高中物理第六章万有引力理论的成就.docx
- 文档编号:29229211
- 上传时间:2023-07-21
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:212.25KB
高中物理第六章万有引力理论的成就.docx
《高中物理第六章万有引力理论的成就.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理第六章万有引力理论的成就.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中物理第六章万有引力理论的成就
6.4万有引力理论的成就
〖学习目标〗
1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用,会用牛顿第二定律和万有引力定律计算天体(行星和太阳)质量和密度。
2、体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用,让学生懂得理论来源于实践,反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点.
〖重点难点〗
1、地面物体、月球和行星的运动都遵守牛顿运动定律。
2、会用牛顿运动定律、万有引力定律和已知条件求中心天体的质量和密度。
〖目标导学〗
Ⅰ、知识回顾
(1)万有引力公式F=,引力的方向。
(2)匀速圆周运动的向心力公式F===。
Ⅱ、合作探究
一、计算行星质量和平均密度
问题1、应用牛顿运动定律和万有引力定律如何推导出地球的质量和平均密度的表达式?
方法一:
方法二:
〖检测 1〗、下列几组数据中能算出地球质量的是(万有引力常量G是已知的)()
A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r
B.月球绕地球运行的周期T和地球的半径r
C.月球绕地球运动的角速度和月球中心离地球中心的距离r
D.月球绕地球运动的周期T和轨道半径r
〖检测2〗、宇航员在某星球表面,将一小球从离地面h高处以初速
水平抛出,测出小球落地点与抛出点间的水平位移S,若该星球的半径为R,万有引力恒量为G,求该星球的质量。
二、计算太阳的质量和平均密度
问题2、应用牛顿运动定律和万有引力定律如何推导出太阳的质量和平均密度的表达式?
〖检测3〗、如果某恒星有一颗卫星,此卫星沿非常靠近此恒星的表面做匀速圆周运动的周期为T,则此恒星的平均密度表达式为。
(万有引力恒量为G)
三、发现未知天体(自读填空)
问题3、18世纪,人们发现太阳系的第七个行星——天王星的运动轨道有些古怪:
根据
________________计算出的轨道与实际观测的结果总有一些偏差.据此,人们推测,在
天王星轨道的外面还有一颗未发现的行星,它对天王星的________使其轨道产生了偏离.
________________和________________________确立了万有引力定律的地位.
Ⅲ、总结提升
应用万有引力定律解决天体运动问题的两条思路是:
1、不考虑地球(行星)自转的影响,行星地面及其附近物体的重力近似等于物体与地球(行星)间的____________,即=mg,即=gR2。
涉及行星近低表面重力加速度的计算。
2、把天体(行星或卫星)的运动近似看成是____________运动,向心力由它们之间的____________提供,即F万=F向,可以用来计算天体的质量,基本公式:
===。
〖能力提升〗
1.设地面附近的重力加速度g=9.8m/s2,地球半径R =6.4×106m,引力常G=6.67×10-11nm2/kg2,试估算地球的质量和平均密度。
(写出解题过程。
)
2.把月球绕地球公转看做是匀速圆周运动,轨道半径为r=3.8×108 m,周期为T=27.3T天;地球半径R =6.4×106m,已知引力常量为:
G=6.67×10-11 N·m2/kg2,试估算地球的质量和平均密度。
(结果取一位有效数字,写出规范解答过程)
3.把地球绕太阳公转看做是匀速圆周运动,轨道半径为r=1.5×1011 m,已知引力常量为:
G=6.67×10-11 n·m2/kg2,试估算太阳的质量。
(结果取一位有效数字,写出规范解答过程)
4.宇航员在地球表面以某一初速度竖直上抛一小球,经过时间t小球落回原处;若他在某一星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过5t小球落回原处。
(取地球表面重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计)
(1)求该星球表面附近的重力加速度g’;
(2)已知该星球的半径r与地球的半径R之比为1:
4,求星球的质量M星与地球质量M地之比。
5.宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P点,沿水平方向以初速度
抛出一个小球,测得小球经时间
落到斜坡另一点Q上,斜坡的倾角
,已知该星球的半径为
,引力常量为
,求该星球的密度(已知球的体积公式是
)。
6.宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时间t,小球落在星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L,若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点间的距离为
L,已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R,引力常量为G,求该星球的质量M和密度ρ.
