高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律同步训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律同步训练题，共10页。试卷主要包含了【答案】A，【答案】BD，【答案】D等内容，欢迎下载使用。
A. 太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
B. F和F'大小相等，是一对平衡力
C. F和F'大小相等，是同一个力
D. 由F∝mr2和F'∝Mr2知F：F'=m：M
关于太阳与行星间的引力，下列说法中正确的是( )
A. 由于地球比木星离太阳近，所以太阳对地球的引力一定比对木星的引力大
B. 行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受引力小
C. 由F=GMmr2可知，G=Fr2Mm，由此可见G与F和r2的乘积成正比，与M和m的乘积成反比
D. 行星绕太阳的椭圆轨道可近似看做圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力
对于质量m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F=Gm1m2r2，下列说法正确的是( )
A. m1和m2所受引力总是大小相等的
B. 当两物体间的距离r趋于零时，万有引力无穷大
C. 当有第三个物体m3放入之间时，m1和m2间的万有引力将增大
D. 所受的引力性质可能相同，也可能不同
如图所示两球之间的距离是r，两球的质量分布均匀，大小分别是m1和m2，半径分别是r1和r2，则两球间的万有引力大小为( )
A. Gm1m2r2B. Gm1m2(r+r1)2C. Gm1m2(r+r2)2D. Gm1m2(r+r1+r2)2
要使两物体间的万有引力减小到原来的14，下列办法不可采用的是( )
A. 使两物体的质量各减小一半，距离不变
B. 使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变
C. 使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D. 使两物体间的距离和质量都减为原来的14
有两个大小相同、同种材料组成的均匀球体紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若用上述材料制成两个半径更小的靠在一起的均匀球体，它们间的万有引力将( )
A. 等于FB. 小于FC. 大于FD. 无法比较
下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是( )
A. 行星对太阳的引力和太阳对行星的引力是同一性质的力
B. 行星对太阳的引力与太阳的质量成正比，与行星的质量无关
C. 太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D. 行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星距太阳的距离成反比
2012年12月，经国际小行星命名委员会批准，紫金山天文台发现的一颗绕太阳运行的小行星被命名为“南大仙林星”.如图所示，轨道上a、b、c、d四个位置中，该行星受太阳引力最大的是( )
A. aB. bC. cD. d
太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力大小是( )
A. 与行星距太阳间的距离成正比
B. 与行星距太阳间的距离成反比
C. 与行星运动速率的平方成正比
D. 与行星距太阳的距离的平方成反比
设地球是半径为R的均匀球体，质量为M，设质量为m的物体放在地球中心，则物体受到地球的万有引力为( )
A. 零B. GMmR2C. 无穷大D. 无法确定
关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是( )
A. 不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力
B. 只有能看做质点的两物体间的引力才能用F=Gm1m2r2计算
C. 由F=Gm1m2r2知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大
D. 万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.67×10-11N⋅m2/kg2
两颗行星都绕太阳做匀速圆周运动，它们的质量之比m1m2=p，轨道半径之比r1r2=q，则它们受到太阳的引力之比F1F2为( )
A. pqB. qpC. qp2D. pq2
如图所示，三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上，设地球质量为M，半径为R，下列说法不正确的是( )
