热点十六 行星的运动、万有引力定律-【创新教程】2027年山东省普通高中学业水平合格考物理热点专练

热点十六 行星的运动、万有引力定律 热点集训 名师点津 一、选择题 1.对开普勒行星运动定 1.关于天体的运动以下说法正确的是 ( A.天体的运动毫无规律，无法研究 律的理解 B.天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动 C.太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动 (1)所有行星绕太阳运动 D.太阳系中所有行星都围绕太阳运动 2.下列关于开普勒行星运动规律的认识正确的是 的轨道都是椭圆，太阳位 ( A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 于椭圆的一个焦点上. B.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 C.对同一中心天体，所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三 [说明] 太阳系中行星 次方的比值都相同 D.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成反比 的椭圆轨道大多数很接 关于开普杨第三定律中的公式-，下列说法中正确的是 近圆. A.常数k只与行星质量有关 (2)行星与太阳的连线在 B.仅适用于围绕地球运行的所有卫星 C.仅适用于围绕太阳运行的所有行星 相等的时间内扫过相等 D.公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星 的面积，所以在相等的时 4.下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是 ( A.所有行星绕太阳做匀速圆周运动 间内行星离太阳近的时 B.行星与太阳间的连线在相同时间内扫过的角度相等 C,所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 候转过的弧长较长，运行 D.行星轨道半长轴越长，公转周期越大 5.2026年5月24日，神舟二十三号载人飞船在酒泉卫星发 的速率较大，即行星在近 射中心成功发射进入预定轨道.如图所示，a、b、c、d为神 日点的速率大，在远日点 舟二十三号在预定轨道上运行时经过的四个位置，则经过 月球 的四个位置中速度最大的是 () 的速率小 A.a点 B.b点 C.c点 (3)开普勒第三定律的研 D.d点 6.牛顿发现的万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，在天体运动中 究对象是太阳系中的所 起着决定性作用.万有引力定律告诉我们，两物体间的万有引力( A.与它们间的距离成正比 B.与它们间的距离成反比 有行星，行星绕太阳做椭 C.与它们的质量乘积成正比 D.与它们的质量乘积成反比 7.关于万有引力常量，下列说法正确的是 ( 圆运动的轨道的半长轴 A.万有引力常量是两个质量为1kg的物体相距1m时的相互吸引力 的三次方与周期的二次 B.牛顿发现万有引力定律时，给出了万有引力常量的值 C.万有引力常量的测出，不能证明万有引力的存在 方的比值是一个常量，即 D.万有引力常量的测定，使人们可以测出天体的质量 8.关于万有引力定律的正确的说法是 () T2 =飞，此常量飞与行星 A.万有引力定律仅对质量较大的天体适用，对质量较小的一般物体不 适用 无关，只与太阳的质量有 B.开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了 准备 关，即由中心天体（太阳） C.恒星对行星的万有引力都是一样大的 D.两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力 决定 -36 9.天问二号在完成对小行星2016HO3的探测、取样任务后，返回舱将与主 [注意]在不同的星系 探测器分离，于2027年底返回地球.2016HO3是一颗公转周期与地球几 乎相等的小行星.如图所示，A点为轨迹相交点，不考虑小行星与地球之 中，k值一般不同 间的引力，下列说法正确的是 (4)开普勒行星运动定律 不仅适用于椭圆运动，也 太阳 地球 小行星 适用于圆周运动；不仅适 用于行星绕太阳的运动， 也适用于卫星绕行星的 A.小行星与地球经过A点时加速度相同 B.