答案
〖检测1〗、CD〖检测2〗、
〖检测3〗、
〖能力提升〗
1、2、5.6×1024kg5.48kg/m33、1.4×1030kg
4.(14分)解题思路:
由竖直上抛运动规律得到星球表面附近的重力加速度g’;由星球表面万有引力等于重力解得星球的质量M星与地球质量M地之比。
考查要点:
竖直上抛运动规律、万有引力定律等。
解:
(1)设竖直上抛小球初速度v,由匀变速速度公式得:
地球表面:
---------------①
星球表面:
--------------②
联解①②式得:
g’=2m/s2。
--------------③
11.小球在地球或星球表面附近受到的万有引力等于小球重力,得:
星球表面附近:
---------④
地球表面附近:
------------⑤
联解③④式得:
------------⑥
5解析:
由题意得
由
得
又有
,
,
联立解得:
6、根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为
设初始平抛小球的初速度为v,则水平位移为x=vt.有
当以2v的速度平抛小球时,水平位移为x'=2vt.所以有
②
在星球表面上物体的重力近似等于万有引力,有mg=G
③
联立以上三个方程解得
而天体的体积为
,由密度公式
得天体的密度为
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.如图,倾角为
的光滑斜面上存在着两个磁感应强度大小相同的匀强磁场,其方向一个垂直于斜面向上,一个垂直于斜面向下,它们的宽度均为L。
一个质量为m、边长也为L的正方形线框以速度
进入上部磁场恰好做匀速运动,
边在下部磁场运动过程中再次出现匀速运动。
重力加速度为g,则
A.在
进入上部磁场过程中的电流方向为
B.当
边刚越过边界
时,线框的加速度为
C.当
边进入下部磁场再次做匀速运动时.速度为
D.从
边进入磁场到
边进入下部磁场再次做匀速运动的过程中,减少的动能等于线框中产生的焦耳热
2.如图所示,一个”房子”形状的铁制音乐盒静止在求平面上,一个塑料売里面装有一个圆柱形强磁铁,吸附在“房子”的顶棚斜面,保持静止状态,已知顶棚斜面与水平方向的夹角为
,塑料壳和磁铁的总质量为m,塑料壳和斜面间的动摩擦因数为
,重力加速度为g,则以下说法正确的是()
A.塑料壳对面斜面的压力大小为
B.顶斜面对塑料売的摩擦力大小一定为
C.顶斜而对製料壳的支持力和摩擦力的合力大小为mg
D.磁铁的磁性若瞬间消失,塑料壳不一定会往下滑动
3.两点电荷q1和q2(电性和大小均未知)分别固定在X轴上的-2L和2L处。
两电荷连线上各点电势φ随X变化的关系如图所示。
下列说法正确的是()
A.从-2L到2L电势先减小后增大
B.从-2L到2L场强先减小后增大
C.-L处的场强为0
D.X轴上只有一个点的场强为0,且位于2L的右边
4.如图甲所示,用一轻弹簧沿水平方向拉着物块在水平面上做加速运动,物块的加速度a随弹簧的伸长量x的关系如图乙所示(图中所标量已知),弹簣的形变始终在弹性限度内,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,则物块的质量m及物块与地面间的动摩擦因数μ为
A.m=
,μ=
B.m=
,μ=
C.m=
,μ=
D.m=
,μ=
5.关于电功和电热,以下说法正确的是()
A.外电路电流做的功一定等于电热
B.外电路中电流所做的功一定大于电热
C.只有在外电路是纯电阻的情况下,电功才等于电热
D.当外电路有电动机、电解槽的情况下欧姆定律任然适用,只是电功大于电热
6.老师在课堂上做了一个演示实验:
装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极B,沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A,把A和B分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来,王同学回去后重复老师的实验步骤,但液体并没有旋转起来,造成这种现象的原因可能是该同学在实验过程中()
A.将磁铁的磁极倒置了
B.将直流电源的正负极接反了
C.使用的液体为能导电的饱和食盐溶液
D.使用的电源为50Hz的低压交流电源
二、多项选择题
7.一简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.40m处的质点P的振动图线如图乙所示,已知该波的波长大于0.40m,则下列说法正确的是__________.
