高中人教版 (2019)2 万有引力定律课后复习题

这是一份高中人教版 (2019)2 万有引力定律课后复习题，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
7.2万有引力定律同步练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题1．发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　）A．开普勒、卡文迪许 B．牛顿、伽利略C．牛顿、卡文迪许 D．开普勒、伽利略2．若使两质点间的万有引力减小为原来的，下列办法可采用的是（　　）A．使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变B．使两质点的质量都减半，间距减为原来的C．使其中一质点的质量减为原来的，间距不变D．使两质点的质量和间距都减为原来的3．关于万有引力常量G，下列说法中正确的是（　　）A．人们为了计算引力大小，规定了G值 B．在不同的星球上，G的数值不一样C．G值由卡文迪许通过扭秤实验测定 D．G值由牛顿通过理论计算得4．如图所示，地球可看作质量分布均匀、半径为R的球体，地球内部的a点距地心的距离为r，地球外部的b点距地心的距离为3r，。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，忽略地球的自转，则a、b两点的重力加速度大小之比为（　　）A． B． C． D．5．下列实验用到与“探究加速度与力、质量的关系”相同实验方法的是（　　）A．甲图斜面理想实验 B．乙图卡文迪什扭秤实验C．丙图共点力合成实验 D．丁图“探究向心力大小”实验6．两个质量均匀的球形物体，两球心相距r时它们之间的万有引力为F。若将两球的半径都加倍，两球心的距离也加倍，它们之间的作用力为（　　）A．2F B．4F C．8F D．16F7．近几年来，我国生产的“蛟龙号”下潜突破7000m大关，我国的北斗导航系统也进入紧密的组网阶段。已知质量分布均匀的球壳对壳内任一质点的万有引力为零，将地球看成半径为R、质量分布均匀的球体，北斗导航系统中的一颗卫星的轨道距离地面的高度为h，“蛟龙号”下潜的深度为d，则该卫星所在处的重力加速度与“蛟龙号”所在处的重力加速度的大小之比为（　　）A． B．C． D．8．一个物体在地球表面所受的引力为F，则在距地面高度为地球半径的2倍时，所受引力为（　　）A． B． C． D．9．1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量G，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人”。若已知引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为T1（地球自转周期），一年的时间为T2（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离为L1，地球中心到太阳中心的距离为L2。下列说法正确的是（　　）A．地球的质量B．太阳的质量C．月球的质量 D．由题中数据可求月球的密度10．月球在如图所示的轨道上绕地球运行，近地点、远地点受地球的万有引力分别为F1、F2，则F1、F2的大小关系是（　　）A．F1<F2 B．F1>F2C．F1=F2 D．无法确定11．2021年5月15日，中国火星探测工程执行探测任务的飞船“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区。若飞船“天问一号”从地球上发射到与火星会合，运动轨迹如图中虚线椭圆所示，飞向火星过程中，太阳对飞船“天问一号”的引力远大于地球和火星对它的吸引力，认为地球和火星绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）A．飞船“天问一号”椭圆运动的周期小于地球公转的周期B．在与火星会合前，飞船“天问一号”的加速度小于火星公转的向心加速度C．飞船“天问一号”在无动力飞行飞向火星过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒D．飞船“天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间12．“天问一号”探测器在靠近火星时需要通过变轨过程逐渐靠近火星。已知引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”的发射速度必须大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度B．“天问一号”在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能C．“天问一号”在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度反方向喷气D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知“天问一号”在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度 二、多选题13．下列关于太阳对行星的引力的说法中正确的是（  ）A．太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B．太阳对行星的引力大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比C．太阳对行星的引力规律是由实验得出的D．太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的14．