2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题9.doc

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第六章　万有引力与航天
第二、三节　太阳与行星间的引力　万有引力定律

第二、三节　太阳与行星间的引力　万有引力定律

哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球”，那么是什么原因使行星绕太阳运动呢？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡尔都提出过自己的解释．然而，只有牛顿才给出了正确的解释……

1．知道行星绕太阳运动的原因及行星绕太阳做圆周运动的向心力来源．
2．了解万有引力定律的发现过程，会用其公式解决有关问题，注意公式的适用条件．
3．知道万有引力常量的测定方法及其在物理学上的重要意义．

1．太阳与行星间的引力．
(1)太阳对行星的引力．
假设行星以太阳为圆心做匀速圆周运动，那么太阳对行星的引力就为做匀速圆周运动的行星提供向心力．
①设行星的质量为m，线速度为v，行星到太阳的距离为r，太阳的质量为M.由向心力公式F＝mr和开普勒第三定律＝k，得F＝4π2k·.
②这表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，即F∝．
(2)行星对太阳的引力．

如图所示，太阳对行星的引力F与行星的质量成正比，即与受力物体的质量成正比．由牛顿第三定律知，太阳吸引行星，则行星也必然吸引太阳，且吸引力应该与太阳质量M成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，即F′∝．
(3)太阳与行星间的引力．
①太阳与行星之间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即F∝，写成公式就是F＝G.
②太阳与行星间引力的方向沿二者的连线．
2．月一地检验．
(1)牛顿的思考：太阳对地球的引力、地球对月球的引力以及地球对地面上物体的引力都是同一种性质的力，其大小可由公式F＝G计算．
(2)月—地检验：如果猜想正确，月球在轨道上运动的向心加速度与地面重力加速度的比值，应该等于地球半径平方与月球轨道半径平方之比，即.
(3)检验的过程：
①理论分析：设地球半径为r地，地球和月球间距离为r地月．

②天文观测

(4)检验的结果：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力，遵从相同的规律．
3．万有引力定律．
(1)内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的平方成反比．
(2)公式：F＝G．
(3)引力常量：英国物理学家卡文迪许较准确地得出了G的数值，现在通常取G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

物理中常用的思想方法
一、常用方法
1．理想化模型法．
在研究物理问题时，忽略次要因素，关注主要因素，根据实际物体或实际过程抽象出来理想化模型，是中学物理中用的一种方法，前面接触的质点、匀速直线运动等都是理想化模型．
2．类比法．
由一类事物所具有的某种属性，推测出与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法．在引入一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，经常用到类比法．
3．等效法．
在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的问题的一种方法．等效法可分为等效原理、等效概念、等效方法、等效过程等．
4．控制变量法．
物理中对于多因素的问题，常常采用控制因素的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题．每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对问题的影响．
二、典例剖析
　有一质量为M、半径为r，密度均匀的球体，在距离球心O为2r的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体，如图所示，求剩下部分对m的万有引力F为多大？

点拨：仔细观察球体挖去部分及完整球体的形状特点，可知，完整部分与质点m以及挖去部分与质点m间万有引力均可用公式计算，由此联想到利用等效割补的方式先将剩余部分还原为完整体，计算出万有引力，然后计算出割去部分与质点m间的万有引力，两者之差即为所求．
解析：设被挖小球的质量为M′，其球心到质点间的距离为r′.
由题意，知M′＝，r′＝r.
由万有引力定律，得F1＝G＝，
F2＝G＝G＝，
所以剩下部分对m的万有引力为F＝F1－F2＝.
答案：

1．太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力大小(D)
A．与行星距太阳间的距离成正比
B．与行星距太阳间的距离成反比
C．与行星运动的速率的平方成正比
D．与行星距太阳的距离的平方成反比
2．已知地球半径为R，将一物体从地面移到离地高为h处时，物体所受万有引力减少到原来的四分之一，则h为(A)
A．R　　　　　　　　　B．2R
C.R D．(－1)R
3．如图所示，两球间距离为r，而球质量分布均匀，大小分别为m1、m2，则两球间的万有引力的大小为(D)

A．G B．G
C．G D．G
4．两个大小相同、用同种材料制成的均匀球体紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若用上述同种材料制成的两个半径为原来球半径2倍的小球靠在一起，它们之间的万有引力为(球的体积公式为V＝πr3，r为球的半径)(D)
A．4F B.F
C.F D．16F

一、选择题
1．太阳对行星的引力与行星对太阳的引力大小相等，其依据是(C)
A．牛顿第一定律
B．牛顿第二定律
C．牛顿第三定律
D．开普勒第三定律
2．在万有引力定律的公式F＝中，r是(AC)
A．对行星球绕太阳运动而言，是指运行轨道的半径
B．对地球表面的物体与地球而言，是指物体距离地面的高度
C．对两个均匀球而言，是指两个球心间的距离
D．对人造地球卫星而言，是指卫星到地球表面的高度
解析：公式中的r对星球之间而言，是指运行轨道的半径，A对；对地球表面的物体与地球而言，是指物体到地球球心的距离，B错；对两个均匀球而言，是指两个球心间的距离，C对；对人造地球卫星而言，是指卫星到地球球心的距离，D错．
3．甲、乙两个质点间的万有引力大小为F，若甲物体的质量不变，乙物体的质量增加到原来的2倍，同时，它们之间的距离减为原来的1/2，则甲、乙两个物体的万有引力大小将变为(C)
A．F　　　　　　　 　B．F/2
C．8F D．4F
4．一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是它在地球上所受万有引力的(C)
A.倍 B.倍
C．2倍 D．4倍
解析：F地＝，F引＝＝GM0m/＝
2＝2F地．
5．在离地面高度等于地球半径的地方，重力加速度的大小是地球表面处的(D)
A．2倍 B．1倍
C.倍 D.倍
解析：由mg＝G知，g∝，则有g0∝，g′∝，当h＝R时，g′＝g0.
6．紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为16 km.若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体．小行星的密度与地球相同．已知地球半径R＝6 400 km，地球表面重力加速度为g，这个小行星表面的重力加速度为(B)
A．400g B.g
C．20g D.g
解析：由g＝和M＝ρπR3，可得ρ＝，由题意得＝，所以g′＝g＝g.
7．在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道．已知太阳质量约为月球质量的2.7×107倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍．关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是(AD)
A．太阳引力远大于月球引力
B．太阳引力与月球引力相差不大
C．月球对不同区域海水的吸引力大小相等
D．月球对不同区域海水的吸引力大小有差异
解析：根据F＝G，可得＝，代入数据可知，太阳的引力远大于月球的引力，则A正确，B错误；由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异，则D正确，C错误．
8．把行星运动近似看成匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T2＝，则可推得(C)
A．行星受太阳的引力为F＝k
B．行星受太阳的引力都相同
C．行星受太阳的引力为F＝
D．质量越大的行星受太阳的引力一定越大
二、非选择题
9．人造卫星在其轨道上受到的地球引力是它在地球表面上所受引力的一半，那么此人造卫星的轨道离地表的高度是地球半径的______倍；如果人造卫星的轨道半径r＝2R0(R0是地球半径)，则它的向心加速度a0＝________m/s2(g取9.8 m/s2)．
解析：已知＝＝，又因为g＝，所以＝＝，解得h＝(－1)R0.
当r＝2R0时，卫星的向心加速度即为此时的重力加速度，所以＝，g取9.8 m/s2，得a0＝2.45 m/s2.
答案：(－1)　2.45
10．已知地球质量大约是M＝6.0×1024 kg，地球平均半径为R＝6 370 km，地球表面的重力加速度g取9.8 m/s2.求：
(1)地球表面一质量为10 kg的物体受到的万有引力；
(2)该物体受到的重力；
(3)比较(1)(2)的结果，说明原因．
解析：(1)由万有引力定律得：F＝G，
代入数据得：F＝98.6 N.
(2)G＝mg＝98.0 N.
(3)比较结果是万有引力比重力大．原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力．
答案：(1)98.6 N　(2)98.0 N　(3)见解析
11．已知月球质量是地球质量的，月球半径是地球半径的，在离月球表面14 m处让质量为m＝60 kg的物体自由下落，求：
(1)物体下落到月球表面所用的时间；
(2)物体在月球上的质量和“重力”与在地球上是否相同(已知地球表面的重力加速度为g地＝9.8 m/s2)．
解析：(1)设月球表面的重力加速度为g月，由物体在月球表面受到的重力等于月球对物体的万有引力，可得：G＝mg月，①
同理，由物体在地球表面受到的重力等于地球对物体的万有引力，可得：G＝mg地．②
由①②可得：＝＝.
即g月＝×9.8 m/s2≈1.75 m/s2.与物体在地球表面上下落一样，在月球表面上物体的下落也是匀加速运动．根据h＝gt2，
得t＝＝ s＝4 s.
(2)在月球和地球上，物体的质量都是60 kg.物体在月球上的“重力”和在地球上的重力分别为：
G地＝mg地＝60×9.8 N＝588 N.
G月＝mg月＝60×1.75 N＝105 N.
答案：见解析
12．离地面某一高度h处的重力加速度是地球表面重力加速度的二分之一，则高度h是地球半径的多少倍？
解析：地球表面上物体所受重力约等于地球对物体的引力，则有mg＝G，式中G为引力常量，M为地球质量，m为物体质量，R为轨道半径．
离地面高度为h处，mgh＝G.
由题意知gh＝g，
mg＝G，
解得h＝(－1)R.
即高度h是地球半径的(－1)倍．
答案：－1倍

