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2019-2020年高中物理 6.2《太陽(yáng)與行星間的引力》課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1．在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)與行星間引力的過(guò)程中，得出太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式后推出行星對(duì)太陽(yáng)的引力表達(dá)式，這是一個(gè)很關(guān)鍵的論證步驟，這一步驟采用的論證方法是(　　) A．研究對(duì)象的選取 B．理想化過(guò)程 C．類(lèi)比方法 D．等效的思維方法 【解析】　太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式F∝，被吸引的物體為行星，其質(zhì)量為m.行星對(duì)太陽(yáng)的引力和太陽(yáng)對(duì)行星的引力是同性質(zhì)的力，行星對(duì)太陽(yáng)引力的表達(dá)式與太陽(yáng)對(duì)行星引力的表達(dá)式應(yīng)有相同的形式．如果被吸引的物體是太陽(yáng)且質(zhì)量為M，則行星對(duì)太陽(yáng)引力的表達(dá)式應(yīng)為F′∝，這一論證過(guò)程是類(lèi)比論證過(guò)程． 【答案】　C 2．關(guān)于太陽(yáng)與行星間的引力，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．由于地球比木星離太陽(yáng)近，所以太陽(yáng)對(duì)地球的引力一定比對(duì)木星的引力大 B．行星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，在從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受引力變小 C．由F＝G可知G＝，由此可見(jiàn)G與F和r2的乘積成正比，與M和m的乘積成反比 D．行星繞太陽(yáng)的橢圓軌道可近似看做圓形軌道，其向心力來(lái)源于太陽(yáng)對(duì)行星的引力 【解析】　由F＝，太陽(yáng)對(duì)行星的引力大小，與m、r有關(guān)，對(duì)同一行星，r越大，F(xiàn)越小，B正確，對(duì)不同行星，r越小，F(xiàn)不一定越大，還要由行星質(zhì)量決定，A錯(cuò)誤，公式中G為比例系數(shù)，是一常量，與F、r、M、m均無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤，通常的研究中，行星繞太陽(yáng)的橢圓軌道近似看做圓形軌道，向心力由太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供，D正確． 【答案】　BD 3．關(guān)于太陽(yáng)與行星間引力F＝的下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．公式中的G是比例系數(shù)，是人為規(guī)定的 B．這一規(guī)律是根據(jù)開(kāi)普勒定律和牛頓第三定律推出的 C．太陽(yáng)與行星間的引力是一對(duì)平衡力 D．檢驗(yàn)這一規(guī)律是否適用于其他天體的方法是比較觀測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性 【解析】　公式F＝中G是比例系數(shù)，與太陽(yáng)、行星均無(wú)關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，不是人為規(guī)定的，A錯(cuò)誤．該公式由開(kāi)普勒定律和牛頓第三定律推出，適用于任何兩個(gè)物體間，檢驗(yàn)方法是比較觀測(cè)結(jié)果與推理結(jié)果的吻合性，B、D正確．太陽(yáng)與行星間的引力是一對(duì)作用力與反作用力，C錯(cuò)誤． 【答案】　BD 4．蘋(píng)果落向地球，而不是地球向上運(yùn)動(dòng)碰到蘋(píng)果，發(fā)生這個(gè)現(xiàn)象的原因是(　　) A．蘋(píng)果質(zhì)量小，對(duì)地球的引力小，而地球質(zhì)量大，對(duì)蘋(píng)果引力大造成的 B．地球?qū)μO(píng)果有引力，而蘋(píng)果對(duì)地球無(wú)引力造成的 C．蘋(píng)果與地球間的引力是大小相等的，由于地球質(zhì)量極大，不可能產(chǎn)生明顯的加速度 D．以上說(shuō)法都不對(duì) 【解析】　地球?qū)μO(píng)果的引力和蘋(píng)果對(duì)地球的引力是一對(duì)作用力和反作用力，總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上，所以A、B錯(cuò)誤．因?yàn)樘O(píng)果質(zhì)量相對(duì)地球很小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，落回了地球且產(chǎn)生明顯的加速度，地球質(zhì)量大，不能產(chǎn)生明顯加速度，所以C正確． 【答案】　C 5．根據(jù)開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)知：太陽(yáng)對(duì)行星的引力F∝，行星對(duì)太陽(yáng)的引力F′∝，其中M、m、r分別為太陽(yáng)、行星質(zhì)量和太陽(yáng)與行星間的距離，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．由F∝和F′∝知FF′＝mM B．F和F′大小相等，是作用力與反作用力 C．F和F′大小相等，是同一個(gè)力 D．太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 【解析】　F′和F大小相等、方向相反是作用力和反作用力，太陽(yáng)對(duì)行星的引力是行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故正確答案為B、D. 【答案】　BD 6．在探究太陽(yáng)與行星間的引力的思考中，屬于牛頓的猜想的是(　　) A．使行星沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，需要一個(gè)指向圓心的向心力，這個(gè)力就是太陽(yáng)對(duì)行星的吸引力 B．行星運(yùn)動(dòng)的半徑越大，其做圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)周期越大 C．