7.3万有引力理论的成就课时练习—湖南省邵阳武冈市展辉学校2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 7.3万有引力理论的成就课时练习—湖南省邵阳武冈市展辉学校2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 511.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-02 00:04:05 | ||
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文档简介
湖南武冈市展辉学校2020-2021学年高一物理必修（2019）第二册第七章万有引力与宇宙航行第3节万有引力理论的成就课时练习（人教版Word版，含答案）
一、单选题
1．已知地球半径为，其表面处的重力加速度为，把一个可视为质点的物体由地面竖直向上发射，初速度大小为。不计空气阻力，则该物体上升过程中的加速度（ ）
A．一直不变 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
2．某国火箭航天集团“专家”称，人类可在不久的将来，驾驶汽车人飞往火星，到达火星后可以做很多实验，以下为在火星表面所作实验，若一物体从火星表面竖直向上抛出（不计气体阻力）时的图象如图所示，则（ ）
A．该物体上升的时间为 B．该物体被抛出时的初速度为
C．该火星表面的重力加速度为 D．物体运行的轨迹是抛物线
3．2021年2月，“天问一号”探测器到达火星附近并环绕火星运行，探测器的运动可视为匀速圆周运动，已知万有引力常量，利用下列物理量能计算出火星质量的是（ ）
A．探测器绕火星运动的角速度和周期 B．探测器绕火星运动的线速度和角速度
C．探测器的质量和绕火星运动的周期 D．探测器的质量和绕火星运动的半径
4．2020珠峰高程测量登山队于北京时间5月27日上午11时整，成功登顶珠峰，人类首次在珠峰峰顶开展重力测量。如果忽略地球自转的影响，测得一个物体在峰底的重力为G1，在峰顶的重力为G2，峰底离地心的距离为R，则峰顶到峰底的高度为（ ）
A． B． C． D．
5．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图中的四种情况能够做到的是（ ）
A．用指南针定向 B．用电风扇吹风
C．举行露天演唱会 D．用天平称质量
6．某星球质量为地球质量的9倍，半径与地球半径相等，在该星球表面从某一高度以10 m/s的初速度竖直向上抛出一物体，从抛出到落回原地需要的时间为（g地取10 m/s2）（ ）
A．1 s B． s
C．s D． s
7．某物体静置在X星球的两极时，对星球表面的压力大小为。将该物体静置在X星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为。已知X星球为质量均匀的球体，密度为，由于该星球的自转，致使为的2倍，引力常量为G，则X星球的自转周期为（ ）
A． B． C． D．
8．2018年5月9日，我国在太原卫星发射中心用长征4号运载火箭成功发射了高分5号卫星，标志着我国航天事业进入了一个全新阶段。设想某卫星沿轨道运行的过程中，绕地球球心做周期为T的匀速圆周运动，轨道半径为R，则仅根据T、R和引力常量G，能计算出的物理量是（ ）
A．地球的质量 B．地球的平均密度
C．飞船的运动方向 D．飞船所需向心力
9．2021年4月29日，中国“天宫”空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场发射升空，并准确进入预定轨道，意味着我国载人航天工程空间站组装建设进入了新的阶段。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球的自转。由以上数据不能求出的物理量是（ ）
A．地球的平均密度
B．卫星受到的万有引力
C．天和核心舱在轨飞行的速度
D．地球的半径
10．2021年4月29日11时23分，“长征五号”B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，将载人航天工程空间站“天和”核心舱精准送入预定轨道。“天和”核心舱的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N离地面的高度分别为和（），已知地球的半径为R，质量为M，引力常量为G，则“天和”核心舱运行的周期的平方为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
11．下列关于物理史的描述，正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了引力常量G
B．开普勒总结了行星运动的三大定律
C．牛顿定律在高速或微观条件下不再适用
D．利用万有引力定律计算发现了海王星，因此人们称其为“笔尖下发现的行星”
12．已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（ ）