A.质点P在t=0时刻沿y轴正方向运动
B.该列波的波长不一定为1.2m
C.该波传播的速度一定为0.4m/s
D.从t=0.6s到t=1.5s,质点P通过的路程为4cm
E.质点P做简谐运动的表达式为
8.下列说法中正确的是________。
A.温度是物体内能大小的标志
B.热机的效率能够接近100%,但是不能达到100%
C.水和酒精混合后的体积小于原来的体积之和,说明分子间存在间隙
D.一块完整的玻璃破碎之后不能拼合在一起,是因为分子斥力的作用
E.气体的压强是由于气体分子频繁撞击容器壁而产生的
9.如图所示,轻质弹簧的一端固定在粗糙斜面的挡板O点,另一端固定一个小物块。
小物块从
位置(此位置弹簧伸长量为零)由静止开始运动,运动到最低点
位置。
然后在弹力作用下,上升到最高点
位置(图中未标出)在此两过程中,下列判断正确的是()
A.下滑和上滑过程弹簧和小物块系统机械能守恒
B.下滑过程物块速度最大值位置比上滑过程速度最大位置高
C.下滑过程弹簧和小物块组成系统机械减小量比上升过程小
D.下滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力对物块做功总值等于上滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力做功总值
10.天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,已知两颗恒星之间的距离、周期、其中一颗星的质量和万有引力常量,可得出()
A.另一颗星的质量
B.每颗星的线速度与自身的轨道半径成反比
C.每颗星的质量与自身的轨道半径成正比
D.每颗星的质量与自身的轨道半径成反比
三、实验题
11.如图所示,水平放置的两平行金属导轨间距d=0.5m,所接电源的电动势E=2.0V,内阻r=0.2Ω,定值电阻R1=1.6Ω,金属棒的电阻R2=0.2Ω,与平行导轨垂直,其余电阻不计,金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成530角的匀强磁场中。
在接通电路后金属棒保持静止,求:
①金属棒受到的安培力的大小,
②若棒的质量m=90g,此时导轨对它的摩擦力和支持力分别是多大(sin530=0.8,cos530=0.6)
12.真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置。
图1是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计,ab和cd是两根与导轨垂直,长度均为l,电阻均为R的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m。
列车启动前,ab、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示,为使列车启动,需在M、N间连接电动势为E的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计,列车启动后电源自动关闭。
(1)要使列车向右运行,启动时图1中M、N哪个接电源正极,并简要说明理由;
(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小;
(3)列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l。
若某时刻列车的速度为
,此时ab、cd均在无磁场区域,试讨论:
要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?
四、解答题
13.一端开口的极细玻璃管开口朝下竖直立于水银槽的水银中,初始状态管内外水银面的高度差为l0=62cm,系统温度27℃.因怀疑玻璃管液面上方存在空气,现从初始状态分别进行两次试验如下:
①保持系统温度不变,将玻璃管竖直向上提升2cm(开口仍在水银槽液面以下),结果液面高度差增加1cm;②将系统温度升到77℃,结果液面高度差减小1cm.已知玻璃管内粗细均匀,空气可看成理想气体,热力学零度可认为为-273℃.求:
(1)实际大气压为多少cmHg?
(2)初始状态玻璃管内的空气柱有多长?
