4.1天地力的综合：万有引力定律 课时训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册
4.1天地力的综合：万有引力定律 课时训练（解析版）
1．第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是（　　）
A．胡克 B．牛顿 C．开普勒 D．卡文迪许
2．下列关于物理学史的描述，错误的是（　　）
A．开普勒发现了行星的运动规律，澄清了多年来人们对天体运动的神秘、模糊的认识，为人们解决行星运动学问题提供了依据
B．牛顿发现了万有引力定律，揭示了天体运行的规律与地上物体运动的规律具有内在的一致性，成功地实现了天上力学与地上力学的统一
C．卡文迪许应用扭秤装置测出了万有引力常量，证明了万有引力的存在，被称为“测出地球质量第一人”
D．牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常数
3．下列关于天体运动的说法中，正确的是（　　）
A．所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上
B．地心说代表人物哥白尼认为地球是宇宙的中心，其他星球都环绕地球运动
C．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
D．地球绕太阳公转时，在近日点运行速率最小，在远日点速率最大
4．两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，那么它们之间万有引力的大小变为（ ）
A． B．9F C． D．3F
5．2021年5月15日，“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。已知火星的半径为R，若“天问一号”在离火星表面高度为的轨道上绕火星做匀速圆周运动时受到火星的万有引力大小为F，则“天问一号”到达火星附近时受到火星的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
6．在物理学的发展过程中，很多科学家做出了巨大的贡献，则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．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
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人
D．牛顿用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法
7．下列说法中正确的是(　　)
A．伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量
B．根据表达式F＝G可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C．在由开普勒第三定律得出的表达式＝k中，k是一个与中心天体无关的常量
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力
8．下列说法正确的是（　　）
A．在由开普勒笫三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量
B．伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量
C．根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
D．两物体间的万有引力总是大小相等．方向相反，是一对平衡力
9．苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，下列论述中正确的是（　　）
A．是由于苹果质量小，对地球的引力较小，而地球质量大，对苹果的引力大造成的
B．是由于地球对苹果有引力，而苹果对地球没有引力造成的
C．苹果对地球的作用力和地球对苹果的作用力相等，由于地球质量极大，不可能产生明显加速度
D．以上说法都不正确
10．关于万有引力公式，以下说法正确的是（　　）
A．公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体
B．当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
C．两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律
D．公式中引力常量G的值是牛顿规定的
11．下面说法正确的是（　　）
A．物体竖直向上运动，其机械能一定增加
B．平抛运动一定是匀变速曲线运动
C．一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和为零
D．牛顿测出了万有引力常量
12．下列说法中正确的是（　　）
A．由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．由可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大
C．引力常量，是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的
D．由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与行星有关
13．在物理学发展的进程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，不正确的说法是（　　）
A．哥白尼创立了日心说
B．伽利略发现了行星运动定律
C．牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学体系
D．牛顿用实验测定万有引力常量G
14．下列关于力的说法正确的是
A．作用力和反作用力作用在同一物体上
B．太阳系中的行星均受到太阳的引力作用
C．运行的人造地球卫星所受引力的方向不变
D．伽利略的理想实验说明了力不是维持物体运动的原因
15．2006年5月的天空是相当精彩的，行星们非常活跃，木星冲日、火星合月、木星合月等景观美不胜收，而流星雨更是热闹非凡，宝瓶座流星雨非常壮丽，值得一观． 在太阳系中，木星是九兄弟中“最魁梧的巨人”，5月4日23时，发生木星冲日现象．所谓的木星冲日是指地球、木星在各自轨道上运行时与太阳重逢在一条直线上，也就是木星与太阳黄经相差180度的现象，天文学上称为“冲日”．冲日前后木星距离地球最近，也最明亮． 下列说法正确的是（ ）
A．2006年5月4日23时，木星的线速度小于地球的线速度
B．2006年5月4日23时，木星的加速度大于地球的加速度
C．2007年5月4日23时，必将是下一个“木星冲日”
D．下一个“木星冲日”必将在2007年5月4日之后的某天发生
16．某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等随身装备共重840 N,在火箭发射阶段,发现当飞船随火箭以a=g/2的加速度匀加速竖直上升到某位置时(其中g为地球表面处的重力加速度),其身下体重测试仪的示数为1220 N.设地球半径R="6400" km,地球表面重力加速度g="10" m/s2(求解过程中可能用到 ="1.03," 1.02).问:
