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2节万有引力定律课时练习(人教版Word版,含答案)
一、单选题
1.一位果农挑着两筐质量均为的苹果。设两筐苹果质心间的距离为,则两筐苹果之间的万有引力( )
A. B. C. D.
2.下列说法正确的是( )
A.开普勒根据自己的观测记录数据,总结出了开普勒行星运动定律
B.开普勒利用牛顿运动定律和开普勒行星运动定律,发现了万有引力定律
C.卡文迪什通过实验测出了引力常量,成为第一个“称量”出地球质量的人
D.牛顿的经典力学能解决宏观物体和微观粒子的所有运动问题
3.牛顿发现万有引力定律后,首次比较准确地测定引力常量的科学家是( )
A.卡文迪许 B.第谷 C.开普勒 D.牛顿
4.某人造卫星绕地球沿如图所示的椭圆轨道运动,a、b、c、d为椭圆轨道上的四个点,该人造卫星在四个点上所受地球万有引力最小的是( )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
5.两个大小相同的实心小铁球紧靠在一起,它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起,则两大铁球之间的万有引力为( )
A.2F B.4F C.8F D.16F
6.物理学是以观察、实验为基础的自然学科,下列说法中正确的是( )
A.牛顿第一定律是牛顿多次通过实验总结出来的一条实验定律
B.在探究两个互成角度的力的合成规律时采用了等效替代法
C.第谷根据多年的观测总结揭示了行星的运动规律,为万有引力定律的发现奠定了基础
D.库仑通过著名的扭秤实验测出了万有引力常量的数值
7.下列关于物理史实叙述正确的是( )
A.牛顿发现了万有引力定律并测出了万有引力常量
B.开普勒通过对大量行星绕太阳运动数据的分析得到了开普勒三大定律
C.伽利略通过理想斜面实验推理了物体自由落体运动的规律
D.亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因
8.在物理学发展史上,有一些重大的发现和实验,对人类的进步起很大的作用。关于这些发现和实验,下列说法正确的是( )
A.伽利略通过“理想实验”得出结论:运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去
B.英国物理学家牛顿提出了三条运动定律,是整个动力学的基础,它既能处理低速运动,也能处理高速运动,既适合于宏观物体,也适合于微观物体
C.第谷通过研究行星观测记录,发现了行星运动的三大定律
D.牛顿发现了万有引力定律,后来他通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值
9.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.
10.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识,推动了科学技术的创新和革命,促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步,下列说法中正确的是( )
A.开普勒发现了万有引力定律 B.卡文迪许测出了引力常量G的数值
C.伽利略指出物体的运动需要力来维持 D.牛顿运动定律在任何情况下都适用
11.关于行星对太阳的引力,下列说法正确的是( )
A.行星对太阳的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力
B.行星对太阳的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成反比
C.太阳对行星的引力公式是由实验得出的
D.太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
12.飞船运行到地球和月球间某处时,飞船所受地球、月球引力的合力恰好为零。已知地球与月球质量之比为,则在该处时,飞船到地球中心的距离与到月球中心的距离之比为( )
A. B. C. D.
二、多选题
13.下列关于物理学史的说法中正确的是( )
A.伽利略不仅确立了描述运动的基本概念,而且提出了将数学推理和实验相结合的研究方法
B.牛顿三大运动定律,奠定了力学的基础
C.开普勒经过几十年的长期观测,归纳总结出了开普勒三定律
D.卡文迪许通过实验,测量出万有引力常量,被称为“称量地球质量的人”
14.要使两物体间万有引力减小到原来的,可采用的方法是( )
A.使两物体的质量各减少一半,距离保持不变
B.两物体间距离增至原来的2倍,质量不变
C.使其中一个物体质量减为原来的,距离变为原来的2倍
D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的
15.下列关于太阳对行星的引力的说法正确的是( )
A.太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
B.太阳对行星的引力的大小与太阳的质量成正比
C.太阳对行星的引力与行星的质量无关
D.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力
16.已知物体放在质量分布均匀的球壳内部的时候受到球壳的万有引力为零,假想有一个质量分布均匀的球心为O1半径为R的星球,若将球内部挖掉一个半径为的圆心为O2的小球(A为两球切点),如图所示,在不考虑星球自转的情况下,若将一可视作质点的小物体从O2点由静止释放,则小物体将( )
A.由O2向A运动 B.由O2向O1运动
C.匀加速直线运动 D.变加速直线运动
三、填空题
17.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___________。
18.已知质量为m的物体放在质量为M并可视为球体且质量分布均匀的地球表面某处,引力常量为G,地球半径为R,则它们之间的万有引力为F1=_______;如果把物体放到地球球心处,则它们间的万有引力F2=_______。
四、解答题
19.海面上有两艘正在行驶的轮船,质量都是1.0×104t,相距10km。它们之间的万有引力有多大 请将这个力与其中一艘轮船所受的重力进行比较,看看是重力的多少倍。
20.已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g0,不考虑地球自转的 影响并假设地球质量分布均匀且密度为.假若在地球内部距表面深度为的某区域存在一半径为的球形煤炭矿区,设煤炭密度为(小于),则由于该煤炭矿区区域的存在,造成的地球该区域表面重力加速度的变化量的最大值是多少?