14.半径为R的玻璃圆柱体,截面如图所示,圆心为O.在同一截面内,两束相互垂直的同种单色光射向圆柱表面的A、B两点,其中一束沿AO方向,∠AOB=30°,玻璃对此单色光的折射率n=
.
(1)求出B光第一次射出圆柱时的折射角.(本题中当光线射向柱面时,如有折射光线则不考虑反射光线)
(2)求两条光线经圆柱体后第一次射出的光线的交点(或延长线的交点)与A点的距离.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
C
D
B
A
C
D
二、多项选择题
7.ADE
8.BCE
9.BD
10.AD
三、实验题
11.
(1)
,安培力方向左偏上370;
(2)Ff=0.8NFN=0.3N
12.
(1)M接电源正极,理由见解析
(2)
(3)若
恰好为整数,设其为n,则需设置n块有界磁场,若
不是整数,设
的整数部分为N,则需设置N+1块有界磁场
四、解答题
13.
(1)75cmHg
(2)12cm
14.
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.如图所示,半径为R的光滑大圆环用一细杆固定在竖直平面内,质量为m的小球A套在大圆环上。
上端固定在杆上的轻质弹簧与质量为m的滑块B连接井一起套在杆上,小球A和滑块B之间用长为2R的轻杆分别通过铰链连接,当小球A位于圆环最高点时、弹簧处于原长;此时给A一个微小扰动(初速度视为0),使小球A沿环顺时针滑下,到达环最右侧时小球A的速度为
(g为重力加速度)。
不计一切摩擦,AB均可慢为质点,则下列说法正确的是
A.小球A、滑块B和轻杆组成的系统在下滑过程中机械能守恒
B.小球A从圆环最高点到达环最右刻的过程中滑块B的重力能减小
C.小球A从腰环最高点到达医环最右的过程中小球A的重力能小了
D.小球A从圆环最高点到达环最右侧的过程中弹簧的弹性势能增加了
2.如图甲所示,物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和m=3.0kg,用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙壁相接触,另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动在t=4s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C的v-t图象如图乙所示,墙壁对物块B的弹力在4s到12s的时间内对B的冲量I的大小
A.9N·sB.18N·sC.36N·sD.72N·s
3.钳形电流表由电流互感器和电流表组合而成,常用来测量电流强度很大的电流,其原理如右下图。
若初级线圈与二级线圈的匝数比为1︰500,电流表A的示数为1A,则
A.钳形电流表的钳口是电流互感器的铁芯
B.钳形电流表能够用来测量直流电的电流
C.被测电路电流的平均值为500A
D.被测电路电流的最大值为500A
4.真空中有两个相同的可以看成点电荷的带电金属小球A、B,两小球相距L固定,A小球所带电荷量为-2Q、B所带电荷量为+4Q,两小球间的静电力大小是F,现在让A、B两球接触后,使其距
离变为2L.此时,A、B两球之间的库仑力的大小是()
A.
B.
C.
D.
