物理必修 第二册第1节 天地力的综合:万有引力定律课后作业题

4.1天地力的综合：万有引力定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．2019年我国加大了“北斗”卫星的发射密度，于6月25日又成功发射了第46颗“北斗”导航卫星，“北斗”导航系统的精度远高于美国的GPS导航系统。若卫星绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，卫星的质量为m，地球的半径为R，卫星离地心的距离为r，引力常量为G，则地球对卫星的万有引力大小为（　　）

A． B． C． D．

2．苹果落向地球，而不是地球向上碰到苹果，对此论断的正确解释是．

A．地球质量比苹果质量大得多，地球对苹果的引力比苹果对地球的引力大得多造成的

B．地球对苹果有引力作用，而苹果对地球没有引力作用造成的

C．苹果对地球的引力与地球对苹果的引力大小相等，但地球的质量远大于苹果的质量，地球不能产生明显的加速度造成的

D．以上解释都不对

3．在物理学发展过程中，有许多科学家做出了杰出的贡献。下列说法正确的是（　　）

A．第谷通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律

B．牛顿发现万有引力定律，发表在其传世之作《论运动》中

C．伽利略利用“理想斜面”实验得出“力不是维持物体运动的原因”

D．牛顿从理论和实验两个角度，证明了轻、重物体下落一样快，从而推翻了亚里士多德的“质量越大下落越快”的错误观点

4．下列关于天体运动的相关说法中，正确的是（　　）

A．地心说的代表人物是哥白尼，他认为地球是宇宙的中心，其他星球都在绕地球运动

B．牛顿由于测出了引力常量而成为第一个计算出地球质量的人

C．所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的焦点上

D．地球绕太阳公转时，在近日点附近的运行速度比较慢，在远日点附近的运行速度比较快

5．在经典力学的发展历程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是

A．伽利略创立了“日心说”

B．牛顿提出了万有引力定律

C．哥白尼提出了“地心说”

D．开普勒测出了引力常量

6．下列说法中不正确的是（　　）

A．在国际单位制中引力常量G的单位是

B．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动规律

C．开普勒发现了行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律

D．万有引力定律的推导过程，用到了开普勒第三定律

7．关于行星对太阳的引力，下列说法正确的是（　　）

A．行星对太阳的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力

B．行星对太阳的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离成反比

C．太阳对行星的引力公式是由实验得出的

D．太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的

8．下列说法中正确的是（　　）

A．曲线运动的速度一定变化，加速度也一定变化

B．牛顿用微小量放大的方法，通过扭称实验测出万有引力常量G

C．万有引力常量的单位是N·m2/kg2

D．只要物体做圆周运动，它所受的合外力一定指向圆心

9．据新华社10月6日消息，2020年诺贝尔物理学奖授予英国罗杰·彭罗斯、德国赖因哈德·根策尔、美国安德烈娅·盖兹等三名物理学家。在人类对物质运动规律的认识过程中，物理学家们大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就。下列有关物理学家及他们的贡献描述中正确的是（　　）

A．伽利略研究自由落体运动规律时测定了小球运动的位移与时间，进而得出了速度随位移均匀增加的结论

B．伽利略在对自由落体运动研究中，通过对小球在斜面上运动的研究，推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落得快”的观点

C．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出了“行星绕太阳做匀速圆周运动”的观点

D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出万有引力恒量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值

10．月球车能完成月球探测、考察、采集样品等任务，当它在月球表面行驶时（    ）

A．仍有惯性 B．不受阻力 C．不受地球对它的万有引力 D．不遵循牛顿运动定律

11．关于万有引力定律，下列说法中正确的是(　　)

A．牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律，因此万有引力定律仅适用于天体之间

B．卡文迪许首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值

C．两物体各自受到对方的引力的大小不一定相等，质量大的物体受到的引力也大

D．万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用

12．如图所示为宇宙飞船分别靠近星球P和星球Q的过程中，其所受星球的万有引力F与到星球表面距离h的关系图象。已知星球P和星球Q的半径都为R，下列说法正确的是（  ）