A．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B．若不考虑地球自转，已知地球的半径及地球表面的重力加速度
C．人造地球卫星在地面附近运行的周期和地球的半径
D．月球绕地球运行的周期及月球的半径
13．2016年10月19日凌晨，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实施自动交会对接。如图所示，已知“神舟十一号”与“天宫二号”对接后，组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为θ，组合体轨道半径为r，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。则（ ）
A．可求出组合体的质量
B．可求出地球的平均密度
C．可求出组合体做圆周运动的线速度
D．可求出组合体受到的地球的万有引力
14．2018年12月嫦娥四号探测器进入近月的环月圆形轨道运行，下表中所示为收集到的相关数据，根据表中数据能求得（ ）
轨道离月面的高度 100km
月球的半径 1738km
月球表面的重力加速度 1.63m/s2
嫦娥四号的运行周期 1.79h
引力常量 6.67×10-11N·m2/kg2
A．嫦娥四号所受的引力 B．嫦娥四号的线速度大小
C．月球的质量 D．月球的平均密度
三、填空题
15．已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，万有引力恒量为G，用以上各量表示地球质量M＝________．
16．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＝________。
四、解答题
17．卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值，因为由G的数值及其它已知量，就可以计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为第一个“称量”地球的人。
（1）若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F，求万有引力常量G；
（2）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转的影响，请推导出地球质量M。
参考答案
1．B
【详解】
根据
可知
由干物体被发射后，距离地面越来越远，因此重力加速度越来越小，故B正确；ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．由图可知，物体上抛到落地共用时8s，则上升时间为4s，故A不符合题意；
B．上升抛出为匀减速直线运动，则
带入数据解得
v0=20m/s
故B不符合题意；
C．由v=at可求该火星表面重力加速度为
故C符合题意；
D．物体运行的轨迹是直线，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据
根据周期T和角速度ω不能求解探测器绕火星的运动半径r，则不能求解火星的质量，选项A错误；
B．根据
以及
即已知探测器绕火星运动的线速度v和角速度ω可求解火星的质量，选项B正确；
CD．根据
则已知探测器的质量m和绕火星运动的周期T不能求解火星的质量；同理可知，已知探测器的质量m和绕火星运动的半径r也不能求解火星的质量，选项CD错误；
故选B。
4．B
【详解】
如果忽略地球自转的影响，在峰底时满足
在峰顶时满足
联立解得
B正确。
故选B。
5．D
【详解】
A．月球表面没有磁场，不能用指南针定向，选项A错误；
B．月球表面周围没有空气，所以不能用电风扇吹风，选项B错误；
C．月球表面周围没有空气，所以声音不能传播，则不能举办露天演唱会，选项C错误；
D．月球对其表面的物体有引力，则可以用天平测量质量，选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】
设星球质量为，半径为，地球质量为M，半径为R。已知，。根据万有引力等于重力得
得
得加速度之比为
因，得
在该星球表面从某一高度以10m/s的初速度竖直向上抛出一物体，根据竖直上抛运动规律得：从抛出到落回原地需要的时间为
故选B。
7．C
【详解】
在X星球的两极时，对星球表面的压力大小为
在X星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为
由题可知星球的密度为，由于该星球的自转，致使为的2倍，联立可求
故选C。
8．A
【详解】
A．根据牛顿第二定律得
变形得
故A正确。
B．因为不知道地球的半径，无法求地球的体积，也无法求地球的密度，故B错误。
C．根据题设条件无法确定飞船的运动方向，故C错误。
D．飞船所需要的向心力由万有引力提供
由于飞船的质量不知道，无法求出向心力，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
AD．设地球半径为，由黄金代换公式得
①
舱体做圆周运动的半径为，舱体受到的万有引力和需要的向心力分别为
