4.1天地力的综合：万有引力定律 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．在物理学的重大发现中科学家们作出了巨大的贡献，创造出了许多物理学方法，如比值法、理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等。以下关于物理学史实或所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　）
A．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
B．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，应用了放大法成功测出万有引力常量的数值
D．伽利略认为，物体下落的快慢是由重量决定的，重量越大的物体下落的越快
2．下列关于万有引力定律的说法中，正确的是　　
万有引力定律是卡文迪许在实验室中发现的
对于相距很远、可以看成质点的两个物体，万有引力定律中的r是两质点间的距离
对于质量分布均匀的球体，公式中的r是两球心间的距离
质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力．
A． B． C． D．
3．如图所示，两球间的距离为r，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m1、m2，半径大小分别为r1、r2，则两球间的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
4．两个质量相等的球形物体，两球心相距r，它们之间的万有引力为F。若它们的质量都加倍，其余不变，它们之间的作用力为（　　）
A． 4F B．F C． D．
5．假设行星绕太阳在某轨道上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．行星受到太阳的引力和向心力
B．太阳对行星有引力，行星对太阳没有引力
C．太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
D．太阳对行星的引力与行星的质量成正比
6．下列说法正确的是（　　）
A．卡文迪许发现了万有引力定律，并测出了引力常量G
B．开普勒发现了万有引力定律，被誉为“称量地球质量的人”
C．开普勒定律为万有引力定律提供了支持，“月-地检验”进一步验证了万有引力定律
D．伽利略在研究第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
7．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
8．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．亚里士多德以事实为依据，通过推理得出力不是维持物体运动状态的原因
B．哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律
C．牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律
D．卡文迪许发现了万有引力定律并测出了万有引力常量
9．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
10．下列说法中不正确的是（　　）
A．在国际单位制中引力常量G的单位是
B．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动规律
C．开普勒发现了行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律
D．万有引力定律的推导过程，用到了开普勒第三定律
11．在半径为、质量为、质量分布均匀的铜球中挖去一个半径为的球形部分，留下的空穴与铜球表面相切。在铜球外有一个质量为、可视为质点的小球，它位于铜球、空穴球心连线的延长线上，到铜球球心的距离为。挖去后铜球剩余部分对小球吸引力的大小是（　　）
A． B． C． D．
12．下列说法中不正确的（　　）
A．万有引力定律只适用于两个质点间万有引力大小的计算
B．据表达式，当趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C．在开普勒第三定律中，是一个与中心天体有关的常量
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
13．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是
A．哥白尼通过观察行星的运动，提出了日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行
B．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律
C．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律
D．卡文迪许准确地测得了引力常量G的数值
14．下列关于行星对太阳的引力的说法中，正确的是(　 　)
A．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B．太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
C．行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与行星的质量无关
D．与行星到太阳的距离的二次方成反比
15．一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成．一个夸克的质量是7.1×10-30千克，求两个夸克相距1×10-16米时的万有引力．（G=6.67×10-11Nm2/kg2）
16．有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，引力常量为G。球体对m的万有引力F有多大。
参考答案
1．D
【详解】
A．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，故A正确，不符合题意；
B．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想法，故B正确，不符合题意；
C．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，应用了放大法成功测出万有引力常量的数值，故C正确，不符合题意；
D．亚里士多德认为，物体下落的快慢是由它们的重量决定的，必须有力作用在物体上，物体才会运动，没有力的作用，物体就要静止下来，重量越大的物体受力越大，所以下落的越快，故D选项错误，符合题意。
故选D。
2．C
【详解】
①.万有引力定律是牛顿发现的，故①错误；
②.对于相距很远、可以看成质点的两个物体,万有引力定律F=中的r是两质点间的距离，故②正确；
③.对于质量分布均匀的球体，公式中的r是两球心间的距离，故③正确；
④.物体之间的万有引力是作用力和反作用力，不论质量大小，两物体之间的万有引力总是大小相等，故④错误．
故选C.
3．C
【详解】
两个球的半径分别为r1、r2，两球之间的距离为r，所以两球心间的距离为，根据万有引力定律得两球间的万有引力大小为
故选C。
4．A
【详解】
由万有引力公式可得，原来的引力为
两物体质量都加倍后，引力为
对比可知
故选A。
5．D
【详解】
A．由于向心力是效果力，是由太阳对行星的万有引力提供，不能说行星受到向心力，A错误；
B．万有引力是相互作用力，太阳与行星之间具有相互吸引的引力，B错误；
C．万有引力是相互作用力，所以太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力，C错误；
D．由于太阳质量为确定值，根据万有引力定律，可知太阳对行星的引力与行星的质量成正比，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
AB．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G，被誉为“称量地球质量的人”选项AB错误；
C．开普勒定律为万有引力定律提供了支持，“月-地检验”进一步验证了万有引力定律，选项C正确；
D．开普勒在研究第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．公式中G为引力常量，它是卡文迪许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。
8．C
【详解】
A．伽利略以事实为依据，通过逻辑推理得出力不是维持物体运动状态的原因，选项A错误；
B．哥白尼提出“日心说”，开普勒发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律，选项B错误；
C．牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地下的物体都遵从万有引力定律，选项C正确；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，选项D错误。
故选C。
9．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。
10．B
【详解】
A．在国际单位制中引力常量G的单位是，选项A正确，不符合题意；
B．开普勒通过研究第谷对天体运动的长期观察数据，发现了行星运动规律，选项B错误，符合题意；
C．开普勒发现了行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，选项C正确，不符合题意；
D．万有引力定律的推导过程，用到了开普勒第三定律，选项D正确，不符合题意。
故选B。
11．D
【详解】
根据
内部挖去一个半径为的球形空穴，则挖去质量为M′
在没有挖去前，大球对m的万有引力为
挖去部分对m的万有引力
则剩余部分对质点的引力大小
12．ABD
【详解】
A．万有引力定律可以普遍使用，不仅仅只适用于两个质点间万有引力大小的计算，故A错误，符合题意；
B．当r趋近于无穷远时，万有引力趋近于无穷小，但当间距为零时，万有引力定律不适用，故B错误，符合题意；
C．在开普勒第三定律中，是一个与中心天体有关的常量，故C正确，不符合题意；
D．物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，分别作用在两个不同的物体上，是一对相互的作用力与反作用力，故D错误，符合题意。
故选ABD。
13．BCD
【详解】
A、开普勒行星运动的三大定律，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，A错误；
B、开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，故B正确；
C、牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故C正确；
D、卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值，故D正确．
故选BCD．
14．AD
【详解】
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正确．故选AD．
【点睛】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．
15．
【解析】
由万有引力公式可得：．
点睛：本题考查万有引力公式的直接应用，要理解公式中各个量的物理含义．
16．
【详解】
质量为M的球体对质点m的万有引力
因为M是均匀的球体，则
解得