如图所示，A、B、C、D四颗地球卫星，A还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，线速度为v，向心加速度为a；B处于地面附近轨道上，正常运行速度为v1，向心加速度为a1；C是地球同步卫星，到地心的距离为r，运行速率为v2，加速度为a2；D是高空探测卫星，运行速率为v3，加速度为a3。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则（　　）A．a=g=a1>a2>a3B．v1>v2>vC．=D．卫星C加速一段时间后就可能追上卫星B15．如图所示，有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，运动方向相反。A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，在某一时刻两卫星相距最近，则（引力常量为G）（　　）A．两卫星下一次相距最近需经过时间t＝B．两颗卫星的轨道半径之比为C．若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D．若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度 三、填空题16．月—地检验（1）检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为_____的力。（2）检验方法：（a）假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F=_____。（b）根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月=_____=_____（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。（c）假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度a苹==G（式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离）。（d）=，由于r≈60R，所以=_____（3）验证：（a）苹果自由落体加速度a苹=g=9.8m/s2。（b）月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈_____m/s2（保留两位有效数字），≈_____（数值）≈（比例）。（4）结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从_____的规律。17．月—地检验（1）检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为_____的力。（2）检验方法：a.假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足。b.根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。c.假设地球对苹果的吸引力也是同一种力，同理可知，苹果的自由落体加速度（式中m地是地球的质量，R是地球中心与苹果间的距离）。d.，由于r≈60R，所以。（3）验证：a.苹果自由落体加速度a苹=g=9.8 m/s2。b.月球中心到地球中心的距离r=3.8×108 m。月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106 s则a月=≈_______m/s2（保留两位有效数字）______（数值）≈（比例）。（4）结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从_____的规律。 四、解答题18．中国载人登月工程规划在2030年前后实现航天员登月。设想在2029年4月27日，中国宇航员登上月球。由于月球表面无空气，即没有空气阻力。宇航员在月球表面借助智能机器人完成这样一个实验：沿水平方向将一个小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧轨道AB的A点沿切线方向进入（进入圆弧时无机械能损失）。已知θ=53°，P点与A点的水平距离（DA间距）d=7.5m，小球到达A点时的速度大小v5m/s。已知万有引力常量为G，月球的半径R月取1.6×106m，不考虑月球的自转，sin53°=0.8，cos53°=0.6。解答下列问题：（1）求月球表面的重力加速度g月；（2）估算月球的第一宇宙速度v1。19．现代宇宙学理论告诉我们，恒星在演变过程中，可能会形成一种密度很大的天体─—中子星，如图所示。某一中子星物质的密度约为，若中子星的半径为10km，求此中子星表面的重力加速度大小。
参考答案：1．C【详解】万有引力定律是由牛顿发现的，而万有引力常量是由卡文迪许通过扭秤实验测定的。故选C。2．C【详解】根据万有引力定律，可知质点间的万有引力大小为A．使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变，则万有引力减小为原来的，故A错误；B．使两质点的质量都减半，间距减为原来的，则万有引力保持不变，故B错误；C．使其中一质点的质量减为原来的，间距不变，则万有引力减小为原来的，故C正确；D．使两质点的质量和间距都减为原来的，则万有引力保持不变，故D错误。故选C。3．C【详解】G的数值是卡文迪许通过扭秤实验测定的，在不同星球上，G的数值一样。故选C。4．B【详解】设地球密度为，根据题意可知点距地心距离为，且小于，则只有半径为的球体对其产生万有引力，则有，解得点距地心的距离为，则有，解得解得故选B。5．D【详解】A．“探究加速度与力、质量的关系”相同实验方法的是控制变量法，甲图斜面理想实验用的是实验与逻辑推理相结合的方法，不符合题意；B．乙图卡文迪什扭秤实验采用的是放大的实验方法，不符合题意；C．丙图共点力合成实验采用的是等效替代的方法，不符合题意；D．