天和核心舱在绕地做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，，则
化简得
②
地球的体积为，则
③
由①②③可解出、、， 所以A、D错误；
B．舱体受到的万有引力为
其中无法得知，所以无法计算其万有引力大小，B正确；
C．由圆周运动物理量的关系
得
其中可求，所以舱体做圆周运动的线速度和角速度均可计算，C错误；
故选B。
10．B
【详解】
设“天和”核心舱质量为，地球附近的近地卫星的周期为T1，则有
近地卫星和“天和”核心舱开普勒第三定律可得
其中
解得
故选B。
11．BCD
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G，选项A错误；
B．开普勒总结了行星运动的三大定律，选项B正确；
C．牛顿定律适用于宏观低速物体，在高速或微观条件下不再适用，选项C正确；
D．利用万有引力定律计算发现了海王星，因此人们称其为“笔尖下发现的行星”，选项D正确。
故选BCD。
12．BC
【详解】
A．地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离，根据万有引力提供向心力
其中m为地球质量，在等式中消去，只能求出太阳的质量M．也就是说只能求出中心体的质量，A错误；
B．地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力，即
解得
因此，可求出地球的质量，B正确；
C．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力
解得
C正确；
D．月球绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力
解得
其中r为地球与月球间的距离，而不是月球的半径， D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．由题意可知，组合体的角速度为
由万有引力提供向心力可得
联立可求出地球的质量，不能求组合体的质量，故A错误；
B．由
可求出地球的半径，带入
能求出地球的密度，故B正确；
C．由
可求出组合体的线速度，故C正确；
D．因为组合体的质量未知，所以不能求组合体受到的万有引力，故D错误。
故选BC。
14．BCD
【详解】
A．嫦娥四号质量未知，不能计算出嫦娥四号受到的引力，故A错误；
B．嫦娥四号受到的万有引力提供向心力，则有
根据黄金代换式
GM=gR2
联立可得，嫦娥四号的线速度
故B正确；
C．根据黄金代换式GM=gR2可知，月球质量
可得月球的质量，故C正确；
D．月球质量可求，半径已知，可以得到月球的密度，故D正确。
故选BCD。
15．M=
【详解】
地球表面上物体重力等于地球对物体的万有引力，即
mg＝
所以
M＝
16．2πt
【详解】
在时间t内，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，则该卫星的环绕周期
T = 2πt
经过时间t，卫星运动的路程为s，即卫星的线速度
卫星运动的轨道半径
由牛顿第二定律，可得
解得该行星的质量为
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由可得
（2）忽略地球自转，则对地球表面任一物体有
解得
一、单选题
1．已知地球半径为，其表面处的重力加速度为，把一个可视为质点的物体由地面竖直向上发射，初速度大小为。不计空气阻力，则该物体上升过程中的加速度（ ）
A．一直不变 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
2．某国火箭航天集团“专家”称，人类可在不久的将来，驾驶汽车人飞往火星，到达火星后可以做很多实验，以下为在火星表面所作实验，若一物体从火星表面竖直向上抛出（不计气体阻力）时的图象如图所示，则（ ）
A．该物体上升的时间为 B．该物体被抛出时的初速度为
C．该火星表面的重力加速度为 D．物体运行的轨迹是抛物线
3．2021年2月，“天问一号”探测器到达火星附近并环绕火星运行，探测器的运动可视为匀速圆周运动，已知万有引力常量，利用下列物理量能计算出火星质量的是（ ）
A．探测器绕火星运动的角速度和周期 B．探测器绕火星运动的线速度和角速度
C．探测器的质量和绕火星运动的周期 D．探测器的质量和绕火星运动的半径
4．2020珠峰高程测量登山队于北京时间5月27日上午11时整，成功登顶珠峰，人类首次在珠峰峰顶开展重力测量。如果忽略地球自转的影响，测得一个物体在峰底的重力为G1，在峰顶的重力为G2，峰底离地心的距离为R，则峰顶到峰底的高度为（ ）
A． B． C． D．
5．月球表面周围没有空气，它对物体的引力仅为地球上的，月球表面没有磁场，根据这些特征，在月球上，图中的四种情况能够做到的是（ ）
A．用指南针定向 B．用电风扇吹风
C．举行露天演唱会 D．用天平称质量
6．某星球质量为地球质量的9倍，半径与地球半径相等，在该星球表面从某一高度以10 m/s的初速度竖直向上抛出一物体，从抛出到落回原地需要的时间为（g地取10 m/s2）（ ）
A．1 s B． s