A. 三颗卫星对地球引力的合力大小为3GMmr2
B. 两颗卫星之间的引力大小为Gm23r2
C. 一颗卫星对地球的引力大小为GMmr2
D. 地球对一颗卫星的引力大小为GMm(r-R)2
如图所示，阴影区域是质量为M、半径为R的球体挖去一个小圆球后的剩余部分，所挖去的小圆球的球心和大球球心间的距离是R2，小球的半径是R2，则球体剩余部分对球体外离球心O距离为2R、质量为m的质点P的引力为______。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】
【分析】
推导万有引力的大小表达式，熟悉掌握牛顿运动定律和开普勒行星运动定律并进行推导求解
熟练掌握万有引力推导的过程，理解万有引力的相互性，不难属于基础题
【解答】
A.行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳对行星的万有引力提供行星圆周运动的向心力，故A正确
BD.根据牛顿第三定律，太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是作用力与反作用力，故两个力的大小相等方向相反，故BD错误
C.太阳对行星的引力受力物体是行星，行星对太阳的引力受力物体是太阳，故两个力不是同一个力，故C错误；
故选：A。
2.【答案】BD
【解析】解：A、根据万有引力定律得F=GMmr2，地球比木星离太阳近，但是地球的质量不一定比木星大，则万有引力不一定大．故A错误．
B、根据万有引力定律得F=GMmr2，行星在近日点所受引力大，在远日点所受引力小．故B正确．
C、万有引力定律中的G为引力常量，与所受的万有引力、距离都没有关系．故C错误．
D、行星绕太阳做匀速圆周运动，靠太阳对行星的引力提供向心力．故D正确．
故选：BD．
根据万有引力定律F=GMmr2，结合距离的大小比较万有引力的大小．行星绕太阳做匀速圆周运动，靠万有引力提供向心力．
解决本题的关键掌握万有引力定律的公式，知道行星绕太阳做圆周运动，靠引力提供向心力．
3.【答案】A
【解析】解：A、m1和m2所受的万有引力大小总是相等的，方向相反，是一对作用力与反作用力。故A正确；
B、当两物体间的距离趋向于零时，万有引力定律公式F=Gm1m2r2，不再适用。故B错误；
C、相互作用的两个物体，两者的万有引力大小与质量的乘积与正比，与距离的二次方成反比，与第三个物体无关，故C错误；
D、所受的引力性质一定相同，故D错误。
故选：A。
两物体间的万有引力大小与两物体的质量乘积成正比，与距离的二次方成反比．
解决本题的关键掌握万有引力定律的公式，知道公式的适用条件，不难属于基础题．
4.【答案】D
【解析】解：两个球的半径分别为r1和r2，两球之间的距离为r，所以两球心间的距离为r1+r2+r，根据万有引力定律得两球间的万有引力大小为：F=Gm1m2(r+r1+r2)2。
故选：D。
根据万有引力定律的内容，求出两球间的万有引力大小．
对于质量均匀分布的球，公式中的r应该是两球心之间的距离．
5.【答案】D
【解析】解：A、使两物体的质量各减小一半，距离不变，根据万有引力定律F=GmMr2，可知，万有引力变为原来的14，A符合题意；
B、使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变，根据万有引力定律F=GmMr2，可知，万有引力变为原来的14，B符合题意；
C、使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变，根据万有引力定律F=GmMr2，可知，万有引力变为原来的14，C符合题意；
D、使两物体间的距离和质量都减为原来的14，根据万有引力定律F=GmMr2，可知，万有引力与原来相等，D不符合题意。
本题选择不可采用的方法是，故选：D。
根据万有引力定律F=GmMr2，运用比例法，选择符合题意要求的选项．
本题考查应用比例法理解万有引力定律的能力，要综合考虑质量乘积与距离平方和引力的关系．
6.【答案】B
【解析】解：根据题意令材料的密度为ρ，则两球的质量分别为ρ43πR3，根据万有引力定律有：
F=G⋅ρ43πR3⋅ρ43πR3(2R)2=4Gρ2π2R49
由题意可知，当球体半径R减小时，两球间的万有引力将减小，故B正确，ACD错误．
故选：B．
质量分布均匀的球体，可以用万有引力定律求球体间的万有引力，此时距离为两球球心间的距离，根据质量与半径的关系根据万有引力表达式求解．
万有引力定律有应用，关键注意半径变化是两球质量随之变化，另两球间的距离亦发生变化，部分同学会考虑到质量的变化而忘了距离的变化而出错．
7.【答案】A
【解析】解：A、行星对太阳的引力和太阳对行星的引力都是万有引力，性质相同．故A正确．
B、根据万有引力定律分析可知：行星对太阳的引力与行星和太阳的质量的乘积成正比，与两者的质量都有关．故B错误．