参考答案
1.D
【详解】
由万有引力定律,得两筐苹果之间的引力是
ABC错误,D正确。
故选D。
2.C
【详解】
A.开普勒根据第谷的观测记录数据,总结出了开普勒行星运动定律,故A错误;
B.牛顿发现了万有引力定律,从而解释了行星运动规律的原因,故B错误;
C.卡文迪什通过实验测出了引力常量,用公式,成为第一个“称量”出地球质量的人,故C正确;
D.牛顿的经典力学能解决宏观低速物体的运动规律,故D错误。
故选C。
3.A
【详解】
1789年卡文迪许利用他所发明的扭秤比较准确地测定引力常量,故选A。
4.A
【详解】
根据万有引力公式
可知,卫星与地球间的距离越大,受到的万有引力越小,故在a点受力最小。
故选A。
5.D
【详解】
两个小铁球之间的万有引力为
F=G=G
实心小铁球的质量为
m=ρV=ρ·πr3
大铁球的半径是小铁球的2倍,则大铁球的质量m′与小铁球的质量m之比为
故两个大铁球间的万有引力为
F′=G=G=16F
故选D。
6.B
【详解】
A.牛顿第一定律是理想化情况下的规律,是逻辑思维的产物,不能通过实验直接验证,故A错误;
B.实验过程应控制拉力的作用效果相同,实验采用了等效替代法,故B正确;
C.开普勒根据第谷留下的实验数据总结得出了开普勒三定律,揭示了行星的运动规律,牛顿运用开普勒三定律和牛顿运动定律研究发现了万有引力定律,故C错误;
D.卡文迪什第一次在实验室里用扭称测出万有引力常量,被称为“第一个测量出地球质量的人”,故D错误。
故选B。
7.B
【详解】
A.牛顿发现了万有引力定律,万有引力常量是由卡文迪许通过扭秤实验测出,故A错误;
B.开普勒通过对大量行星绕太阳运动数据的分析得到了开普勒三大定律,B正确;
CD.伽利略通过理想斜面实验证明了力是改变物体运动状态的原因,亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,故CD错误。
故选B。
8.A
【详解】
A.伽利略通过“理想实验”得出结论:运动必具有一定速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,所以A正确;
B.英国物理学家牛顿提出了三条运动定律,是整个动力学的基础,它只能处理低速运动,及宏观物体,所以B错误;
C.开普勒通过研究行星观测记录,发现了行星运动的三大定律,所以C错误;
D.牛顿发现了万有引力定律,后来卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值,所以D错误;
故选A。
9.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。
10.B
【详解】
A.牛顿发现了万有引力定律,所以A错误;
B.卡文迪许测出了引力常量G的数值,所以B正确;
C.亚里士多德指出物体的运动需要力来维持,所以C错误;
D.牛顿运动定律在宏观低速运动的物体都适用,所以D错误;
故选B。
11.D
【详解】
A.行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供,故A错误;
B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离二次方成反比,故B错误;
CD.太阳对行星的引力公式不是由实验得到的,是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,故C错误,D正确。
故选D。
12.C
【详解】
设地球质量与月球质量分别为、,飞船到地球中心的距离与到月球中心的距离分别为、,飞船质量为,飞船所受地球、月球引力平衡
解得
故选C。
13.ABD
【详解】
A.伽利略不仅确立了描述运动的基本概念,而且提出了将数学推理和实验相结合的研究方法,选项A正确;
B.牛顿三大运动定律,奠定了力学的基础,选项B正确;
C.第谷进行了长期观测,记录了大量数据,开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒三定律,选项C错误;
D.卡文迪许通过实验,测量出万有引力常量,被称为“称量地球质量的人”,选项D正确。
故选ABD。
14.AB
【详解】
设原来两物体间的万有引力为
A.若使两物体的质量各减少一半,距离保持不变,则
A方法可采用;
B.若两物体间距离增至原来的2倍,质量不变,则
B方法可采用
C.若使其中一个物体质量减为原来的,距离变为原来的2倍,则
C方法不可采用;
D.若使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的,则
D方法不可采用。
故选AB。
15.AB
【详解】
A.行星之所以能绕太阳做匀速圆周运动,就是由于太阳对行星的引力提供行星做圆周运动的向心力,A正确;
BC.由太阳对行星万有引力的表达式
行星的质量一定的情况下,可知太阳对行星的引力与太阳的质量成正比,与行星到太阳的距离的平方成反比,B正确,C错误;
D.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用力,等大反向,D错误。
故选AB。
16.BC
【详解】
AB.据对称性可知,星球的剩余部分对质点的吸引力方向由O2指向O1,则小物体从O2点由静止释放,小物体将由O2向O1运动,故A项错误,B项正确;
CD.已知物体放在质量分布均匀的球壳内部的时候受到球壳的万有引力为零,设星球的密度为,小物体的质量为m,未挖去小球前,小物体在距球心O1距离为r处受到的引力为
方向指向O1,星球挖去部分对小物体(小物体在O2O1连线上且距O1距离为r处)的引力为
方向指向O2,则剩余部分对质点的吸引力为
方向指向O1,据牛顿第二定律得,物体的加速度为
故C项正确,D项错误。
故选BC。
17.G 无关 连线方向
【详解】
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。
18. 0
【详解】
[1]根据万有引力定律可得
[2]由对称性可知,放在地球中心质量为m的物体,受地球各个方向的吸引力相同,合力为0,即F2=0。
19.见解析
【详解】
两艘万吨巨轮之间的万有引力的大小为:
重力的大小:
G=mg=1.0×107×9.8=9.8×107N
这个力与轮船所受重力之比:
是重力的倍。
20.
【解析】
根据题意把地球看成由两部分组成即半径为的球体和剩余部分,则有:
式中F为地球剩余部分对m的作用力;M1为半径为的球体质量,应有:
同理当半径为的球体空间存在密度为的煤炭时应有:
联立解得:
故本题答案是: