第7章 3 万有引力理论的成就-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课时素养训练word（人教版）

3　万有引力理论的成就 一、单项选择题:本题共6小题。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.下列说法正确的是(　D　) A.海王星是人们直接应用万有引力定律计算出轨道而发现的 B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的 C.海王星是人们经过长期的太空观测而发现的 D.天王星的运行轨道与由万有引力定律计算的轨道存在偏差,其原因是天王星受到轨道外的行星的引力作用,由此人们发现了海王星 解析:由行星的发现历史可知,天王星并不是根据万有引力定律计算出轨道而发现的;海王星不是通过观测发现,也不是直接由万有引力定律计算出轨道而发现的,而是人们发现天王星的实际轨道与理论轨道存在偏差,然后运用万有引力定律计算出“新”星的轨道,从而发现了海王星。由此可知,A、B、C错误,D正确。 2.若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动,设其周期为T,引力常量为G,那么该行星的平均密度为(　B　) A. B. C. D. 解析:设飞船的质量为m,行星的质量为M,它做圆周运动的半径近似为行星半径R,则G=m()2R,所以行星的质量为M=,行星的平均密度ρ===,B项正确。 3.a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星。其中a、c的轨道半径相等且相交于P点,b、d在同一个圆轨道上,b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的运行方向及位置如图所示,下列说法中正确的是(　A　) A.a、c的加速度大小相等,且大于b的加速度 B.b、c的角速度大小相等,且小于a的角速度 C.a、c的线速度大小相等,且小于d的线速度 D.a、c存在在P点相撞的危险 解析:由G=m=mω2r=mr=man可知,选项B、C错误,A正确;因a、c轨道半径相同,周期相同,由题图可知,当c运动到P点时不会与a相撞,以后也不可能相撞,选项D错误。 4.科学家们推测,太阳系内除八大行星之外还有另一颗行星就在地球的轨道上,从地球上看,它永远在太阳的背面,人类一直未能发现它,可以说是“隐居”着的地球的“孪生兄弟”。由以上信息可确定(　A　) A.这颗行星的公转周期与地球相等 B.这颗行星的半径等于地球的半径 C.这颗行星的密度等于地球的密度 D.这颗行星上同样存在着生命 解析:因只知道这颗行星的轨道半径与地球的轨道半径相等,所以只能判断出其公转周期与地球的公转周期相等。行星本身半径无法确定,行星的质量在方程两边可以消去,因此无法知道其密度,也无法判断这颗行星上是否存在生命,故选A。 5.(2022·云南玉溪期末)如图所示,“火星”探测飞行器P绕火星做匀速圆周运动。若“火星”探测飞行器某时刻的轨道半径为r,探测飞行器P观测火星的最大张角为β,下列说法正确的是(　C　) A.探测飞行器P的轨道半径r越大,其周期越小 B.探测飞行器P的轨道半径r越大,其速度越大 C.若测得周期和张角,可得到火星的平均密度 D.若测得周期和轨道半径,可得到探测器P的质量 解析:根据=mr,可得T=2π,因此轨道半径r越大,周期越大,故A错误;根据=,可得v=,轨道半径r越大,速度越小,故B错误;若测得张角为β,如图,则可求出火星的半径R=rsin,若测出飞行器P运行的周期T,根据=mr,可得火星的质量m火=,因此火星的密度ρ==,故C正确;由A、B、C中公式可知,探测器围绕火星做圆周运动的表达式中,探测器的质量m两边约去了,所以无法得到探测器P的质量,故D错误。 6.(2022·湖北襄阳检测)2021年初,“天问一号”火星探测器进入环火轨道,我国成为世界上第一个通过一次任务实现火星环绕和着陆巡视探测的国家。假设“天问一号”在着陆之前绕火星做圆周运动的半径为r1、周期为T1;火星绕太阳做圆周运动的半径为r2、周期为T2,引力常量为G。根据以上条件可以得出(　B　) A.“天问一号”的质量 B.太阳对火星的引力大小 C.火星的密度 D.关系式= 解析:“天问一号”绕火星做圆周运动,设火星质量为m,“天问一号”探测器的质量为m0,“天问一号”绕火星做圆周运动,G=m0r1,求得火星的质量m=,所以只能求出火星的质量,无法求出“天问一号”的质量,由于火星的半径未知,所以也无法求火星的密度,故A、C错误;太阳对火星的引力提供火星做圆周运动的向心力,F=mr2= ·r2=,故B正确;开普勒第三定律适用于围绕同一中心天体做圆周运动的行星,所以对火星和“天问一号”不适用,故D 错误。 二、多项选择题:本题共4小题。每小题有多个选项符合题目要求。 7.(2022·湖北襄阳阶段练习)2020年7月23日12时41分,“天问一号”任务火星车在中国文昌航天发射场由长征五号遥四运载火箭发射升空。2021年2月10日19时52分,“天问一号”成功实施制动捕获,随后进入环绕火星轨道,并对火星及其周围的空间环