7.2万有引力定律 学科素养提升练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 7.2万有引力定律 学科素养提升练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 237.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-20 20:20:19 | ||
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文档简介
7.2万有引力定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．用国际单位制中的基本单位来表示万有引力常量G的单位，正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．下列关于物理知识和运动规律，说法中正确的是（ ）
A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了万有引力定律
B．物体在变力作用下一定做曲线运动
C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了放大法
D．牛顿首先较准确地测出了万有引力常量G的数值
3．如图所示，将一个半径为、质量为的均匀大球，沿直径挖去两个半径均为的小球，并把其中一个小球放在球外与大球靠在一起。图中大小四个球的球心在同一直线上，则大球剩余部分与球外小球间的万有引力约为（已知引力常量为）（ ）
A． B． C． D．
4．两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（ ）
A． B．
C． D．
5．2019年4月10日，全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸。史瓦西半径公式是一种估算黑洞大小的方法，公式中引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，光速c=3.0×108 m/s，天体的质量为M。已知地球的质量约为6.0×1024kg，假如它变成一个黑洞，则该黑洞的直径的数量级为（ ）
A．10-5m B．10-2m C．105m D．103m
6．下列叙述符合史实的是（ ）
A．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了万有引力定律
B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“地心说”
C．牛顿发现了行星的运动规律
D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许
7．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．
8．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
9．万有引力定律的发现离不开前人的研究，正如牛顿所说，“如果我曾经看得远一些，那是由于我站在巨人肩膀上的缘故”，以下四种说法正确的是（ ）
①第谷坚持对行星进行20余年的系统观测
②开普勒发现有关行星运动的三大定律
③牛顿在前人基础上提出了具有普遍意义的万有引力定律
④亚当斯和勒维耶各自独立利用万有引力定律计算出海王星的轨道
A．①②③④ B．只有①② C．只有③④ D．只有①④
10．下列说法中正确的是（ ）
A．质点、位移都是理想化模型
B．开普勒发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体间的万有引力无穷大
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位
11．某实心均匀球半径为 R，质量为 M，在球外壳离球面h高处有一质量为 m的质点，则其万有引力大小为（ ）
A． B． C． D．
12．在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中错误的是（ ）
A．甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在B点的瞬时速度方向
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了理想化模型的思想
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
13．关于引力常量G，下列说法正确的是（ ）
A．引力常量G的确定使万有引力定律有了真正的实用价值，使万有引力定律能进行定量计算
B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G的物理意义是两个质量都为1kg的质点相距1m时的相互吸引力为
D．引力常量G是不变的，其值的大小与单位制的选择无关
14．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
15．关于引力常量G，下列说法中正确的是（ ）
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值
B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距1m时的相互吸引力
D．引力常量G是不变的，其数值大小与单位制的选择无关
二、解答题
16．已知地球表面的重力加速度为g，月球到地球表面的距离为h，月球绕地球的公转周期为T地球的半径为R，万有引力常量为G，试利用两种方法计算地球的质量．
17．当国际空间站全部组装完成后总质量为470t，航天飞机满载货物后的质量为100t，当航天飞机与国际空间站相距1m时它们之间的万有引力多大？对航天飞机产生的加速度多大？
试卷第页，共页
参考答案：
1．B
【解析】
国际单位制中质量、距离、力的单位分别是：kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律
得到G的单位是
故选B。
2．C
【解析】
A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了开普勒行星运动定律，故A错误；
B．物体在变力作用下不一定做曲线运动，当力只是大小发生变化，且方向始终与速度方向在同一直线上时，物体将做直线运动，故B错误；
C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了放大法，故C正确；
D．卡文迪许首先较准确地测出了万有引力常量G的数值，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
大球的质量为M，则小球的质量为，则根据万有引力定律，则大球剩余部分与球外小球间的万有引力为
故选B。
4．A
【解析】
甲、乙两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为
若保持它们各自的距离不变，将它们之间的质量增大3倍，则甲、乙两个质点间的万有引力大小为
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【解析】
根据题干中所给公式有
所以黑洞直径为
故选B。
6．D
【解析】
