6.3 万有引力定律 同步练习(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 6.3 万有引力定律 同步练习(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 67.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-21 07:27:35 | ||
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文档简介
必修二 6.3 万有引力定律 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 卡文迪许利用扭秤实验测量的物理量是
A. 地球的半径 B. 太阳的质量
C. 地球到太阳的距离 D. 万有引力常数
2. 两个质点之间万有引力的大小为 ，如果将这两个质点之间的距离变为原来的 倍，那么它们之间万有引力的大小变为
A. B. C. D.
3. 引力常量很小，说明了
A. 万有引力很小
B. 万有引力很大
C. 只有当物体的质量大到一定程度，物体间才会有万有引力
D. 很难察觉到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量不很大
4. 某物体在地球表面，受到地球的万有引力为 ．若此物体受到的引力减小为 ，则其距离地面的高度应为（ 为地球半径）
A. B. C. D.
5. 苹果自由落向地面时加速度的大小为 ，在离地面高度等于地球半径处做匀速圆周运动的人造卫星的向心加速度为
A. B. C. D. 无法确定
6. 两个质量均为 的星体，其连线的垂直平分线为 ， 为两星体连线的中点，如图所示，一个质量为 的物体从 沿 方向运动，则它受到的万有引力大小变化情况是
A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先减小，后增大 D. 先增大，后减小
7. 关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是
A. 只适用于天体，不适用于地面物体
B. 只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体
C. 只适用于质点，不适用于实际物体
D. 适用于自然界中任意两个物体之间
8. 在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的 倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是
A. 太阳引力远小于月球引力
B. 太阳引力与月球引力相差不大
C. 月球对不同区域海水的吸引力大小相等
D. 月球对不同区域海水的吸引力大小有差异
9. 某地区的地下发现天然气资源，如图所示，在水平地面 点的正下方有一球形空腔区域内储藏有天然气。假设该地区岩石均匀分布且密度为 ，天然气的密度远小于 ，可忽略不计。如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为 ；由于空腔的存在，现测得 点处的重力加速度大小为 。已知引力常量为 ，球形空腔的球心深度为 ，则此球形空腔的体积是
A. B. C. D.
10. 地球半径约为 ，地球表面的大气随海拔高度增加而变薄，大气压强也随之减小到零，海拔 的高度被定义为卡门线，为大气层与太空的分界线。有人设想给太空飞船安装“太阳帆”，用太阳光的“光子流”为飞船提供动力来实现星际旅行。已知在卡门线附近，一个正对太阳光、面积为 的平整光亮表面，受到光的压力约为 ；力虽小，但假设以同样材料做成面积为 的“帆”安装在飞船上，若只在光压作用下，从卡门线附近出发，一个月后飞船的速度可达到 倍声速。设想实际中有一艘安装了“帆”（面积为 ）的飞船，在卡门线上正对太阳光，下列说法正确的是
A. 飞船无需其他动力，即可不断远离太阳
B. 一年后，飞船的速度将达到 倍声速
C. 与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，“帆”上的压力约为
D. 与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，飞船的加速度为出发时的
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 万有引力：任何具有质量的物体间都存在 的作用力，这种相互吸引的作用力就叫做万有引力。
12. 氢原子由一个质子和一个电子组成，质子的质量为电子的 倍，电子质量为 。则质子和电子相距 的万有引力为 。
13. 、 两个物体相距 时，它们之间的万有引力为 ；当它们相距 时，它们之间的万有引力大小为 ，它们各自所受的万有引力是一对 力。
14. 某星球的质量是地球质量的 倍，其半径是地球半径的 倍，则该星球表面的重力加速度大小为 。有一个质量为 的物体放在该星球的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为 ，则用大小为 的水平力拉此物体，使它沿星球的水平地面运动，此时物体所受摩擦力的大小为 ，物体运动的加速度大小为 。（重力加速度 取 ）
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 一个质量均匀分布的球体，半径为 ，在其内部挖去一个半径为 的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示，已知挖去小球的质量为 ，在球心和空穴中心连线上，距球心 处有一质量为 的质点，求：
（1）被挖去的小球挖去前对 的万有引力为多大
（2）剩余部分对 的万有引力为多大
16. 万有引力定律：
（1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的 ，引力的大小与物体的 成正比，与它们之间 成反比。
（2）表达式： ，其中 叫作引力常量。
17. 已知地球质量大约是 ，地球半径为 ，地球表面的重力加速度 取 。求：
（1）地球表面一个质量为 物体受到的万有引力；
（2）地球表面一个质量为 物体受到的重力；
（3）比较万有引力和重力的大小，说明了什么问题
答案
第一部分
1. D
2. B
【解析】根据万有引力定律可知
由题可知
则
所以B正确，ACD错误。
3. D
【解析】根据万有引力定律得任意两个物体间都存在万有引力，
由于引力常量 。引力常量很小，日常接触的物体的间的质量很小，所以万有引力非常小。由于天体的质量很大，所以对于天体间的万有引力也就很大。故ABC错误，D正确。
4. A
【解析】根据万有引力定律表达式得：
，其中 为物体到地球中心的距离．
某物体在地球表面，受到地球的万有引力为 ，此时 ，
若此物体受到的引力减小为 ，根据 得出此时物体到地球中心的距离 ，
所以物体距离地面的高度应为 ．
5. C
6. D
【解析】 在 点时，所受万有引力的合力为 ，运动到无限远时，万有引力为 ，在距 点不远的任一点，万有引力都不为 ，因此 D 正确.
