2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册3.2认识万有引力定律 课时练(Word版含答案)

3.2认识万有引力定律 课时练（解析版）
一、选择题
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．牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量的值。在牛顿发现万有引力定律100多年之后，在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量、比较准确地得出了的数值的科学家是（　　）
A．卡文迪许 B．伽利略 C．开普勒 D．库伦
3．2021年5月15日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功软着陆。如图所示是携带“祝融号”火星车的着陆器从火星上空向火星表面软着陆过程的示意图，用表示着陆器与火星表面的距离，用表示它所受的火星引力大小，则在着陆器从火星上空向火星表面软着陆的过程中，能够描述随变化关系的大致图像是（　　）
A． B．
C． D．
4．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
5．下列有关物理学史的说法正确的是（　　）
A．哥白尼提出了日心说，并发现行星沿椭圆轨道运行的规律
B．伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验和逻辑推理的方法
C．牛顿用实验测出万有引力常量G，被称为能称出地球质量的人
D．第谷通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律
6．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．
7．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
8．关于物理学史，下列说法正确的是（　　）
A．亚里士多德发现了惯性定律
B．开普勒发现了行星运动规律
C．伽利略发现了万有引力定律
D．牛顿测出了引力常量
9．牛顿在发现万有引力定律后曾思考过这样一个问题：假设地球是一个质量均匀分布的球体，已知质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零．沿地球的南北极打一个内壁光滑的洞，在洞的上端无初速释放一个小球（小球的直径略小于洞的直径），在小球向下端运动的过程中，你可能不会推导小球速度随时间变化的表示式，但是你可以用所学过的物理知识定性画出小球的速度与时间图象，取向下为正方向，则下列图象中正确的是（　　）
A．B．C．D．
10．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．
11．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合历史事实的是（　　）
A．开普勒找到了行星绕太阳运动的原因
B．牛顿总结出了行星运动的三大规律
C．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量的数值
D．爱因斯坦发现了万有引力定律
12．根据开普勒定律可知：木星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。下列说法正确的是（　　）
A．木星绕太阳运行的加速度大小始终保持不变
B．太阳对木星的万有引力大于木星对太阳的万有引力
C．木星运动到近日点时的线速度最大
D．木星公转轨道半长轴的立方与公转周期平方的比值为，值与木星的质量有关
13．2015年的诺贝尔物理学奖授予了日本的梶田隆章和加拿大的阿瑟·麦克唐纳，以表彰他们在科学实验中所做出的贡献。在力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．伽利略发现了行星运动的规律
B．卡文迪许通过实验测出了引力常量
C．牛顿最早指出了力不是维持物体运动状态的原因
D．笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献
14．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，下列说法正确的是
A．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量G
B．第谷接受了哥白尼日心说的观点，并根据开普勒对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了行星运动定律
C．开普勒解释了行星运动背后的原因是太阳对行星的引力
D．海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力的地位
15．作为2020夏季奥运会的主办国，日本的“东京8分钟”惊艳亮相里约奥运闭幕式。地理位置上，东京与里约恰好在地球两端，片中，日本首相化身马里奥，通过打穿地球的管道，从东京一跃到达里约现场，带来了名为“东京秀”的表演环节。现代理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质分布均匀的实心球体，O为球心。不考虑空气阻力，关于人在地球管道中的运动，下列说法正确的是（　　）