AC．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了行星的三大规律，牛顿发现了万有引力定律，选项AC错误；
B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“日心说”，选项B错误；
D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
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。
8．D
【解析】
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。
9．A
【解析】
①第谷坚持对行星进行20余年的系统观测，则①正确；
②开普勒发现有关行星运动的三大定律，则②正确；
③牛顿在前人基础上提出了具有普遍意义的万有引力定律，则③正确；
④亚当斯和勒维耶应用万有引力定律各自独立利用万有引力定律计算出海王星的轨道，则④正确；
故选A。
10．D
【解析】
A．质点是理想化模型，位移是物理概念，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量，故B错误；
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体就不能视为质点，外有引力表达式不在适用，故C错误；
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
由万有引力公式得
故B正确，ACD错误。
故选B。
12．B
【解析】
A．甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在B点的瞬时速度方向，A正确。不符合题意；
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效替代，B错误，符合题意；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量，C正确，不符合题意；
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，D正确，不符合题意。
故选B。
13．AC
【解析】
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值，可用万有引力定律进行定量计算，故A正确；
B．引力常量G的大小是由卡文迪许在实验室测得的，G的数值是常数，与两物体质量乘积和两物体间距离的平方无关，故B错误；
C．引力常量G的物理意义是：两个质量都是1kg的物体相距1m时相互吸引力为6.67×10－11N，故C正确；
D．G是一个常量，其大小与单位制有关系，在国际单位中大小是6.67×10－11N m2/kg2，故D错误。
故选AC。
14．AB
【解析】
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。
15．AC
【解析】
A．利用G值和万有引力定律不但能“称”出地球的质量，而且可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等，故A正确；
BCD．引力常量G是一个普遍适用的常量，其物理意义是两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引力，它的大小与所选的单位有关，故BD错误，C正确。
故选AC。
16．地球的质量表达式为和
【解析】
方法一：根据万有引力提供向心力得：,解得：
方法二：地球表面物体的重力等于万有引力，则有：,解得：
【点睛】
解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力提供向心力，2、万有引力等于重力，并能灵活运用.
17．
【解析】
【详解】
根据万有引力定律，两艘万吨巨轮之间的万有引力的大小为：
；
根据牛顿第二定律F=ma有：
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一、选择题
1．用国际单位制中的基本单位来表示万有引力常量G的单位，正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．下列关于物理知识和运动规律，说法中正确的是（ ）
A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了万有引力定律
B．物体在变力作用下一定做曲线运动
C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了放大法
D．牛顿首先较准确地测出了万有引力常量G的数值
3．如图所示，将一个半径为、质量为的均匀大球，沿直径挖去两个半径均为的小球，并把其中一个小球放在球外与大球靠在一起。图中大小四个球的球心在同一直线上，则大球剩余部分与球外小球间的万有引力约为（已知引力常量为）（ ）
A． B． C． D．
4．两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（ ）
A． B．
C． D．
5．2019年4月10日，全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸。史瓦西半径公式是一种估算黑洞大小的方法，公式中引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，光速c=3.0×108 m/s，天体的质量为M。已知地球的质量约为6.0×1024kg，假如它变成一个黑洞，则该黑洞的直径的数量级为（ ）
A．10-5m B．10-2m C．105m D．103m
6．下列叙述符合史实的是（ ）
A．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了万有引力定律
B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“地心说”
C．牛顿发现了行星的运动规律
D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许
7．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．
8．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
9．万有引力定律的发现离不开前人的研究，正如牛顿所说，“如果我曾经看得远一些，那是由于我站在巨人肩膀上的缘故”，以下四种说法正确的是（ ）
①第谷坚持对行星进行20余年的系统观测
②开普勒发现有关行星运动的三大定律
③牛顿在前人基础上提出了具有普遍意义的万有引力定律
④亚当斯和勒维耶各自独立利用万有引力定律计算出海王星的轨道
A．①②③④ B．只有①② C．只有③④ D．只有①④
10．下列说法中正确的是（ ）
A．质点、位移都是理想化模型
B．开普勒发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体间的万有引力无穷大
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位
11．某实心均匀球半径为 R，质量为 M，在球外壳离球面h高处有一质量为 m的质点，则其万有引力大小为（ ）
A． B． C． D．
