高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律课时训练，共13页。试卷主要包含了单选题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
7.2万有引力定律同步测试（含答案）一、单选题1．下列叙述符合史实的是（　　）A．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了万有引力定律B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“地心说”C．牛顿发现了行星的运动规律D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许2．某人站在地表，受到地球的吸引力约为F，那么当他在离地表距离等于地球半径的飞船中时，他受到地球的吸引力为（　　）A． B． C． D．3．对于万有引力定律的表述式，下面说法中正确的是（　　）A．公式中G为引力常量，它是牛顿通过扭称实验测得的，而不是人为规定的B．当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大C．m1与m2受到的引力总是大小相等的，方向相反，是一对平衡力D．m1与m2受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关4．“神舟十二号”载人飞船与“天和核心舱”成功交会对接，标志着中国人首次进入自己的空间站。若将地球视为质量分布均匀的球体，其质量为M、半径为R。已知空间站总质量为m，引力常量为G，某时刻空间站距离地球表面的高度为h，则此时空间站受到地球的万有引力大小为（　　）A． B．C． D．5．如有两艘轮船，质量都是1.0×107 kg，相距10 km，已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，则它们之间的万有引力的大小为（　　）A．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略B．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略C．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略D．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略6．2021年，“天问一号”火星探测器到达火星轨道后，着陆器脱离探测器，在万有引力的作用下逐渐靠近火星表面。已知火星的质量为，半径为，引力常量为。质量为的着陆器在距离火星表面高度为时，速度大小为，此时着陆器所受火星的引力大小为（　　）A． B． C． D．7．我国自主研发的火星探测器“天问一号”于2020年7月23日12时41分在中国文昌航天发射场发射，并于2021年2月10日成功被火星捕获，顺利“刹车”进入预定轨道若“天问一号”在地面时受地球的万有引力为F，则当其上升到离地面距离为地球半径的2倍时受地球的万有引力为（　　）A． B． C． D．8．两个质量一定的质点间万有引力大小为F，当它们之间的距离变为原来的2倍时，万有引力的大小变为（　　）A． B． C．2F D．4F9．下列说法正确的是（　　）A．牛顿发现了万有引力定律，他被称为“称量地球质量”第一人B．已知月地距离约为地球半径60倍，要检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，只需验证地球吸引月球的力约为地球吸引平果的力的C．海王星是通过计算发现的新天体，被人们称为“笔尖下发现的行星”D．相对论的出现使经典物理学在自己的适用范围内不再继续发挥作用10．理论上已经证明，质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体，将一个铁球分别放在地面以下 深处和放在地面上方 高度处，则物体受到地球对它的万有引力之比为（　　）A．9∶8 B．8∶9 C．3∶2 D．2∶311．已知地球半径为R，将物体从地面发射至离地面高度为h处时，物体所受万有引力减小到原来的，则h为（　　）A．R B．2R C．R D． R12．如图所示，P、Q为质量均为m的两个质点，分别置于地球表面的不同纬度上，如果把地球看成一个均匀球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）A．P、Q做圆周运动的向心力大小相等B．P受到的地球引力小于Q受到的地球引力C．P、Q角速度相等D．Q的角速度大于P的角速度二、解答题13．操场两边放着半径分别为r1、r2，质量分别为m1、m2的篮球和足球，二者的间距为r，求两球间的万有引力大小。14．一个质量均匀分布的球体，半径为2r，在其内部挖去一个半径为r的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球的质量为m，在球心和空穴中心连线上，距球心d＝6r处有一质量为m2的质点，求：(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大？(2)剩余部分对m2的万有引力为多大？ 15．火星半径是地球半径的，火星质量大约是地球质量的，那么地球表面上质量为50kg的宇航员（地球表面的重力加速度g取10m/s2）(1)在火星表面上受到的重力是多少？(2)若宇航员在地球表面能跳1.5m高，那他在火星表面能跳多高？16．某宇宙飞船由运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道，在B点实施变轨后，再进入预定圆轨道，如图所示。已知飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，近地点A距地面高度为，地球表面重力加速度为g，地球半径为R。则： (1)飞船在近地点A的加速度为多大；(2)远地点B距地面的高度为多少。三、填空题17．根据牛顿的万有引力定律，质点间的万有引力，其中m1、m2为两质点的质量，R为两质点间的距离 ，则在国际单位制中，G的单位是___________。18．太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即F=___________，式中G为比例系数，其大小与太阳和行星的质量___________，太阳与行星引力的方向沿二者的___________。