C．s D． s
7．某物体静置在X星球的两极时，对星球表面的压力大小为。将该物体静置在X星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为。已知X星球为质量均匀的球体，密度为，由于该星球的自转，致使为的2倍，引力常量为G，则X星球的自转周期为（ ）
A． B． C． D．
8．2018年5月9日，我国在太原卫星发射中心用长征4号运载火箭成功发射了高分5号卫星，标志着我国航天事业进入了一个全新阶段。设想某卫星沿轨道运行的过程中，绕地球球心做周期为T的匀速圆周运动，轨道半径为R，则仅根据T、R和引力常量G，能计算出的物理量是（ ）
A．地球的质量 B．地球的平均密度
C．飞船的运动方向 D．飞船所需向心力
9．2021年4月29日，中国“天宫”空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场发射升空，并准确进入预定轨道，意味着我国载人航天工程空间站组装建设进入了新的阶段。已知天和核心舱在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球的自转。由以上数据不能求出的物理量是（ ）
A．地球的平均密度
B．卫星受到的万有引力
C．天和核心舱在轨飞行的速度
D．地球的半径
10．2021年4月29日11时23分，“长征五号”B遥二运载火箭在海南文昌航天发射场点火升空，将载人航天工程空间站“天和”核心舱精准送入预定轨道。“天和”核心舱的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N离地面的高度分别为和（），已知地球的半径为R，质量为M，引力常量为G，则“天和”核心舱运行的周期的平方为（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
11．下列关于物理史的描述，正确的是（ ）
A．牛顿发现了万有引力定律，并用扭秤实验测出了引力常量G
B．开普勒总结了行星运动的三大定律
C．牛顿定律在高速或微观条件下不再适用
D．利用万有引力定律计算发现了海王星，因此人们称其为“笔尖下发现的行星”
12．已知引力常量G和下列各组数据，能计算出地球质量的是（ ）
A．地球绕太阳运行的周期及地球离太阳的距离
B．若不考虑地球自转，已知地球的半径及地球表面的重力加速度
C．人造地球卫星在地面附近运行的周期和地球的半径
D．月球绕地球运行的周期及月球的半径
13．2016年10月19日凌晨，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实施自动交会对接。如图所示，已知“神舟十一号”与“天宫二号”对接后，组合体在时间t内沿圆周轨道绕地球转过的角度为θ，组合体轨道半径为r，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑地球自转。则（ ）
A．可求出组合体的质量
B．可求出地球的平均密度
C．可求出组合体做圆周运动的线速度
D．可求出组合体受到的地球的万有引力
14．2018年12月嫦娥四号探测器进入近月的环月圆形轨道运行，下表中所示为收集到的相关数据，根据表中数据能求得（ ）
轨道离月面的高度 100km
月球的半径 1738km
月球表面的重力加速度 1.63m/s2
嫦娥四号的运行周期 1.79h
引力常量 6.67×10-11N·m2/kg2
A．嫦娥四号所受的引力 B．嫦娥四号的线速度大小
C．月球的质量 D．月球的平均密度
三、填空题
15．已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，万有引力恒量为G，用以上各量表示地球质量M＝________．
16．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＝________。
四、解答题
17．卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值，因为由G的数值及其它已知量，就可以计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为第一个“称量”地球的人。
（1）若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F，求万有引力常量G；
（2）若已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转的影响，请推导出地球质量M。
参考答案
1．B
【详解】
根据
可知
由干物体被发射后，距离地面越来越远，因此重力加速度越来越小，故B正确；ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．由图可知，物体上抛到落地共用时8s，则上升时间为4s，故A不符合题意；
B．上升抛出为匀减速直线运动，则
带入数据解得
v0=20m/s
故B不符合题意；
C．由v=at可求该火星表面重力加速度为
故C符合题意；
