物理必修 第二册4.2  万有引力定律是怎样发现的同步达标检测题

4.2万有引力定律是怎样发现的基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程.在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的说法是(    )

A．在得到万有引力定律的过程中，牛顿接受了胡克等科学家关于“吸引力与物体两中心距离的二次方成反比”的猜想

B．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星

C．伽利略发现了行星的运动规律

D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点

2．下列说法符合史实的是（　　）

A．牛顿发现了行星的运动规律 B．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量

C．伽利略发现了万有引力定律 D．开普勒发现了海王星和冥王星

3．下列关于万有引力的说法，正确的有

A．物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力

B．万有引力定律是开普勒在总结前人研究的基础上发现的

C．地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力

D．F＝G中，G是一个比例常数，没有单位

4．关于万有引力定律，下列说法中正确的是

A．牛顿最早测出G值，使万有引力定律有了真正的实用价值．

B．牛顿通过“月地检验”发现地面物体，月球所受地球引力都遵从同样的规律

C．由可知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，距离r趋于零时，万有引力无限大

D．引力常量G值大小与中心天体选择有关

5．在物理学史中，利用“扭秤实验”测出万有引力常量，并且被称为“称量地球质量”的物理学家是（　　）

A．第谷 B．开普勒 C．牛顿 D．卡文迪什

6．人类发射的某空间探测器进入某行星的引力范围后，在靠近该行星表面上空做匀速圆周运动，测得运行周期为T，已知引力常量为G。则可以判定该行星的平均密度为（　　）

A． B． C． D．

7．已知月球中心到地球中心的距离是地球半径的60倍。则下列说法正确的是（　　）

A．月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的

B．月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小等于地面附近重力加速度大小的

C．地面附近重力加速度大小等于月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小的

D．地面附近重力加速度大小等于月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度大小的

8．某人造地球卫星在离地面高度为 h 的圆轨道上运动，地球的质量为 M、半径为 R，卫星的质量为 m，引力常量为 G，则卫星受到地球引力的大小为（　　）

A． B． C． D．

9．在讨论地球潮汐成因时， 地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7107倍， 地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力， 下列说法中正确的是（　　）

A．太阳引力远大于月球引力

B．太阳引力远小于月球引力

C．太阳引力和月球引力相差不大

D．月球对不同区域海水的吸引力大小相等

10．下列说法正确的是：

A．力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”

B．牛顿通过现实中的斜面实验得到了物体的运动不需要力来维持

C．伽利略用实验的方法测出万有引力常量G

D．物体惯性的大小是由质量和速度共同决定

11．通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是（　　）

A．卫星的质量和线速度

B．卫星的质量和轨道半径

C．卫星的质量和角速度

D．卫星的运行周期和轨道半径

12．某物体在地面上受到地球对它的万有引力为F。若此物体受到的万有引力减小到，则此物体距地面的高度应为（R为地球的半径）（　　）

A．R B．2R C．3R D．8R

13．在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其关系如图中虚线所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则(    )

A．M的密度是N的3倍

B．Q的质量是P的3倍

C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍

D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍

14．假设某星球可视为质量分布均匀的球体。已知该星球表面两极处的重力加速度大小为，贴近该星球表面飞行的卫星的运行周期为84分钟，该星球的自转周期为24小时，试估算一质量为的钢琴静止在该星球赤道上随该星球自转所需要的向心力约为（　　）

A． B． C． D．

15．在物理学发展过程中, 很多科学家做出了巨大的贡献,下列说法中符合史实的是（ ）

A．伽利略通过观测、分析计算发现了行星的运动规律

B．卡文迪许用扭秤实验 测出了万有引力常量

C．牛顿运用万有引力定律预测并发现了海王星和冥王星

D．开普勒利用他精湛的数学经过长期计算分析，最后终于发现了万有引力定律

二、填空题（共4题）

16．已知地球半径为R，绕地球做匀速圆周运动的卫星的质量为m，速度为v，它到地心的距离为r，引力常量为G。则地球的质量M=______，地球密度的表达式为ρ=______。

17．已知一颗人造卫星在某行星表面绕行星做匀速圆周运动，经过时间t，卫星运动的路程为s，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，那么该卫星的环绕周期T＝________，设万有引力常量为G，该行星的质量为M＝________。

18．已知月球质量约为地球质量的，月球表面重力加速度约为地球表面重力加速度的，地球半径约为6.4×106m，则月球半径约为___________m。嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，其发射初期贴着地球表面飞行的环绕速度约为7.9×103m/s，后经过约112小时奔月飞行、实施二次近月制动后进入离月球表面200km高度的环月圆轨道飞行，其速度约为___________m/s。

19．一艘宇宙飞船飞向某一新发现的行星，并进入该行星表面的圆形轨道绕该行星运行数圈后，着陆于该行星，宇宙飞船上备有下列器材：

A．精确秒表一只        B．弹簧秤一个        C．质量已知的钩码        D．天平一台

已知宇航员在宇宙飞船绕行星飞行的过程中和飞船着陆后均作了测量，依据所测得的数据和引力常量G，可求得该行星的质量M和半径R。请回答下列问题：

（1）测量相关数据应选用的器材是___________（选填宇宙飞船上备有的器材前面的字母序号）。

（2）宇宙飞船在绕行星表面运行的过程中，应直接测量的物理量是___________（填一个物理量及符号，宇航员在着陆后应间接测量的物理量是___________（填一个物理量及符号）。

（3）用测得的数据，可求得该行星的质量___________，该行星的半径___________（均用已知的物理量和测得的物理量表示）。

三、综合题（共4题）

20．宇航员在某星球表面，将一小球从离地面为h高处以初速度v0水平抛出，测出小球落地点与抛出点间的水平位移为s，若该星球的半径为R，引力常量为G，则该星球的质量多大？

21．粗略研究行星的轨道运动时，通常只考虑太阳对行星的万有引力。木星与地球之间的最近距离约为6.3×108km，地球的质量约为6.0×1024kg。请估算木星与地球之间的万有引力大小，并与木星和太阳之间的万有引力大小作比较。

22．一个质量为M的匀质实心球，半径为R。如果从球上挖去一个直径为R的球，放在与被挖球相距为d的地方，求下列两种情况下，两球之间的万有引力分别是多大，并指出在什么条件下，以下两种情况计算结果相同。

（1）如图甲所示，从球的正中心挖去；

（2）如图乙所示，从与球面相切处挖去。

23．据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，风云三号卫星已经成为及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况的重要手段。风云三号卫星属于极地轨道气象卫星，已知风云三号在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，风云三号卫星的质量为m，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。求：

（1）地球的质量M；

（2）风云三号卫星做匀速圆周运动的周期T。

参考答案

1．A

2．B

3．C

4．B

5．D

6．A

7．A

8．D

9．A

10．A

11．D

12．A

13．C

14．A

15．B

16．       

17．2πt       

18．1.7×106（1.742×106）    1.6×103（1.611×103）   

19．ABC    周期T    重力F           

20．

21．

查阅资料，太阳的质量为地球的33万倍，木星质量是地球质量的318倍 ，木星到太阳的平均距离约是7783300千米。木星与地球之间的万有引力大小

木星和太阳之间的万有引力大小

则

22．（1）；（2），当时，两种情况计算结果相同

23．（1）；（2）