19．如图，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r=0.5R的一部分球体，则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小为______； 20．判断正误，在各个小问后面括号中对的填A，错的填B。(1)行星的轨道半径和公转周期成正比。（____）(2)公式中的a可认为是行星的轨道半径。（____）(3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。（____）(4)公式中G是比例系数，与太阳、行星都没关系。（____）(5)在推导太阳与行星的引力公式时，用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律。（____）(6)月球绕地球做匀速圆周运动是因为月球受力平衡。（____）
参考答案1．D【详解】AC．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了行星的三大规律，牛顿发现了万有引力定律，选项AC错误；B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“日心说”，选项B错误；D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，选项D正确。故选D。2．C【详解】根据万有引力定律可得在地球表面时当他在离地表距离等于地球半径的飞船中时，他受到地球的吸引力故选C。3．D【详解】A．公式中G为引力常量，它是卡文迪什通过扭称实验测得的，而不是人为规定的，故A错误；B．当r趋近于零时，物体不能视为质点，万有引力公式不成立，万有引力不会趋于无穷大，故B错误；C．m1与m2受到的引力总是大小相等的，方向相反，是一对相互作用力，故C错误；D．m1与m2受到的引力是相互作用力，总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关，故D正确。故选D。4．D【详解】由万有引力公式知此时空间站受到地球的万有引力大小为故D正确，ABC错误。故选D。5．A【详解】根据万有引力定律相比自身重力该引力完全可以忽略，A正确，BCD错误。故选A。6．D【详解】由万有引力定律可得，着陆器所受火星的引力大小为由于着陆器不是做匀速圆周运动，不能用向心力公式表示，D正确。故选D。7．C【详解】由题可知当上升到离地面距离为地球半径的2倍时受地球的万有引力故选C。8．A【详解】由万有引力的公式，即可知，当两个质量一定的质点之间的距离变为原来的2倍时，万有引力大小变为原来的四分之一，即，BCD错误，A正确。故选A。9．C【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，但引力常量是卡文迪许通过扭秤实验测出的，故卡文迪许被称为“称量地球质量”第一人，A错误；B．设地球半径为R，设地球吸引苹果的力为，地球吸引月球的力为，根据万有引力公式可得因为月球质量和苹果质量不知道，故两个力大小无法比较，B错误；C．海王星是科学家用天体力学理论算出来的，C正确；D．相对论给出了物体在高速运动时所遵循的规律，经典物理学为它在低速运动时的特例，在自己的适用范围内还将继续发挥作用，D错误。故选C。10．A【详解】设地球的密度为ρ，则在地面以下深处，铁球受到地球对它的万有引力F1=G m在地面上方 高处，铁球受到地球对它的万有引力F2=G m可得 = 故选A。11．A【详解】物体可视为质点，地球视为均匀球体，由万有引力定律知当F减小为原来的四分之一时，半径变为原来的2倍，所以h=2R-R= R故选A。12．C【详解】A．P、Q两质点角速度大小相等，根据F向=知，P转动的半径小于Q质点转动的半径，则P受到的向心力小于Q质点受到的向心力。故A错误。B．P、Q两质点距离地心的距离相等，根据知，两质点受到的地球引力大小相等。故B错误。CD．P、Q随地球一起自转，角速度大小相等，故C正确D错误；故选C。13．【详解】两球间的距离为球心距离，即为，则根据万有引力公式得到两球间的万有引力大小为14．(1)G；(2)G【详解】(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为F2＝G＝G(2)将挖去的小球填入空穴中，由V＝πR3，m＝ρV可知，大球的质量为8m，则挖去小球前大球对m2的万有引力为F1＝G＝Gm2所受剩余部分的万有引力为F＝F1－F2＝G15．（1）222.2N；（2）3.375m【详解】(1)在地球表面有mg=G在火星表面上有mg′=G代入数据，联立解得g′=m/s2则宇航员在火星表面上受到的重力G′=mg′=50×N≈222.2N.(2)在地球表面宇航员跳起的高度H=在火星表面宇航员能够跳起的高度h=联立解得h=H=×1.5m=3.375m16．(1)；(2)【详解】（1）设地球质量为M，飞船的质量为m，在A点飞船受到的地球引力为地球表面的重力加速度由牛顿第二定律得（2）飞船在预定圆轨道飞行的周期由牛顿第二定律得解得17．【详解】根据万有引力定律得解得G的单位是。18．G    无关    连线方向    【详解】[1][2][3]太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即式中G为比例系数，其大小与太阳和行星的质量无关，太阳与行星引力的方向沿二者的连线方向。19． 【详解】设球体质量为M，质点P的质量为m，质点P与球心间距为L；在球体中央挖去半径为0.5R的一部分球体，根据体积公式挖去部分的体积为原来体积的 ，故挖去质量为总质量的 ，设想先将球补上，万有引力为：该引力为两个部分的万有引力之和，故为：联立解得：20．B    A    B    A    A    B    【详解】(1)[1]根据开普勒第三定律可知，行星的轨道半径的立方和公转周期的平方成正比。（B）(2)[2]若行星做圆周运动，则公式中的a可认为是行星的轨道半径。（ A）(3)[3]开普勒定律适用于行星绕太阳的运动，也适应于卫星绕行星运动。（B）(4)[4]公式中G是比例系数，与太阳、行星都没关系。（A）(5)[5]在推导太阳与行星的引力公式时，用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律。（A）(6)[6]月球绕地球做匀速圆周运动是因为地球对月球的万有引力充当月球做圆周运动的向心力。（B）