A．通过O点前后分别做匀加速和匀减速运动，不需要动力装置和刹车装置
B．通过O点前后分别做加速和减速运动，加速度先变小后变大
C．到达O点时的速度最大，加速度为零
D．在沿管道运动过程中不受引力作用，处于完全失重状态，所以需要动力装置和刹车装置
二、解答题
16．如图所示，离质量为M、半径为R、密度均匀的球体表面R处有一质量为m的质点，此时M对m的万有引力为F1，如图，当从M中挖去两个半径为r＝的球体时，剩下部分对m的万有引力为F2.求F1与F2的比值．
17．（1）设两名同学的质量均为50kg，估算这两位同学相距100m时他们间的万有引力的大小．
（2）已知地球的质量为，地球半径为6371km，估算其中一位同学和地球之间的万有引力的大小．
（3）已知地球表面的重力加速度为，则其中一位同学所受重力是多大？比较万有引力和重力的大小并作出解释．
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．A
【详解】
卡文迪许通过扭秤实验测出引力常量，A正确。
故选A。
3．C
【详解】
由万有引力定律可得
对比图线可知，C正确。
故选C。
4．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。
5．B
【详解】
A．哥白尼提出了日心说，开普勒发现行星沿椭圆轨道运行的规律，选项A错误；
B．伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验和逻辑推理的方法，选项B正确；
C．卡文迪许用实验测出万有引力常量G，被称为能称出地球质量的人，选项C错误；
D．开普勒通过研究第谷的多年观测记录行星的运动的数据，提出了行星运动的三大定律，选项D错误。
故选B。
6．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。
7．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。
8．B
【详解】
A．牛顿发现了惯性定律，即牛顿第一定律，故A错误；
B．开普勒发现了行星运动规律，故B正确；
C．牛顿发现了万有引力定律，故C错误
D．卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
由题意可知，小球在光滑的洞中运动时，所受万有引力的合力先变小后变大，速度先增大后减小，在地心处时速度最大，加速度为零。
故选B。
10．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
11．C
【详解】
AD．牛顿发现了万有引力定律，找到了行星绕太阳运动的原因，故AD错误；
B．开普勒总结出行星运动的三大规律，故B错误；
C．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量的数值，故C正确。
故选C。
12．C
【详解】
A．由
得木星绕太阳运行的加速度
随着距离的变化，大小改变，故A错误；
B．太阳对木星的引力等于木星对太阳的引力，两者是相互作用力，故B错误；
C．根据开普勒第二定律可知，木星运动到近日点时线速度最大，故C正确；
D．根据开普勒第三定律可知，木星公转轨道半长轴的立方与公转周期平方的比值为k，k值与太阳的质量有关，故D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
A．发现行星运动规律的是开普勒，而不是伽利略，A错误；
B．第一个测出引力常量的是卡文迪许，B正确；
C．最早指出力不是维持物体运动状态原因的是伽利略，而不是牛顿，C错误；
D．笛卡儿提出了如果运动中的物体没有受到力的作用，将以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，D正确。
14．AD
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量G，选项A正确；
B．开普勒接受了哥白尼日心说的观点,并根据第谷对行星运动观察记录的数据,应用严密的数学运算和椭圆轨道假说,得出了行星运动定律，选项B错误；
C．牛顿解释了行星运动背后的原因是太阳对行星的引力，选项C错误；
D．海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力的地位，选项D正确．
15．BC
【详解】
通过O点前，人受到的引力指向地心O，故做加速运动，且球壳厚度越来越大，中间球体体积越来越小，则人所受引力越来越小，则加速度越来越小，当到达O点时，所受引力为零，则加速度为零，速度达到最大，通过O点后，所受引力越来越大且方向指向O点，故人做减速运动，且加速度变大。
故选BC。
16．
【解析】
未挖去前，整体对质点的引力大小为：F1＝G，
挖去的左边小球对质点的引力为：F′＝G，
挖去的右边小球对质点的引力为：F″＝，根据V=4πR3/3知，挖去两个球的体积分别是原来球体体积的1/8，则挖去的每个球的质量为M/8，可知F2=F1-F′-F″=G，
解得：．
17．（1）；（2）；（3）490N，万有引力比重力大，原因是地球表面的物体所受万有引力可分解为重力和物体自转所需的向心力
【详解】
（1）根据
（2）根据
（3）根据
万有引力比重力大，原因是地球表面的物体所受万有引力可分解为重力和物体自转所需的向心力。