D．物体运行的轨迹是直线，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】
A．根据
根据周期T和角速度ω不能求解探测器绕火星的运动半径r，则不能求解火星的质量，选项A错误；
B．根据
以及
即已知探测器绕火星运动的线速度v和角速度ω可求解火星的质量，选项B正确；
CD．根据
则已知探测器的质量m和绕火星运动的周期T不能求解火星的质量；同理可知，已知探测器的质量m和绕火星运动的半径r也不能求解火星的质量，选项CD错误；
故选B。
4．B
【详解】
如果忽略地球自转的影响，在峰底时满足
在峰顶时满足
联立解得
B正确。
故选B。
5．D
【详解】
A．月球表面没有磁场，不能用指南针定向，选项A错误；
B．月球表面周围没有空气，所以不能用电风扇吹风，选项B错误；
C．月球表面周围没有空气，所以声音不能传播，则不能举办露天演唱会，选项C错误；
D．月球对其表面的物体有引力，则可以用天平测量质量，选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】
设星球质量为，半径为，地球质量为M，半径为R。已知，。根据万有引力等于重力得
得
得加速度之比为
因，得
在该星球表面从某一高度以10m/s的初速度竖直向上抛出一物体，根据竖直上抛运动规律得：从抛出到落回原地需要的时间为
故选B。
7．C
【详解】
在X星球的两极时，对星球表面的压力大小为
在X星球赤道上某处时，对星球表面的压力大小为
由题可知星球的密度为，由于该星球的自转，致使为的2倍，联立可求
故选C。
8．A
【详解】
A．根据牛顿第二定律得
变形得
故A正确。
B．因为不知道地球的半径，无法求地球的体积，也无法求地球的密度，故B错误。
C．根据题设条件无法确定飞船的运动方向，故C错误。
D．飞船所需要的向心力由万有引力提供
由于飞船的质量不知道，无法求出向心力，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】
AD．设地球半径为，由黄金代换公式得
①
舱体做圆周运动的半径为，舱体受到的万有引力和需要的向心力分别为
天和核心舱在绕地做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，，则
化简得
②
地球的体积为，则
③
由①②③可解出、、， 所以A、D错误；
B．舱体受到的万有引力为
其中无法得知，所以无法计算其万有引力大小，B正确；
C．由圆周运动物理量的关系
得
其中可求，所以舱体做圆周运动的线速度和角速度均可计算，C错误；
故选B。
10．B
【详解】
设“天和”核心舱质量为，地球附近的近地卫星的周期为T1，则有
近地卫星和“天和”核心舱开普勒第三定律可得
其中
解得
故选B。
11．BCD
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了引力常量G，选项A错误；
B．开普勒总结了行星运动的三大定律，选项B正确；
C．牛顿定律适用于宏观低速物体，在高速或微观条件下不再适用，选项C正确；
D．利用万有引力定律计算发现了海王星，因此人们称其为“笔尖下发现的行星”，选项D正确。
故选BCD。
12．BC
【详解】
A．地球绕太阳运动的周期和地球与太阳的距离，根据万有引力提供向心力
其中m为地球质量，在等式中消去，只能求出太阳的质量M．也就是说只能求出中心体的质量，A错误；
B．地球表面的物体受到的地球的重力等于万有引力，即
解得
因此，可求出地球的质量，B正确；
C．人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力
解得
C正确；
D．月球绕地球做匀速圆周运动，它受到地球的万有引力充当向心力
解得
其中r为地球与月球间的距离，而不是月球的半径， D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．由题意可知，组合体的角速度为
由万有引力提供向心力可得
联立可求出地球的质量，不能求组合体的质量，故A错误；
B．由
可求出地球的半径，带入
能求出地球的密度，故B正确；
C．由
可求出组合体的线速度，故C正确；
D．因为组合体的质量未知，所以不能求组合体受到的万有引力，故D错误。
故选BC。
14．BCD
【详解】
A．嫦娥四号质量未知，不能计算出嫦娥四号受到的引力，故A错误；
B．嫦娥四号受到的万有引力提供向心力，则有
根据黄金代换式
GM=gR2
联立可得，嫦娥四号的线速度
故B正确；
C．根据黄金代换式GM=gR2可知，月球质量
可得月球的质量，故C正确；
D．月球质量可求，半径已知，可以得到月球的密度，故D正确。
故选BCD。
15．M=
【详解】
地球表面上物体重力等于地球对物体的万有引力，即
mg＝
所以
M＝
16．2πt
【详解】
在时间t内，卫星与行星的中心连线扫过的角度是1弧度，则该卫星的环绕周期
T = 2πt
经过时间t，卫星运动的路程为s，即卫星的线速度
卫星运动的轨道半径
由牛顿第二定律，可得
解得该行星的质量为
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由可得
（2）忽略地球自转，则对地球表面任一物体有
解得