行星運(yùn)動(dòng)的軌道是一個(gè)橢圓 D．任何兩個(gè)物體之間都存在太陽(yáng)和行星之間存在的這種類(lèi)型的引力 【解析】　牛頓認(rèn)為任何方式變速度都需要力(這種力存在于任何兩物體之間)，行星沿圓或橢圓運(yùn)動(dòng)，需要指向圓心或橢圓焦點(diǎn)的力，這個(gè)力是太陽(yáng)對(duì)它的引力．D選項(xiàng)不屬于探究太陽(yáng)與行星引力的猜想． 【答案】　A 7．隕石落向地球(如圖)是因?yàn)?　　) A．隕石對(duì)地球的引力遠(yuǎn)小于地球?qū)﹄E石的引力，所以隕石才落向地球 B．隕石對(duì)地球的引力和地球?qū)﹄E石的引力大小相等，但隕石的質(zhì)量小，加速度大，所以隕石改變運(yùn)動(dòng)方向落向地球 C．太陽(yáng)不再吸引隕石，所以隕石落向地球 D．隕石是受到其他星球斥力作用落向地球的 【解析】　兩個(gè)物體間的引力是一對(duì)作用力與反作用力，它們的大小相等，且在任何情況下都存在，故選項(xiàng)A、C、D不正確．隕石落向地球是由于隕石的質(zhì)量和地球相比小得多，故運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變且加速度大，選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 8．已知太陽(yáng)的質(zhì)量M＝2.01030 kg，地球的質(zhì)量m＝6.01024 kg，太陽(yáng)與地球相距r＝1.51011 m，(比例系數(shù)G＝6.6710－11 Nm2/kg2)求： (1)太陽(yáng)對(duì)地球的引力； (2)地球?qū)μ?yáng)的引力． 【答案】　(1)3.561022 N　(2)3.561022 N 能力提升 1．把行星運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)以后，開(kāi)普勒第三定律可寫(xiě)為T(mén)2＝，則可推得(　　) A．行星受太陽(yáng)的引力為F＝k B．行星受太陽(yáng)的引力都相同 C．行星受太陽(yáng)的引力為F＝ D．質(zhì)量越大的行星受太陽(yáng)的引力一定越大 【解析】　太陽(yáng)對(duì)行星的引力提供行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則F＝m，又v＝，結(jié)合T2＝，可得F＝，故C正確． 【答案】　C 2．人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星所受地球的引力F與軌道半徑r的關(guān)系是(　　) A．F與r成正比 B．F與r成反比 C．F與r2成正比 D．F與r2成反比 【解析】　由F＝G知，F(xiàn)與r2成反比，故只有D正確． 【答案】　D 3．2009年2月11日，俄羅斯的“宇宙2251”衛(wèi)星和美國(guó)的“銥33”衛(wèi)星在西伯利亞上空約805 km處發(fā)生碰撞．這是歷史上首次發(fā)生的完整在軌衛(wèi)星碰撞事件．碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的大量碎片可能會(huì)影響太空環(huán)境．假定有甲、乙兩塊碎片，繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓，甲的運(yùn)行速率比乙的大，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．甲的運(yùn)行周期一定比乙的長(zhǎng) B．甲距地面的高度一定比乙的高 C．甲的向心力一定比乙的小 D．甲的加速度一定比乙的大 【解析】　根據(jù)＝m，可得v＝ ，甲的速率大，甲碎片的軌道半徑小，故B錯(cuò)；根據(jù)＝mr2，可得T＝2π ，甲碎片的軌道半徑小，可知甲的周期小，故A錯(cuò)；由于兩碎片的質(zhì)量未知，無(wú)法判斷向心力的大小，故C錯(cuò)；根據(jù)＝ma，可得＝a，甲碎片的軌道半徑小，可知甲的加速度比乙大，故D對(duì)． 【答案】　D 4．一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上．已知萬(wàn)有引力常量G，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對(duì)天體表面的壓力恰好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為(　　) A. B. C. D. 【解析】　由萬(wàn)有引力提供向心力得：G＝mr2 而M＝ρπR3，r＝R，解得T＝，故正確答案為D. 【答案】　D 5．一探月衛(wèi)星在地月轉(zhuǎn)移軌道上運(yùn)行，某一時(shí)刻正好處于地心和月心的連線上，衛(wèi)星在此處所受地球引力與月球引力之比為4：1.已知地球與月球的質(zhì)量之比約為81：1，則該處到地心與到月心的距離之比約為_(kāi)_______． 【解析】　設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，探月衛(wèi)星的質(zhì)量為m′.某一時(shí)刻探月衛(wèi)星處于地心和月心的連線上，衛(wèi)星距離地心的距離為R，距離月心的距離為r.太陽(yáng)與行星間的引力公式F＝G同樣適用于該處，所以有：地球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力F地＝G，月球?qū)μ皆滦l(wèi)星的引力F月＝G.由題意知＝，＝，聯(lián)立以上各式，容易解得＝. 【答案】　9：2 6. 火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可以近似看做為同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知火星的軌道半徑r火＝1.51011 m，地球的軌道半徑r地＝1.01011 m，從如圖所示的火星與地球相距最近的時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，估算火星再次與地球相距最近需多少地球年？(保留兩位有效數(shù)字) 【解析】　設(shè)行星質(zhì)量為m，太陽(yáng)質(zhì)量為M，行星與太陽(yáng)的距離為r， 有：G＝mr，故T2＝r3 地球的周期T地＝1年，2＝3 火星的周期T火＝ T地 ＝ 1年＝1.8年 設(shè)經(jīng)時(shí)間t兩星又一次距離最近，根據(jù)θ＝ωt 則兩星轉(zhuǎn)過(guò)的角度之差θ地－θ火＝t＝2π t＝＝＝年＝2.3年． 【答案】　2.3年