12．在物理学的研究中用到的思想方法很多，下列关于几幅书本插图的说法中错误的是（ ）
A．甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在B点的瞬时速度方向
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了理想化模型的思想
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量法
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量
13．关于引力常量G，下列说法正确的是（ ）
A．引力常量G的确定使万有引力定律有了真正的实用价值，使万有引力定律能进行定量计算
B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G的物理意义是两个质量都为1kg的质点相距1m时的相互吸引力为
D．引力常量G是不变的，其值的大小与单位制的选择无关
14．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
15．关于引力常量G，下列说法中正确的是（ ）
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值
B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比
C．引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距1m时的相互吸引力
D．引力常量G是不变的，其数值大小与单位制的选择无关
二、解答题
16．已知地球表面的重力加速度为g，月球到地球表面的距离为h，月球绕地球的公转周期为T地球的半径为R，万有引力常量为G，试利用两种方法计算地球的质量．
17．当国际空间站全部组装完成后总质量为470t，航天飞机满载货物后的质量为100t，当航天飞机与国际空间站相距1m时它们之间的万有引力多大？对航天飞机产生的加速度多大？
试卷第页，共页
参考答案：
1．B
【解析】
国际单位制中质量、距离、力的单位分别是：kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律
得到G的单位是
故选B。
2．C
【解析】
A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了开普勒行星运动定律，故A错误；
B．物体在变力作用下不一定做曲线运动，当力只是大小发生变化，且方向始终与速度方向在同一直线上时，物体将做直线运动，故B错误；
C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了放大法，故C正确；
D．卡文迪许首先较准确地测出了万有引力常量G的数值，故D错误。
故选C。
3．B
【解析】
大球的质量为M，则小球的质量为，则根据万有引力定律，则大球剩余部分与球外小球间的万有引力为
故选B。
4．A
【解析】
甲、乙两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为
若保持它们各自的距离不变，将它们之间的质量增大3倍，则甲、乙两个质点间的万有引力大小为
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【解析】
根据题干中所给公式有
所以黑洞直径为
故选B。
6．D
【解析】
AC．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了行星的三大规律，牛顿发现了万有引力定律，选项AC错误；
B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“日心说”，选项B错误；
D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，选项D正确。
故选D。
7．B
【解析】
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。
8．D
【解析】
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。
9．A
【解析】
①第谷坚持对行星进行20余年的系统观测，则①正确；
②开普勒发现有关行星运动的三大定律，则②正确；
③牛顿在前人基础上提出了具有普遍意义的万有引力定律，则③正确；
④亚当斯和勒维耶应用万有引力定律各自独立利用万有引力定律计算出海王星的轨道，则④正确；
故选A。
10．D
【解析】
A．质点是理想化模型，位移是物理概念，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量，故B错误；
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体就不能视为质点，外有引力表达式不在适用，故C错误；
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
由万有引力公式得
故B正确，ACD错误。
故选B。
12．B
【解析】
A．甲图中，A点逐渐向B点靠近时，观察AB割线的变化，就是曲线在B点的切线方向，运用了极限思想．说明质点在B点的瞬时速度方向，A正确。不符合题意；
B．乙图中，研究小船渡河问题时，主要运用了等效替代，B错误，符合题意；
C．丙图中，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系时运用了控制变量，C正确，不符合题意；
D．丁图中，卡文迪许测定引力常量的实验运用了放大法测微小量，D正确，不符合题意。
故选B。
13．AC
【解析】
A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值，可用万有引力定律进行定量计算，故A正确；
B．引力常量G的大小是由卡文迪许在实验室测得的，G的数值是常数，与两物体质量乘积和两物体间距离的平方无关，故B错误；
C．引力常量G的物理意义是：两个质量都是1kg的物体相距1m时相互吸引力为6.67×10－11N，故C正确；
D．G是一个常量，其大小与单位制有关系，在国际单位中大小是6.67×10－11N m2/kg2，故D错误。
故选AC。
14．AB
【解析】
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。
15．AC
【解析】
A．利用G值和万有引力定律不但能“称”出地球的质量，而且可测定远离地球的一些天体的质量、平均密度等，故A正确；
BCD．引力常量G是一个普遍适用的常量，其物理意义是两个质量都是1kg的质点相距1m时的相互吸引力，它的大小与所选的单位有关，故BD错误，C正确。
故选AC。
16．地球的质量表达式为和
【解析】
方法一：根据万有引力提供向心力得：,解得：
方法二：地球表面物体的重力等于万有引力，则有：,解得：
【点睛】
解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力提供向心力，2、万有引力等于重力，并能灵活运用.
17．
【解析】
【详解】
根据万有引力定律，两艘万吨巨轮之间的万有引力的大小为：
；
根据牛顿第二定律F=ma有：
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