丁图“探究向心力大小”实验采用的是控制变量的方法，符合题意。故选D。6．D【详解】由可知，两球半径加倍后，其质量为又r′=2r，由万有引力定律 可得故选D。7．C【详解】设地球的密度为ρ，在地球表面，重力和地球的万有引力大小相等，有由于地球的质量联立上式解得根据题意，在深度为d的地球内部，“蛟龙号”受到地球的万有引力等于半径为（R－d）的球体表面的重力，故“蛟龙号”在海里的重力加速度为联立可得对卫星，根据万有引力提供向心力有解得加速度所以故选C。8．D【详解】由万有引力定律可得，物体在地球表面时物体在距地面高度为地球半径的2倍时故选D。9．B【详解】A．若不考虑地球自转，根据地球表面万有引力等于重力，有则故A错误；B．根据太阳对地球的万有引力提供向心力，有则故B正确；CD．由题中数据无法求出月球的质量，也无法求出月球的密度，故CD错误。故选B。10．B【详解】根据万有引力定律可知，当两物体的质量确定时，引力与物体之间的距离的二次方成反比，故F1>F2故选B。11．C【详解】A．根据开普勒第三定律，可知飞船“天问一号”椭圆运动的半长轴大于地球公转半径，所以飞船“天问一号”椭圆运动的周期大于地球公转的周期，A错误；B．在与火星会合前，飞船“天问一号”距太阳的距离小于火星公转半径，所以根据牛顿第二定律可知，飞船“天问一号”的加速度大于火星公转的向心加速度，B错误；C．飞船“天问一号”在无动力飞行飞向火星过程中，引力势能增大，动能减少，机械能守恒，C正确；D．飞船“天问一号”要脱离地球的束缚，所以发射速度大于第二宇宙速度，D错误。故选C。12．D【详解】A．“天问一号”脱离地球引力的束缚，绕火星飞行，则发射速度必须大于第二宇宙速度，选项A错误；B．“天问一号”由轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，在P点需要减速运动，除万有引力以外的其他力做负功，机械能减小，故“天问一号”在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅱ上的机械能，选项B错误；C．“天问一号”在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，轨道半径减小，需要在P点减速运动，即朝向速度方向喷气，选项C错误；D．“天问一号”绕火星表面飞行，根据万有引力提供向心力，有=mω2R解得火星质量M=火星密度选项D正确。故选D。13．AD【详解】ACD．太阳对行星的引力规律是牛顿将开普勒行星运动定律结合圆周运动规律推导出来的，它不是实验得出的，太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力，故AD正确，C错误；B．根据太阳对行星的引力公式可知太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比，故B错误。故选AD。14．BC【详解】A．地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知A与C的角速度相同，由a=ω2r可知，C的向心加速度比A的大，又G=ma可得a=卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星C的向心加速度小于B的向心加速度，而B的向心加速度约是g，可知A的加速度小于重力加速度g，选项A错误；B．由万有引力提供向心力有G=m解得v=卫星的轨道半径越大，线速度越小，A在地球赤道上随地球表面一起转动，线速度小于同步卫星的线速度，因此A、B、C卫星的线速度有v1>v2>v选项B正确；C．A、C的角速度相同，由a=ω2r可知选项C正确；D．若卫星C加速，则此时的万有引力不足以提供向心力，C的轨道半径会变大，做离心运动，因此不能追上B，选项D错误。故选BC。15．AB【详解】A．两卫星运动方向相反，设经过时间t再次相遇，则有t＋t＝2π解得t＝选项A正确；B．根据万有引力提供向心力得＝mrA卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，所以两颗卫星的轨道半径之比为选项B正确；CD．若已知两颗卫星相距最近时的距离，结合两颗卫星的轨道半径之比可以求出两颗卫星的轨道半径，根据万有引力提供向心力得＝mr可求出地球的质量，但不知道地球的半径，所以不能求出地球的密度和地球表面的重力加速度，选项CD错误。故选AB。16．     同一性质                         2.70×10-3     0.276×10-3     相同【详解】(1)[1] 月—地检验目的：检验地球绕太阳运动、月球绕地球运动的力与地球对树上苹果的引力是否为同一性质的力。（2）检验方法：（a）[2]假设地球与月球间的作用力和太阳与行星间的作用力是同一种力，它们的表达式也应该满足F= 。（b）[3][4]根据牛顿第二定律，月球绕地球做圆周运动的向心加速度a月==（式中m地是地球质量，r是地球中心与月球中心的距离）。（d）[5]=，由于r≈60R，所以=（b）[6][7]月球中心到地球中心的距离r=3.8×108m，月球公转周期T=27.3 d≈2.36×106s，则a月=（）2r≈2.70×10-3m/s2≈0.276×10-3（数值）≈（比例）（4）[8]结论：地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，与太阳、行星间的引力遵从相同的规律。17．     同一性质     2.7×10-3     2.8×10-4     相同【详解】略18．（1）1.6m/s2；（2）1.6×103m/s【详解】（1）根据速度的合成与分解有   小球从P到A的时间为   根据运动学规律有   联立以上四式解得（2）物体在月面附近绕月球做匀速圆周运动的速度即为月球的第一宇宙速度，此时可近似认为向心力由重力提供，即解得19．【详解】在中子星表面，满足且有联立整理得故中子星表面的重力加速度大小为。