3.2万有引力定律 课时检测（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
3.2万有引力定律 课时检测（解析版）
1．2020年11月24日，我国在文昌航天发射场成功发射探月工程嫦娥五号探测器。顺利将探测器送入预定轨道，假设该探测器质量为m，在离月球高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动。已知月球质量为M，半径为R，引力常量为G，则月球对探测器的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
2．万有引力定律的发现，明确地向人们宣告：天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则．发现万有引力定律的科学家是( )
A．开普勒 B．第谷 C．牛顿 D．卡文迪许
3．在牛顿发现了万有引力定律一百多年后，英国科学家卡文迪许利用扭秤实验测得的物理量是（ ）
A．地球半径R
B．太阳的质量M
C．地球到太阳的距离r
D．万有引力常量G
4．下列关于力的说法，正确的是（　　）
A．放在水平桌面上的书对桌面产生向下的压力，是由桌面的形变而产生的
B．物体间的弹力与磁体间的相互作用，本质上是电磁相互作用的不同表现
C．在“天上”绕地球飞行的“天宫一号”空间站不受万有引力作用
D．地球对物体的吸引力，就是物体的重力
5．两个质量一定的质点间万有引力大小为F，当它们之间的距离变为原来的2倍时，万有引力的大小变为（　　）
A． B． C．2F D．4F
6．下列说法符合物理学史实的是（　　）
A．伽利略通过斜面实验的合理外推，得出了自由落体运动的规律
B．开普勒发现了行星运动的规律，提出了万有引力定律
C．卡文迪许推出万有引力定律，并通过扭秤实验，测定出了万有引力恒量
D．牛顿推出万有引力定律，并通过扭秤实验，测定出了万有引力恒量
7．第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折，牛顿在他们研究的基础上，得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律。下列有关万有引力定律的说法中正确的是（　　）
A．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆
B．太阳与行星之间引力的规律并不适用于行星与它的卫星
C．库仑利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值
D．牛顿在发现万有引力定律的过程中没有利用牛顿第三定律的知识
8．以下是物理学中的四个实验装置或仪器，由图可知这四个实验或仪器共同的物理思想方法是（　　）
A．极限的思想方法 B．放大的思想方法
C．控制变量的方法 D．猜想的思想方法
9．历史上，许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献，同时形成了许多物理思想和物理方法，如理想实验法、等效代换法、控制变量法、微元法、建立物理模型法、放大法等。以下表述不正确的是（　　）
A．在探究加速度与力和质量关系的实验中采用了控制变量法
B．牛顿巧妙地运用扭秤测出万有引力常量，其中采用了放大法
C．当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思想
D．推导匀变速直线运动位移公式时，将其看成很多小段匀速直线运动的累加，采用了微元法
10．牛顿在前人研究的基础上总结出万有引力定律，100多年以后，英国物理学家卡文迪许在实验室里测出了引力常量G 的数值。在国际单位制中G的单位是（　　）
A．N·m2/kg2 B．N·kg2/m2
C．kg2/（N·m2） D．G是常量没有单位
11．2020年5月7日，出现超级月亮景观，从科学定义而言，叫作近地点满月更为准确如图所示，月球的绕地运动轨道实际上是一个椭圆，地球位于椭圆的一个焦点上，则（　　）
A．月球运动到远地点时的速度最大
B．月球运动到近地点时的加速度最大
C．月球由近地点向远地点运动的过程，月球的线速度增大
D．月球由远地点向近地点运动的过程，月球的线速度减小
12．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量G
B．根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大
C．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
D．在开普勒第三定律的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量
13．对于质量为和质量为的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法正确的是(　　)
A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的
B．当两个物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C．和所受引力大小总是相等的
D．两个物体间的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力
14．如图所示是宇宙空间中某处孤立天体系统的示意图，位于点的一个中心天体有两颗环绕卫星，卫星质量远远小于中心天体质量，且不考虑两卫星间的万有引力。甲卫星绕点做半径为的匀速圆周运动，乙卫星绕点的运动轨迹为椭圆，半长轴为、半短轴为，甲、乙均沿顺时针方向运转。两卫星的运动轨迹共面且交于两点。某时刻甲卫星在处，乙卫星在处。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两卫星的周期相等
B．甲、乙两卫星各自经过处时的加速度大小相等
C．乙卫星经过处时速度相同
D．甲、乙各自从点运动到点所需时间之比为1：3
15．下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是
A．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星运行的规律
B．牛顿利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律
C．伽利略利用行星运行的规律，进行了“月﹣地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
D．牛顿用扭秤实验测出了万有引力常量