C、由牛顿第三定律分析得到，太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力．故C错误．
D、根据万有引力定律分析可知：行星对太阳的引力与行星和太阳的质量的乘积成正比，与行星距太阳的距离平方成反比．故D错误．
故选A
万有引力是宇宙万物之间普遍存在的作用力．各个物体之间的引力性质相同．根据万有引力定律分析行星对太阳的引力．由牛顿第三定律分析：太阳对行星的引力与行星对太阳的引力之间的关系．
本题是基础题，难度不大．考查理解、识记万有引力及定律的能力．
8.【答案】A
【解析】解：
由万有引力表达式：F=GMmr2可知，距离越近，万有引力越大，则由图可知a位置距离太阳最近，故该行星受太阳引力最大的是a位置，故A正确，BCD错误．
故选：A．
由万有引力表达式：F=GMmr2可判定引力最大位置．
该题考察万有引力公式的直接应用，注意其中r为两天体间的距离．
9.【答案】D
【解析】解：ABD、行星围绕太阳做匀速圆周运动，是万有引力提供向心力，与行星到太阳的距离的平方成反比，故A错误，B错误，D正确；
C、卫星的速度变，轨道半径也要变化，不能根据F=mv2r去判断向心力与行星的速度的平方成正比，故C错误；
故选：D
万有引力提供做圆周运动的向心力，万有引力的大小与行星到太阳的距离的平方成反比．
解决本题的点关键知道万有引力提供行星做圆周运动的向心力．万有引力的大小与行星到太阳的距离的平方成反比．
10.【答案】A
【解析】解：将一质量为m的物体放在地球的球心处，地球各部分都物体有万有引力，物体各个方向受到的引力都平衡抵消，其合力为零，即此物体受到地球的万有引力大小为零．故A正确、BCD错误．
故选：A
将一质量为m的物体放在地球的球心处，分析物体受到的万有引力情况，运用合成的方法确定万有引力的大小．
本题中由于物体与地球的距离为零，不能把物体看成质点，万有引力定律公式不适用，不能由F=GMmR2得出万有引力为无穷大．
11.【答案】C
【解析】解：
A、任意两个物体间都存在相互作用的引力．故A错误．
B、万有引力定律的公式F=Gm1m2r2适用于质点间的万有引力，非质点间的引力也可以用这个公式来算，但是不能直接得到引力，需要用微分的思想来对物体分割计算万有引力，故B错误．
C、由F=Gm1m2r2知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，故C正确．
D、万有引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，等于6.67×10-11N⋅m2/kg2，故D错误．
故选：C．
任意两个物体间都存在相互点的引力，即万有引力．万有引力定律的公式F=Gm1m2r2适用于质点间的万有引力．引力常量是卡文迪许测量出来的．
要明确万有引力定律的公式F=Gm1m2r2适用于质点间的万有引力，注意C选项，距离靠近必须保证物体可以看做质点，当距离靠近到物体不能看做质点的时候，就不能直接用公式来算引力．
12.【答案】D
【解析】解：设太阳的质量为M，行星的质量为m，行星的轨道半径为r，
则行星受到太阳的万有引力：F=GMmr2
两行星受到的太阳引力之比F1F2=Gm1Mr12Gm2Mr22=m1r22m2r12=pq2，故D正确，ABC错误。
故选：D。
根据万有引力公式求出两行星受到的万有引力，然后求出两行星受到的万有引力之比。
本题考查了求两行星所受万有引力之比，应用万有引力公式即可解题，掌握基础知识是解题的前提与关键，平时要注意基础知识的学习与积累。
13.【答案】AD
【解析】解：A、三颗卫星对地球的引力大小相等，三个力互成120度，根据合成法，知合力为零．故A错误；
B、根据几何关系知，两颗卫星间的距离l=3r，则两卫星的万有引力Gmm(3r)2=Gm23r2.故B正确；
CD、地球对一颗卫星的引力大小为GmMr2，则一颗卫星对地球的引力大小为GmMr2，故C正确，D错误．
本题选择不正确的是，故选：AD．
根据万有引力定律公式，求出地球与卫星、卫星与卫星间的引力，结合力的合成求出卫星对地球的引力．
本题考查万有引力定律的基本运用，难度不大，知道互成120度三个大小相等的力合成，合力为零．
14.【答案】23GMm100R2
【解析】
【分析】
根据体积关系，求出挖去部分的质量，用没挖之前球对质点的引力，减去被挖部分对质点的引力，就是剩余部分对质点的引力。
本题主要采用割补法的思想，根据整体球M在与小球m的引力等于割掉的小球与小球m的引力和剩余空腔部分与小球m的引力的矢量和，掌握割补思想是解决本题的主要入手点，掌握万有引力定律公式是基础。
【解答】
根据m=ρV=ρ43πr3知，挖去部分的半径是球半径的一半，则质量是球体质量的18，
所以挖去部分的质量M'=18M．
没挖之前，球体对m的万有引力F1=GMm4R2，
挖去部分对m的万有引力F2=GM'm(5R2)2=GMm50R2，
则剩余部分对质点的引力大小F=F1-F2=23GMm100R2。
故答案为：23GMm100R2。