到地球上，这个足够大的速度就是地球的第一宇宙速度，大小是7.9km/s，B正确。4.北京时间2019年4月10日21点，人类首张黑洞照片发布了，在包括中国上海在内的六地同时召开新闻发布会，向全球宣布了这一项重大成果，连光也不能逃逸进入太空的天体叫黑洞。关于黑洞的说法正确的是(　　)A.黑洞的第一宇宙速度大于光速B.黑洞的第一宇宙速度等于光速C.黑洞的第二宇宙速度大于光速D.黑洞的第二宇宙速度小于光速【解析】选C。黑洞是指密度极大的天体。它的逃逸速度(黑洞的第二宇宙速度)大于光速，也

5、就是说连光都不能从黑洞的引力场逃逸出来。故C正确，A、B、D错误。5.已知引力常量G，月球中心到地球中心的距离R和月球绕地球运行的周期T。则仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有(　　)A.月球的质量B.地球的质量C.地球的半径D.地球的密度【解析】选B。月球所受万有引力等于向心力，即：=m，可得地球质量M=，上式中月球质量m已约去，故无法求出月球质量，那也无法求月球绕地球运行向心力的大小，月球与地球间的距离不知道，故地球半径也求不出，故A、C、D均错误。6.若某一系外行星的半径为R，公转半径为r，公转周期为T，宇宙飞船在以系外行星中心为圆心，半

6、径为r1的轨道上绕其做圆周运动的周期为T1，不考虑其他星球的影响。(已知地球的公转半径为R0，公转周期为T0)则有(　　)-8-A.=B.=C.该系外行星表面重力加速度为D.该系外行星的第一宇宙速度为【解析】选D。开普勒第三定律适用条件是对应于同一颗中心天体运行的卫星，系外行星、宇宙飞船、地球做圆周运动的中心天体均不同，故A、B错误；万有引力提供向心力，对宇宙飞船而言：G=m()2r1=mg，解得：g=，故C错误；对系外行星而言：G=m0，解得：v1=，故D正确。二、计算题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明

7、单位)7.(12分)我国先后发射的“嫦娥一号”和“嫦娥二号”探月卫星，“嫦娥二号”卫星离月球表面更近。假设“嫦娥二号”卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为多少？【解析】设地球的质量为m1，月球的质量为m2，地球半径为R1，月球半径为R2。对于近地卫星，由G=m得卫星绕地运行的速率v1=-8-其中v1=7.9km/s同理卫星绕月运行的速率v2=联立解得v2≈1.8km/s。答案：1.8km/s8.(12分)为了研究太阳演化进

8、程，需知道目前太阳的质量M。已知地球半径R=6.4×106m，地球质量m=6×1024kg，日地中心的距离r=1.5×1011m，地球公