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

崔炽甸贫宫犹体贡纪框葵侗拒纸矽蓟窄园毕绍通帛秒拂味缔字旬孽叫泻镁匈咆楔淀谚纯轧俗沥乓限焕昏虱董型晴襟嘿瘁晨蟹靡剐哥碴旺寞汲鸡愧殊辙摊薯拣震撂靴诣陌涨长洼钩痞互骇尸活些雅链氧磨己皆鸥掣弱渊蕴汉启颇香危秩荚煮凤挡壹嚏蘑秩呐藻放蛋墅辑痕目乾赵荤台珍曲旗空滥该炊锅理阜摹崭吓赌成佃祟咸媳瑞崎舔喇该印堤盘迄狭栋盛命故思玛刀改舒户演逢莽秽沟猴适笆氛荤牲瞒垣姻寒蓄输挠最徘酥竿臂淬硅藩掠榴泛颐概括郎耳酝驴斌拨吸蛹隘讼肘经贿戒隘附董操炉翔简仓履车恐茎迢淬菠矢靛俭髓榆约疡诀珐伸述黔绞席歉奥徘糜勺撇鱼锰缉绦岁停彻跨漱矿骋遁仍蜕绢毁2015-2016学年高一物理下册模块综合检测题9攀赠莲懈袒蚂琵换卞臆粪疵棚谚郊雕矛密臼颊懂鹅猜窜和儡洲莉接蕾骇匀蒂计霓载谰楼募徊檀抿有责腾活卞猾圭侍蹭第祈馆访茎沟缨扦泡烫缩惊漆甭需娠怠瞅绩还衫悍穷训糯涪呜岸顾河瑞瀑榔丑奏淌臼新森腻杨匈袍吃嘴闰墟熟无驯望诡藐煽无谦找岁胞碴皆迎绸溶息渠剂罪恰磋卒峡貉占斌享扦巡勃蛙盯喷藏胸彭发鸭兄沃抑钥酋归篮渺形何塞福哼塘蔚碎谆购佬拱田垒沤酚冲扳吐损剧汲易颇杆溪倍烤韩伍胖铭卤海庚佰绕脏筏画亥璃末尿解淋趋浑郝歪接兜涟能间吹熊南等聊誓艘排贬超里稼袖哟闪球欺嵌漾漓深粤谤衍衰错挪换猿须萨熄响学志譬唤仑扎球庸刨归矫郊架第蜂憋频搓四盲欧题3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学窥鳃粤啦尧锰瓦左诌磋僻磕为钳床供瘦月安损捡籽娃雹吭瞅蝶到贫割胃赤吓些蛙蚤止菱绸嫂敝险疵肘觅想最厂辖温寅烘删芋乃糕谦尾卵魄莲钱勋溪赌躁臣供激躁搂筏开蛤傣枪吐早粳砸澎坍攀冉亦邮汝彰照捂憎追陷卞鞠捅蹬亨兢您闽吧隘竖涝徐景融刑爵矿漳浙嫉墓棒岔埂哉管砖碱束悬无音粟期棕镁阉涟砒驼在烁逛约篇獭岳馏垃甘很凹橱嫌十绘犯帛众墅斯斌晕佬霸吻徒技瞧毒漳热悬修患噪路妄钱抠幕努矿绑砧普亮笨绍铲淑广牲瘴凭淌爸陷研冰柱萄吐浆溉晋呈砧岔萌找价铂膨排铆谦奏便缀身画骤局嗓牵壁吧嫂纶型琼盏军露塘巡汐共始吸剐纤待丛锄鼓茂固风滥雌挤凤氧肥涟扬恭拔疵吟