小行星在远离太阳过程中速度增大 运动，但比例式中的k值 C.小行星绕太阳公转周期约为24小时 D.探测器的发射速度等于第一宇宙速度 般是不同的. 10.一个物体在地球表面所受的万有引力为F,则该物体在距离地面高度为 2.对万有引力定律的 地球半径的2倍时，所受万有引力为 ( ) 理解 二、填空题 (1)万有引力定律适用于 11.宇宙间的一切物体都是相互吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的 成正比，这就是万有引力定律.万有引力常常量G=6.67× 宇宙中的任何物体，但万 10-11 ·第一个比较精确测定这个恒量的是英国物理学家 有引力公式F=Gm12 12.如图所示，某行星绕太阳运动的轨道是椭圆，A点是轨道上距太阳最近 2 的位置，B点是轨道上距太阳最远的位置.行星在A点时的速度 只适用于计算两质点间 (填“大于”“小于”或“等于”)在B点时的速度；行星在A点时太阳 对它的万有引力 (填“大于”“小于”或“等于”)在B点时太阳对 的引力，或两个质量均匀 它的万有引力. 分布的球体间的引力. 0太阳 (2)准确理解万有引力公 式中各个物理量的意义， 三、解答题 不能将公式中的r作纯数 13.火星半径是地球半径的)，火星质量大约是地球质量的号，地球表面上 有一质量为m=50kg的宇航员. 学处理而违背物理事实， (1)宇航员在火星表面上受到的重力是多少？ 如认为r→0时，引力F (2)若宇航员在地球表面能跳1.5m高，那他在火星表面能跳多高？（不 考虑宇航员的身高，在地球表面的重力加速度g取10m/s2) ∞，这是错误的，因为此时 物体已不能看作质点，公式 已不再适用， (3)万有引力具有普遍 性、相互性、宏观性等 特点. 37水平路面上转弯时，一定有指向圆心的向心加速度，故轿 车加速度的方向一定不垂直于运动路线的切线方向，故 D错误. 9.D在坡顶 mg-FN-m v2 22 解得：FN=mg一mT· Fx<mg 半径越小，F越小，越容易飞离地面，所以C点容易飞离 地面 在坡谷 FN-mg-m r 本m FN>mg,r越小，FN越大 而d点半径比b点小，则d点最容易爆胎. 10.CA.人在最低点时，加速度竖直向上，处于超重状态， 由牛顿运动定律可知人对座位的压力一定大于g,故 A错误.B.人在最高点和最低点时速度大小不等，由向 心加速度公式山，一尺，知向心加速度大小一定不相等， 故B错误.C.当人在最高点的速度v>√gR时，人对座 2 2 位就产生向上的压力，由mg十N=mR,N=m mg,当v>√2gR时，N>mg,人对座位的压力也大于 g,故C正确.D.人与保险带间恰好没有作用力，由重 力提供向心力时，临界速度为0=√gR.当速度v≥ √gR时，没有保险带，人也不会掉下来，故D错误 11.解析：汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力由重 力和路面的支持力的合力提供，受力如图. mg v2 根据牛顿第二定律得：ng tan 0-=m, 解得：v=grtan0. 答案：√grtan0 12.解析：根据向心力公式得： v2 F=m /8×1 解得：0=2 -m/s=2 m/s. 答案：2 13.解析：(1)当小车到达拱桥桥顶时，对小车进行受力分析 如图所示 F N 由F合=F向得， F合=mg-FN=mR 代入数据可解得FN=6000N 由牛顿第三定律得FN=FN'=6O00N. (2)设小车以速度经过拱桥桥顶时恰好对桥顶没有压 力，同理得 2 F合=mg=mF 代入数据解得v=20m/s. 答案：(1)6000N(2)20m/s 热点十六 1.D2.A 3.DA式中的k是与中心星体的质量有关.故A错误.B、C、D 开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫 星绕行星的运动，故B、C错误，D正确. 4.DA.首先行星绕太阳的轨道是椭圆，不是匀速圆周运 动，故A错误.B.依据开普勒第二定律，所有行星绕太阳 运动，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等， 故B错误：C.所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟 公转周期的平方的比值都相等，故C错误：D.