5.如图所示,相同质量的物块从底边长相同、倾角不同的固定斜面最高处同时由静止释放且下滑到底端,下面说法正确的是()
A.若物块与斜面之间的动摩擦因数相同,倾角大的斜面上的物块损失的机械能大
B.若斜面光滑,两物块一定同时运动到斜面底端
C.若斜面光滑,倾角大的斜面上的物块一定后运动到斜面底端
D.若物块到达底面时的动能相同,物块与倾角大的斜面间的动摩擦因数大
6.如图,质量为m的人在质量为M的平板车上从左端走到右端,若不计平板车与地面的摩擦,则下列说法正确的是()
A.人在车上行走时,车将向右运动
B.当人停止走动时,由于车的惯性大,车将继续后退
C.若人越慢地从车的左端走到右端,则车在地面上移动的距离越大
D.不管人在车上行走的速度多大,车在地面上移动的距离都相同
二、多项选择题
7.下列说法中正确的是_________(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A.第二类永动机无法制成是因为它违背了热力学第一定律
B.在绝热条件下压缩气体,气体内能一定增加
C.教室内看到透过窗子的“阳光柱”里粉尘颗粒杂乱无章的运动,这种运动是布朗运动
D.地面附近有一正在上升的空气团(视为理想气体),它与外界的热交换忽略不计。
已知大气压强随高度增加而降低,则该气团在此上升过程中气团体积增大,温度降低
E.热量只能从高温物体向低温物体传递,不可能由低温物体传给高温物体
8.如下图所示,匀强电场中的△PAB平面平行于电场方向C点为AB的中点,D点为PB的中点.将一个带电粒子从P点移动到A点,电场力做功WPA=1.6×10-8J;将该粒子从P点移动到B点,电场力做功WPB=3.2×10-8J。
则下列说法正确的是
A.直线PC为等势线
B.直线AD为等势线
C.若将该粒子从B点移动到A点,电场力做功WBA=1.6×10-8J
D.若将该粒子从P点移动到C点,电场力做功为WPC=2.4×10-8J
9.如图所示,在高空匀速飞行的轰炸机,每隔1s投下一颗炸弹,若不计空气阻力,则()
A.这些炸弹落地前排列在同一条竖直线上
B.这些炸弹都落于地面上同一点
C.这些炸弹落地时速度大小方向都相同
D.相邻炸弹在空中距离保持不变
10.如图,两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置,匀强磁场垂直于导轨平面,导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连,金属棒ab水平跨放在导轨上,下滑过程中与导轨接触良好。
现由静止释放金属棒ab,假定电容器不会被击穿,忽略一切电阻,则下列说法正确的是
A.金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势
B.金属棒ab匀加速下滑
C.金属棒ab最终可能匀速下滑
D.金属棒下滑过程中减少的重力势能等于棒增加的动能
三、实验题
11.“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,P为橡皮条与细绳的结点,用两个互成角度的弹簧秤把结点P拉到位置O.
(1)从图甲可读得弹簧秤B的示数为________N(结果保留2位有效数字)。
(2)为了更准确得到合力与分力的关系,要采用作力的________(填“图示”或“示意图”)来表示分力与合力.
(3)该实验中与F1、F2效果相同的力是________(填“F或“F′”).
(4)图乙中方向一定沿AO方向的力是________(填“F或“F′”).
12.如图,灯泡L1:
1.0V0.5W;L2:
10V1.0W;电动机内阻5.0Ω.此时两灯泡都刚好正常发光,电动机也在正常运转,求电动机的输出功率和效率。
四、解答题
13.如图所示,绝缘斜面倾角为θ,虚线下方有方向垂直于斜面向上、磁感应强度为B的匀强磁场,虚线与斜面底边平行.将质量为m,电阻为R,边长为l的正方形金属框abcd从斜面上由静止释放,释放时cd边与磁场边界距离为x0,不计摩擦,重力加速度为g.求:
(1)金属框cd边进入磁场时,金属框中的电动势大小E;
(2)金属框cd边进入磁场时的加速度大小a;
(3)金属框进入磁场的整个过程中,通过金属框的电荷量q.
14.如图所示,在平面直角坐标系xoy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴负方向。
在第一、四象限内有一个半径为
的圆,圆心坐标为(r,0),圆内有方向垂直于xoy平面向里的匀强磁场。
一带正电的粒子(不计重力),以速度为v0从第二象限的P点,沿平行于x轴正方向射入电场,通过坐标原点O进入第四象限,速度方向与x轴正方向成
,最后从Q点平行于y轴离开磁场,已知P点的横坐标为
。
求:
(1)带电粒子的比荷
;
(2)圆内磁场的磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子从P点进入电场到从Q点射出磁场的总时间t。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
C
A
B
D
D
二、多项选择题
7.BD
8.BD
9.AC
10.AB
三、实验题
11.
(1)3.8;
(2)图示;(3)F′;(4)F′
12.2W80%
四、解答题
13.
(1)
.
(2)
.(3)q=
.
14.
(1)
(2)
(3)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中物理 第六 万有引力 理论 成就
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)