7. D
【解析】万有引力定律既适用于天体，也适用于地面物体。故A错误。
万有引力定律适用于其他形状的物体。故B错误。
万有引力定律适用于质点，也适用于实际物体。故C错误。
万有引力定律的适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力。故D正确。
8. D
【解析】根据 ，可得 ，代入数据可知，太阳的引力远大于月球的引力，则 A 、B错误；
由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异，C错误、D正确。
9. D
【解析】如果将近地表的球形空腔填满密度为 的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为 的物体的重力为 ，没有填满时是 ，故空腔填满后引起的引力为 ；根据万有引力定律，有：
解得：
故选：D
10. C
【解析】设太阳帆距太阳的距离为 ，太阳单位时间发出的光子数为 ，一个光子对太阳帆的作用力为 ，则光压 ，因为当 的时候，光压 ，则当面积是 的时候，光压 ，则存在 ，解得 ；
因为当 的帆能远离太阳运动，说明光压大于万有引力，即 ，两边约掉 ，说明当 增大时光压仍大于太阳对它的万有引力，但是太阳帆在远离太阳的过程中，可能还会遇到其他的星体，所以还可能受到其他星体的作用力从而不能不断远离太阳，选项A错误；
由于太阳帆在远离太阳的过程中，其光压是随距离的平方减小的，所以太阳帆做的是加速度减小的加速运动，如果是匀加速直线运动，则一个月后飞船的速度可达到 倍声速，那么 个月（一年）后的速度将达到： 倍声速 倍声速，选项B错误；
根据 与 成反比可知，当与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，“帆”上的压力变为原来的 ，即 ，选项C正确；
如果只考虑太阳对太阳帆的作用力，根据 ，由于力减小为原来的 ，则飞船的加速度也会变为原来的 ，但飞船在飞行的过程中还会遇到其他的星体，所以加速度不一定是原来的 ，选项D错误。
第二部分
11. 相互吸引
12.
13. ；作用力与反作用
14. ；；
第三部分
15. （1）
【解析】被挖去的小球挖去前对 的万有引力为
（2）
【解析】将挖去的小球填入空穴中，由 可知，大球的质量为 ，则大球对 的万有引力为
所受剩余部分的万有引力为 。
16. （1） 连线上；质量 和 的乘积；距离 的二次方
（2）
17. （1）
（2）
（3） 万有引力比重力大。说明在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力，重力只是万有引力的一个分力
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 卡文迪许利用扭秤实验测量的物理量是
A. 地球的半径 B. 太阳的质量
C. 地球到太阳的距离 D. 万有引力常数
2. 两个质点之间万有引力的大小为 ，如果将这两个质点之间的距离变为原来的 倍，那么它们之间万有引力的大小变为
A. B. C. D.
3. 引力常量很小，说明了
A. 万有引力很小
B. 万有引力很大
C. 只有当物体的质量大到一定程度，物体间才会有万有引力
D. 很难察觉到日常接触的物体间有万有引力，是因为它们的质量不很大
4. 某物体在地球表面，受到地球的万有引力为 ．若此物体受到的引力减小为 ，则其距离地面的高度应为（ 为地球半径）
A. B. C. D.
5. 苹果自由落向地面时加速度的大小为 ，在离地面高度等于地球半径处做匀速圆周运动的人造卫星的向心加速度为
A. B. C. D. 无法确定
6. 两个质量均为 的星体，其连线的垂直平分线为 ， 为两星体连线的中点，如图所示，一个质量为 的物体从 沿 方向运动，则它受到的万有引力大小变化情况是
A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先减小，后增大 D. 先增大，后减小
7. 关于万有引力定律的适用范围，下列说法中正确的是
A. 只适用于天体，不适用于地面物体
B. 只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体
C. 只适用于质点，不适用于实际物体
D. 适用于自然界中任意两个物体之间
8. 在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的 倍，地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力，以下说法正确的是
A. 太阳引力远小于月球引力
B. 太阳引力与月球引力相差不大
C. 月球对不同区域海水的吸引力大小相等
D. 月球对不同区域海水的吸引力大小有差异
9. 某地区的地下发现天然气资源，如图所示，在水平地面 点的正下方有一球形空腔区域内储藏有天然气。假设该地区岩石均匀分布且密度为 ，天然气的密度远小于 ，可忽略不计。如果没有该空腔，地球表面正常的重力加速度大小为 ；由于空腔的存在，现测得 点处的重力加速度大小为 。已知引力常量为 ，球形空腔的球心深度为 ，则此球形空腔的体积是