16．半径为R,质量为M的均匀球体,在其内部挖去一个半径为R/2的小球,在距离大球圆心为L处有一个质量为为m的小球,求此两个球体之间的万有引力．
17．如图所示，行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动是否遵从同样的动力学规律？如果是，分析行星的受力情况。
参考答案
1．D
【详解】
根据万有引力定律可得月球对探测器的万有引力大小为
ABC错误，D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．开普勒总结得出行星运动定律，A错误
B．第谷得到大量行星运动观测数据，B错误
C．牛顿发想万有引力定律，C正确
D．卡文迪许测出引力常量，D错误
3．D
【详解】
在牛顿发现了万有引力定律一百多年后，英国科学家卡文迪许利用扭秤实验测得的物理量是万有引力常量G，故选D。
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
4．B
【详解】
A．由于书的形变，要恢复原状，则放在水平桌面上的书对桌面产生向下的弹力，故A错误；
B．一个物体压缩另一个物体时，宏观表现为弹力，微观上分子间的作用力表现为斥力，所以弹力的本质上是电磁力，所以物体间的弹力与磁体间的相互作用，本质上是电磁相互作用的不同表现，故B正确；
C．任意两个物体之间都具有万有引力的作用，天上绕地球飞行的天宫一号空间站同样受到地球的万有引力作用，故C错误；
D．重力是由万有引力提供的，万有引力充当了物体随地球自转所需要的向心力和重力，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
由万有引力的公式，即
可知，当两个质量一定的质点之间的距离变为原来的2倍时，万有引力大小变为原来的四分之一，即，BCD错误，A正确。
故选A。
6．A
【详解】
A．伽利略通过斜面实验及合理外推，得出了自由落体运动的规律，故A符合题意；
B．开普勒发现了行星运动的规律，牛顿提出了万有引力定律，故B不符合题意；
CD．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验，测定出了万有引力恒量，故CD不符合题意。
故选A。
7．A
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳的运动都是椭圆，故A正确；
B．太阳与行星间的引力就是万有引力，万有引力适用于一切天体之间，故B错误；
C．万有引力常量G是由卡文迪许在实验室中首次准确测量出来的，故C错误；
D．在发现万有引力定律的过程中，牛顿应用了牛顿第三定律的规律，故D错误。
故选A。
8．B
【详解】
桌面的受力微小形变借助于光的反射来放大；玻璃瓶的受力微小形变借助于液体体积变化而放大；引力大小仍是借助于光的反射来放大。螺旋测微器将本来很小的距离放大在转动部分上，故这些实验本采用了放大的思想方法。
故选B。
9．B
【详解】
A．在探究加速度与力和质量关系的实验中采用了控制变量法，A正确，不符合题意；
B．卡文迪许巧妙地运用扭秤测出万有引力常量，其中采用了放大法，B错误，符合题意；
C．当时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思想，C正确，不符合题意；
D．推导匀变速直线运动位移公式时，将其看成很多小段匀速直线运动的累加，采用了微元法，D正确，不符合题意。
故选B。
10．A
【详解】
由
可得
则在国际单位制中G的单位是N·m2/kg2。
故选A。
11．B
【详解】
ACD．由开普勒第二定律可知，月球运动到远地点时的速度最小，月球由近地点向远地点运动的过程中，月球的线速度减小，由远地点向近地点运动的过程中，月球的线速度增大，故A、C、D错误；
B．根据牛顿第二定律和万有引力定律可得
月球运动到近地点时所受万有引力最大，加速度最大，故B正确。
故选B。
12．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G，A错误；
B．任何物体都有一定的体积，当r趋近于零时，相当于一个物体进行到另一个物体内部，万有引力公式的表达式不再适用，B错误；
C．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力和反作用力，C错误；
D．当卫星绕中心天体运动时，根据万有引力定律和牛顿第二定律
可得
因此k是一个与中心天体有关的常量，D正确。
故选D。
13．AC
【详解】
公式中的G是引力常量，是通过实验测量出来的，不是人为规定的，故A正确；当两物体间的距离r趋向零时，两物体不能看成质点，万有引力定律不再适用，得不到万有引力趋于无穷大的结论，故B错误；两个物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力，大小一定是相等的．故C正确，D错误；故选AC．
【点睛】万有引力定律的条件是适用于两质点间的万有引力，自然界中任意两个物体都有万有引力，两物体间相互的万有引力是一对作用力和反作用力．
14．AB
【详解】
A．椭圆的半长轴与圆轨道的半径相等，根据开普勒第三定律知，两颗卫星的运动周期相等，故A正确；
B．甲、乙在点都是由万有引力产生加速度，则有
故加速度大小相等，故B正确；
C．乙卫星在两点的速度方向不同，故C错误；
D．甲卫星从到，根据几何关系可知，经历，而乙卫星从到经过远地点，根据开普勒行星运动定律，可知卫星在远地点运行慢，近地点运行快，故可知乙卫星从到运行时间大于，而从到运行时间小于，故甲、乙各自从点运动到点的时间之比不是1：3，故D错误。
故选AB。
15．AB
【详解】
开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星运动的开普勒三定律，A正确；牛顿利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律，B正确C错误；卡文迪许通过扭秤实验测得万有引力常量，D错误．
16．
【详解】
试题分析：在没有挖去前，大球对m的万有引力为，
该力等效于挖去的直径为R的小球对m的力和剩余不规则部分对m的力这两个力的合力．
则设不规则部分对m的引力为，有
考点：考查了万有引力定律的应用
【名师点睛】本题主要采用割补法的思想，根据整体球M在与小球m的引力等于割掉的小球与小球m的引力和剩余空腔部分与小球m的引力的矢量和，掌握割补思想是解决本题的主要入手点，掌握万有引力定律公式是基础．
17．见解析
【详解】
行星所做的匀速圆周运动与我们平常生活中见到的匀速圆周运动遵从同样的动力学规律，合力提供向心力，即
行星做匀速圆周运动所需要的向心力由太阳对它的引力提供。