A．星球P和星球Q的质量之比为1 ：2

B．星球P表面和星球Q表面的重力加速度之比为1 ：2

C．星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为2 ：1

D．星球P和星球Q的近地卫星周期之比为1 ：

13．我国首个探月探测器“嫦娥四号”于2019年1月3日，成功降落在月球背面的艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，震惊了世界。着陆前，探测器先在很接近月面、距月面高度仅为h处悬停，之后关闭推进器，经过时间t自由下落到月球表面。已知引力常量为G，月球半径为R，忽略月球自转的影响，则下列说法正确的是（  ）

A．月球表面重力加速度大小为

B．探测器落地时的速度大小为

C．月球的平均密度为

D．探测器自由下落过程处于超重状态

14．两个质量均为的星体,其连线的垂直平分线为。为两星体连线的中点，如图所示，一质量为的物体从沿方向运动，设离足够远，则物体在运动过程中受到两个星球万有引力的合力大小变化情况是（　　）

A．一直增大 B．一直减小 C．先减小后增大 D．先增大后减小

15．以下物理学史正确的是（　　）

A．卡文迪许总结出了点电荷间相互作用的规律

B．伽利略首创将实验和逻辑推理相结合的物理学研究方法

C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律并发现了万有引力定律

D．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动时匀变速直线运动

二、填空题（共4题）

16．卡文迪许利用______实验测量了引力常量G。两物体间的万有引力大小相等，与两物体质量是否相等______。（选填“有关”或“无关”）

17．物理学家__________提出了万有引力定律，从而可以统一地解释自由落体运动和天体运动。按照这个理论，月球应受到地球的引力。请问在引力作用下月球为什么没有掉到地面上？__________。

18．万有引力定律是由______提出的，而万有引力常量G6.671011Nm2 / kg2是由______测定的。

A   牛顿      B卡文迪许    C胡克     D开普勒

19．（1）卡文迪许通过实验研究得出万有引力恒量的实验装置示意图是图_______________；库仑通过实验研究得出电荷之间相互作用力规律的实验装置示意图是图__________________。

（2）卡文迪什利用如图所示的扭秤实验装置测量了引力常量G。为了测量石英丝极微的扭转角,该实验装置中采取使“微小量放大”的主要措施________________________

A．减小石英丝的直径                 B．增大T型架横梁的长度

C．利用平面镜对光线的反射           D．增大刻度尺与平面镜的距离

三、综合题（共4题）

20．牛顿发现了万有引力定律并成功测出了引力常量的数值．（____）

21．太阳对木星的引力是，它们之间的距离是，已知木星的质量为，求太阳的质量。

22．开普勒第三定律指出：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即，其中a表示椭圆轨道半长轴，T表示公转周期，比值c是一个对所有行星都相同的常量。牛顿把该定律推广到宇宙中一切物体之间，提出了万有引力定律：

(1)开普勒第三定律对于轨迹为圆形和直线的运动依然适用。圆形轨迹可以认为中心天体在圆心处，半长轴为轨迹半径。直线轨迹可以看成无限扁的椭圆轨迹，此时中心天体在轨迹端点，半长轴为轨迹长度的。已知：某可视为质点的星球质量为M，引力常量为G。一物体与星球的距离为r。该物体在星球引力作用下运动，其他作用力忽略不计。

a.若物体绕星球作匀速圆周运动，请你推导该星球的引力系统中常量c的表达式；

b.若物体由静止开始做直线运动。求物体到达星球所经历的时间；

(2)万有引力和静电引力是自然界中典型的两种引力，库仑定律和万有引力定律均遵循“平方反比”规律，类比可知，带电粒子在电场中的运动也遵循开普勒第三定律。两个点电荷带电量分别为+Q和－Q，质量均为m，从相距为2l的两点由静止释放，在静电引力的作用下运动，其他作用力忽略不计。静电力常量为k。求两点电荷从开始释放到相遇的时间。

23．如图所示，等边三角形ABC边长为L，在三角形的三顶点A、B、C各固定质量均为m的三个小球，已知引力常量为G，则C点小球受A、B两点小球的万有引力的合力为多少？

参考答案

1．D

2．C

3．C

4．C

5．B

6．B

7．D

8．C

9．D

10．A

11．B

12．D

13．B

14．D

15．B

16．扭秤    无关   

17．牛顿    月球绕地球做圆周运动，引力充当向心力   

18．A    B   

19．a    b    CD   

20．×

21．

22．(1)a.；b. ；(2)

23．