(1)该位置处的重力加速度g′是地面处重力加速度g的多少倍
(2)该位置距地球表面的高度h为多大
17．如图所示的空间站内有两个质量均为m的均质球形物体，它们的球心之间的距离为L，已知引力常量为G。
（1）求两球形物体之间的万有引力大小；
（2）若有一根能正常使用的弹簧秤，则能在空间站内称其中一个球形物体的重量吗？
参考答案
1．D
【详解】
第一次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。
故选D。
2．D
【详解】
A．开普勒发现了行星的运动规律，澄清了多年来人们对天体运动的神秘、模糊的认识，为人们解决行星运动学问题提供了依据，故A正确，不符合题意；
B．牛顿发现了万有引力定律，揭示了天体运行的规律与地上物体运动的规律具有内在的一致性，成功地实现了天上力学与地上力学的统一，故B正确，不符合题意；
C．卡文迪许应用扭秤装置测出了万有引力常量，证明了万有引力的存在，被称为“测出地球质量第一人”，故C正确，不符合题意；
D．牛顿发现了万有引力定律，由卡文迪许通过扭称实验测出了万有引力常数，故D错误，符合题意。
故选D。
3．A
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，故A正确；
B．哥白尼是日心说的代表人物，托勒密是地心说的代表人物，故B错误；
C．卡文迪许由于测出了引力常量而成为第一个计算出地球质量的人，故C错误；
D．根据开普勒第二定律可知，地球绕太阳公转时，在近日点运行速率最大，在远日点速率最小，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】
根据万有引力定律公式
知，将这两个质点之间的距离变为原来的3倍，则万有引力大小变为原来的，故A正确，C、B、D错误。
故选A。
5．B
【详解】
由万有引力定律可得
到达火星附近时受到火星的万有引力大小为
故选B。
6．C
【详解】
A．开普勒通过观测、分析计算发现了行星的运动规律，选项A错误；
B．牛顿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，选项B错误；
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量G而被称为测出地球质量第一人，选项C正确；
D．卡文迪许用扭秤实验，测出了万有引力常量，这使用了微小作用放大法，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量，故A错误；
B．表达式适用于质点间引力的计算，当趋近于零时，物体不能看成质点，该不再成立，所以不能得到万有引力趋近于无穷大的结论，故B错误；
C．在由开普勒第三定律得出的表达式中，是一个与中心天体质量有关的常量，故C错误；
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，故D正确；
故选D。
8．A
【详解】
A．在开普勒第三定律中，是一个与中心天体有关的常量，A正确；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，B错误；
C．表达式
适用于两个质点之间的计算，当趋近于零时，两个物体无论是否为球体，都不能看成质点，万有引力定律不在适用，C错误；
D．两个物体间的万有引力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等，方向相反，作用在两个物体上，D错误。
故选A。
9．C
【详解】
苹果落向地球，而不是地球向上运动碰到苹果，其原因是苹果对地球的作用力和地球对苹果的作用力是一对相互作用力，大小相等，由于地球质量极大，不可能产生明显加速度。
故选C。
10．C
【详解】
万有引力定律适用于任何两个可以看成质点的物体之间或均质球体之间的引力计算，故A错误；当两物体间的距离趋近于0时，万有引力公式不再适用，万有引力不会趋近于无穷大，故B错误；两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律，总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，故C正确；公式中引力常量G的值是卡文迪许测定的，故D错误．所以C正确，ABD错误．
11．B
【详解】
A．根据功能关系可知，物体竖直向上运动时，当除重力以外的力的合力向上时，机械能增加，当除重力以外的力的合力向下时，机械能减小，故A错误；
B．平抛运动的物体只受重力，为恒力，故平抛运动为匀变速曲线运动，故B正确；
C．系统内一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和一定为负值；从而使部分机械能转化为内能，故C错误；
D．卡文迪许测出了万有引力常量，故D错误。
故选B。
12．C
【详解】
A．由开普勒第一定律可知，所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，所以各行星不在同一椭圆轨道上，故A错误；
B．万有引力定律的研究对象是质点当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点，万有引力定律不再适用，故B错误；
C．引力常量，是由卡文迪什在实验室中利用扭秤实验测出的，故C正确；
D．由开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等，即，其中k与中心天体有关，与行星无关，故D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
A．哥白尼创立了日心说，选项A正确，不符合题意；
B．开普勒发现了行星运动定律，选项B错误，符合题意；
C．牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学体系，选项C正确，不符合题意；
D．卡文迪许用实验测定万有引力常量G，选项D错误，符合题意。
故选BD。
14．BD
【详解】
作用力和反作用力作用在两个不同的物体上，A错误；太阳系中的所有行星都要受到太阳的引力，且引力方向沿着两个星球的连线指向太阳，B正确，C错误；伽利略理想实验说明力不是维持物体运动的原因，D正确．
15．AD
【详解】
根据：，解得，木星的轨道半径大于地球轨道半径，所以木星的线速度小于地球的线速度，故A正确；根据，解得：木星的轨道半径大于地球轨道半径，所以木星的加速度小于地球的加速度，故B错误；根据万有引力提供向心力，解得：，木星的轨道半径大于地球轨道半径，所以木星的周期大于地球的周期，地球的周期为1年，故木星的周期大于1年，下一个“木星冲日”必将在2007年5月4日之后的某天发生，故C错误，D正确．所以AD正确，BC错误．
16．(1) (2)128 km
【详解】
（1）由题意有：
在起飞前：G=mg，得m=84Kg
在h高度处：
得
（2）由万有引力公式
得
17．（1）；（2）不能
【详解】
（1）根据万有引力定律可得
（2）在空间站内，物体处于完全失重状态，即使将物体悬挂在弹簧秤上，物体对弹簧秤也没有拉力，因此不能称量物体的重量