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2021-2022學(xué)年北京十四中高一(下)期中物理試卷
>
試題詳情
萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的歷史是物理學(xué)中一段波瀾壯闊的歷史,開普勒、牛頓等科學(xué)家都貢獻(xiàn)了自己的智慧。開普勒在第谷留下的浩繁的觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律:①所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上;②對任意一個(gè)行星來說,它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積;③所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,即:
a
3
T
2
=K.牛頓是經(jīng)典物理學(xué)的集大成者,他利用數(shù)學(xué)工具和開普勒定律發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之時(shí),雖未得到萬有引力常量G的具體值,但在不停的思考中猜想到:拉住月球使它圍繞地球運(yùn)動(dòng)的力與使蘋果落地的力,是否都是地球的引力,并且都與太陽和行星間的引力遵循統(tǒng)一的規(guī)律—平方反比規(guī)律?牛頓給出了著名的“月—地檢驗(yàn)”方案:他認(rèn)為月球繞地球近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng),首先從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度計(jì)算出了月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度a
n1
;他又從動(dòng)力學(xué)的角度計(jì)算出了物體在月球軌道上的向心加速度a
n2
.他認(rèn)為可以通過比較兩個(gè)加速度的計(jì)算結(jié)果是否一致驗(yàn)證遵循統(tǒng)一規(guī)律的猜想。
(1)牛頓對于萬有引力定律的推導(dǎo)過程嚴(yán)謹(jǐn)而繁瑣,中學(xué)階段可以借鑒牛頓的思想(即從運(yùn)動(dòng)角度推理物體的受力)由簡化的模型得到。若將行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓周運(yùn)動(dòng)半徑為r,行星質(zhì)量為m,太陽質(zhì)量為M,請你結(jié)合開普勒定律、圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓定律等知識,證明:太陽與行星之間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比,它們距離平方成反比,即:F
引
∝
M
m
r
2
。
(2)牛頓時(shí)代已知如下數(shù)據(jù):月球繞地球運(yùn)行的周期T、地球半徑R、月球與地球間的距離60R、地球表面的重力加速度g。
a.請你分別從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度和動(dòng)力學(xué)的角度推導(dǎo)出“月—地檢驗(yàn)”中的兩個(gè)加速度a
n1
、a
n2
的大小表達(dá)式;
b.已知月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期約為T=2.4×10
6
s,地球半徑約為R=6.4×10
6
m,計(jì)算時(shí)可取g≈π
2
m/s
2
.結(jié)合題中的已知條件,求上述兩個(gè)加速度大小的比值
a
n
1
a
n
2
(保留兩位有效數(shù)字),并得出合理的結(jié)論。
【考點(diǎn)】
萬有引力定律的內(nèi)容、推導(dǎo)及適用范圍
;
開普勒三大定律
;
牛頓第二定律的簡單應(yīng)用
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:307
引用:4
難度:0.4
相似題
1.
對于萬有引力的表達(dá)式F=
G
m
1
m
2
r
2
,下列說法中正確的是( ?。?/h2>
A.只有m
1
和m
2
是球體,才能用上式求解萬有引力
B.當(dāng)r趨于零時(shí),萬有引力趨于無限大
C.兩物體間的引力總是大小相等的,而與m
1
m
2
是否相等無關(guān)
D.兩物體間的引力總是大小相等、方向相反、是一對平衡力
發(fā)布:2024/9/25 19:0:2
組卷:68
引用:4
難度:0.9
解析
2.
關(guān)于萬有引力和天體運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ?。?/h2>
A.人造地球衛(wèi)星從半徑較小的圓軌道變軌到半徑較大的圓軌道后,衛(wèi)星的速度和加速度都變小,衛(wèi)星的周期和機(jī)械能都變大
B.若已知兩個(gè)未知天體近地衛(wèi)星的周期相等,則這兩個(gè)未知天體的平均密度也相等
C.2010年,天文學(xué)家首次見證行星瓦解死亡的全過程,由萬有引力的知識可以得出:行星之所以會瓦解主要是因?yàn)樾行抢@中心天體運(yùn)行的公轉(zhuǎn)速度過大所致
D.若已知地球表面的重力加速度和人造衛(wèi)星的高度,則可以計(jì)算出衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期
發(fā)布:2024/10/31 8:0:1
組卷:103
引用:2
難度:0.7
解析
3.
下列關(guān)于萬有引力和萬有引力定律的理解正確的是( ?。?/h2>
A.不能看作質(zhì)點(diǎn)的兩物體間不存在相互作用的引力
B.只有天體間的引力才能用F=G
m
1
m
2
r
2
計(jì)算
C.由F=G
m
1
m
2
r
2
知,兩質(zhì)點(diǎn)間距離r減小時(shí),它們之間的引力增大
D.引力常量的大小首先是由牛頓測出來的,且等于6.67×10
-11
N?m
2
/kg
2
發(fā)布:2024/9/25 12:0:1
組卷:192
引用:2
難度:0.8
解析
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