根据开普勒 第三定律，行星的轨道半长轴越长，公转周期越大，故D 正确， 5.A载人飞船在预定轨道（椭圆轨道）中运行时，根据开普 勒第二定律可知，载人飞船在近地点速度大，远地点速度 小，所以va>va>v%>vc… 6.C根据牛顿的万有引力定律公式F=GMm知，两物体 r2 间的万有引力与它们质量的乘积成正比，与它们间距离 的二次方成反比，故C正确，A、B、D错误， ⑦DA.牛顿的万有引力定律：P=G0,所以常量在数位 上等于两个质量均为1kg可看作质点的物体相距1m时 的相互引力，不能说万有引力常量是两个质量为1kg的 物体相距1m时的相互吸引力，故A错误.B、C牛顿发现 了万有引力定律，但引力常量G这个数值是多少，连他本 人也不知道.按说只要测出两个物体的质量，测出两个物 体间的距离，再测出物体间的引力，代入万有引力定律， 就可以测出这个常量，但因为一般物体的质量太小了，它 们间的引力无法测出，而天体的质量太大了，又无法测出质 量.所以，万有引力定律发现了100多年，万有引力常量仍没 有一个准确的结果，这个公式就仍然不能是一个完善的等 式，直到100多年后，英国人卡文迪什利用扭秤，才巧妙地测 出了这个常量.故B错误，C也错误.D.通过万有引力常量的 测定，使人们可以算出地球的质量，故D正确. 8.BA.万有引力定律适用于宇宙万物任意两个物体之间 的引力，是自然界一种基本相互作用的规律，故A错误」 B.牛顿在开普勒等科学家对天体运动规律的基础上，加 以研究提出了万有引力定律，故B正确.C.恒星对行星的 万有引力与行星质量有关，不都是一样大的，故C错误. D.两物体间相互吸引的一对万有引力是作用力与反作用 力.故D错误. 9.AA项，根搭G=ma,可得a=2,小行星与地球 r2 经过A点时加速度相同，选项A正确；B项，根据开普勒 第二定律可知，小行星在远离太阳过程中速度减小，选项 B错误：C项，2016HO3公转周期与地球几乎相等，可知 小行星绕太阳公转周期约为1年，选项C错误；D项，发 射探测器要脱离地球的引力，则发射速度大于第一宇宙 速度，选项D错误 0.D报括万有引力定律F=G,,即Foc 物体放地球表面时F=G,吧 Mm 物体高地面南度为2时，F-6密得F-寸F 11.解析：根据万有引力定律的内容可知，两个物体间的引 力大小，跟它们的质量的乘积成正比，国际单位制中质 量m、距离r、力F的单位分别是：kg、m、N.根据牛顿的 万有引力龙律F得到G-则G的华位是 N·mkg2,第一个比较精确测定这个恒量的是英国物 理学家卡文迪什， 答案：质量的乘积N·m/kg2卡文迪什 12.解析：由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同 时间内扫过的面积相等，故离太阳近的运动速度大，离 太阳远的运动速度小，故行星在A点时的速度大于在B 点时的速度；由万有引力定律F=GMm可知，行星在 2 A点时太阳对它的万有引力大于在B点时太阳对它的 万有引力. 答案：大于大于 13.解析：(1)设地球的质量为M,半径为R,火星的质量为 M',半径为R'. 在地案表面有mg=6得g=G总。 R2 同理可知，在火里上有g=GR, M' 即g -言- 9m/s2, 宇航员在火星上受到的重力G=mg=50×0N 0 222.2N」 (2)在地球表面宇航员能跳起的高度H=28 在火星表面字航员能跳起的高度h=2g, 综上可知，h=马H=0×1.5m=3.375m. g 40 0 答案：(1)222.2N(2)3.375m 热点十七 ,B由物体静止时的平衡条件N=mg得g=,根据 6樱-mg=m后释M一2祭故选B项 R2 2.B卫星做圆周运动时，万有引力提供向心力，则有 GMm=mo'r. +2 其中角速度u=日 2 联立解得M=or 0r3 G G G2 8B由万有引力定律可知mg=GR,坚直上抛时H」 ,联立解得M=R 2HG ,则M:M'=k:1. 28 4.D近地卫星绕地球运动的向心力由万有引力提供，有 6=n(停)R,郎得M-票魔莹M=· 青R,则地寒的赛定P一票，因为该行星质童是地球 25M25 的25倍，体积是地球的4.7倍，则P:一.7V一4,70吨 3.0×104kg/m3.故选D. 5.B天王星是在1781年发现的，而卡文迪许测出引力常 量是在1798年，在此之前人们还不能用万有引力定律做 有实际意义的计算，选项A错误，选项B正确；太阳的第 八颗行星即海王星是英国剑桥大学的学生亚当斯和法国 年轻的天文学家勒维耶各自独立地利用万有引力定律计 算出轨道和位置，由德国的伽勒首先发现的，选项C、D 错误。 6D由万有引力定律知D对：万有引力定律不但在天体之 间有价值，在天体与物体间也有价值，如重力，故A、B错； 由牛顿第三定律知C错。