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2022-2023學年北京市西城外國語學校高三(上)第一次月考物理試卷
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試題詳情
萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的歷史是物理學中一段波瀾壯闊的歷史,開普勒、牛頓等科學家都貢獻了自己的智慧。開普勒在第谷留下的浩繁的觀測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了行星運動的三大定律:①所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上;②對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等時間內(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)典物理學的集大成者,他利用數(shù)學工具和開普勒定律發(fā)現(xiàn)萬有引力定律之時,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動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”方案:他認為月球繞地球近似做勻速圓周運動,首先從運動學的角度計算出了月球繞地球做勻速圓周運動的向心加速度a
n1
;他又從動力學的角度計算出了物體在月球軌道上的向心加速度a
n2
.他認為可以通過比較兩個加速度的計算結(jié)果是否一致驗證遵循統(tǒng)一規(guī)律的猜想。
(1)牛頓對于萬有引力定律的推導(dǎo)過程嚴謹而繁瑣,中學階段可以借鑒牛頓的思想(即從運動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動視為勻速圓周運動,圓周運動半徑為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、圓周運動、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)牛頓時代已知如下數(shù)據(jù):月球繞地球運行的周期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.請你分別從運動學的角度和動力學的角度推導(dǎo)出“月—地檢驗”中的兩個加速度a
n1
、a
n2
的大小表達式;
b.已知月球繞地球做圓周運動的周期約為T=2.4×10
6
s,地球半徑約為R=6.4×10
6
m,計算時可取g≈π
2
m/s
2
.結(jié)合題中的已知條件,求上述兩個加速度大小的比值
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】
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】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:311
引用:4
難度:0.4
相似題
1.
關(guān)于萬有引力和天體運動,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)星的周期和機械能都變大
B.若已知兩個未知天體近地衛(wèi)星的周期相等,則這兩個未知天體的平均密度也相等
C.2010年,天文學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為行星繞中心天體運行的公轉(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,則可以計算出衛(wèi)星繞地球運行的周期
發(fā)布:2024/10/31 8:0:1
組卷:103
引用:2
難度:0.7
解析
2.
若地球可看成質(zhì)量均勻的球體,則關(guān)于萬有引力和重力,下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.質(zhì)量為m的物體,在兩極和赤道所受到的地球的萬有引力大小不相等
B.質(zhì)量為m的物體,在兩極和赤道所受到的重力大小相等
C.若地球自轉(zhuǎn)角速度變大,赤道上物體所受的重力大小不變
D.若地球自轉(zhuǎn)角速度變大,赤道上物體所受的重力大小變小
發(fā)布:2024/11/6 5:30:4
組卷:169
引用:1
難度:0.6
解析
3.
關(guān)于萬有引力定律,下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.牛頓提出了萬有引力定律,并測定了引力常量的數(shù)值
B.萬有引力定律只適用于天體之間
C.萬有引力的發(fā)現(xiàn),揭示了自然界一種基本相互作用的規(guī)律
D.地球繞太陽在橢圓軌道上運行,在近日點和遠日點受到太陽的萬有引力大小是相同的
發(fā)布:2024/11/13 3:30:1
組卷:540
引用:31
難度:0.9
解析
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