A. B. C. D.
10. 地球半径约为 ，地球表面的大气随海拔高度增加而变薄，大气压强也随之减小到零，海拔 的高度被定义为卡门线，为大气层与太空的分界线。有人设想给太空飞船安装“太阳帆”，用太阳光的“光子流”为飞船提供动力来实现星际旅行。已知在卡门线附近，一个正对太阳光、面积为 的平整光亮表面，受到光的压力约为 ；力虽小，但假设以同样材料做成面积为 的“帆”安装在飞船上，若只在光压作用下，从卡门线附近出发，一个月后飞船的速度可达到 倍声速。设想实际中有一艘安装了“帆”（面积为 ）的飞船，在卡门线上正对太阳光，下列说法正确的是
A. 飞船无需其他动力，即可不断远离太阳
B. 一年后，飞船的速度将达到 倍声速
C. 与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，“帆”上的压力约为
D. 与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，飞船的加速度为出发时的
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 万有引力：任何具有质量的物体间都存在 的作用力，这种相互吸引的作用力就叫做万有引力。
12. 氢原子由一个质子和一个电子组成，质子的质量为电子的 倍，电子质量为 。则质子和电子相距 的万有引力为 。
13. 、 两个物体相距 时，它们之间的万有引力为 ；当它们相距 时，它们之间的万有引力大小为 ，它们各自所受的万有引力是一对 力。
14. 某星球的质量是地球质量的 倍，其半径是地球半径的 倍，则该星球表面的重力加速度大小为 。有一个质量为 的物体放在该星球的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为 ，则用大小为 的水平力拉此物体，使它沿星球的水平地面运动，此时物体所受摩擦力的大小为 ，物体运动的加速度大小为 。（重力加速度 取 ）
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 一个质量均匀分布的球体，半径为 ，在其内部挖去一个半径为 的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示，已知挖去小球的质量为 ，在球心和空穴中心连线上，距球心 处有一质量为 的质点，求：
（1）被挖去的小球挖去前对 的万有引力为多大
（2）剩余部分对 的万有引力为多大
16. 万有引力定律：
（1）内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的 ，引力的大小与物体的 成正比，与它们之间 成反比。
（2）表达式： ，其中 叫作引力常量。
17. 已知地球质量大约是 ，地球半径为 ，地球表面的重力加速度 取 。求：
（1）地球表面一个质量为 物体受到的万有引力；
（2）地球表面一个质量为 物体受到的重力；
（3）比较万有引力和重力的大小，说明了什么问题
答案
第一部分
1. D
2. B
【解析】根据万有引力定律可知
由题可知
则
所以B正确，ACD错误。
3. D
【解析】根据万有引力定律得任意两个物体间都存在万有引力，
由于引力常量 。引力常量很小，日常接触的物体的间的质量很小，所以万有引力非常小。由于天体的质量很大，所以对于天体间的万有引力也就很大。故ABC错误，D正确。
4. A
【解析】根据万有引力定律表达式得：
，其中 为物体到地球中心的距离．
某物体在地球表面，受到地球的万有引力为 ，此时 ，
若此物体受到的引力减小为 ，根据 得出此时物体到地球中心的距离 ，
所以物体距离地面的高度应为 ．
5. C
6. D
【解析】 在 点时，所受万有引力的合力为 ，运动到无限远时，万有引力为 ，在距 点不远的任一点，万有引力都不为 ，因此 D 正确.
7. D
【解析】万有引力定律既适用于天体，也适用于地面物体。故A错误。
万有引力定律适用于其他形状的物体。故B错误。
万有引力定律适用于质点，也适用于实际物体。故C错误。
万有引力定律的适用于宇宙万物任意两个物体之间的引力。故D正确。
8. D
【解析】根据 ，可得 ，代入数据可知，太阳的引力远大于月球的引力，则 A 、B错误；
由于月心到不同区域海水的距离不同，所以引力大小有差异，C错误、D正确。
9. D
【解析】如果将近地表的球形空腔填满密度为 的岩石，则该地区重力加速度便回到正常值，因此，如果将空腔填满，地面质量为 的物体的重力为 ，没有填满时是 ，故空腔填满后引起的引力为 ；根据万有引力定律，有：
解得：
故选：D
10. C
【解析】设太阳帆距太阳的距离为 ，太阳单位时间发出的光子数为 ，一个光子对太阳帆的作用力为 ，则光压 ，因为当 的时候，光压 ，则当面积是 的时候，光压 ，则存在 ，解得 ；
因为当 的帆能远离太阳运动，说明光压大于万有引力，即 ，两边约掉 ，说明当 增大时光压仍大于太阳对它的万有引力，但是太阳帆在远离太阳的过程中，可能还会遇到其他的星体，所以还可能受到其他星体的作用力从而不能不断远离太阳，选项A错误；
由于太阳帆在远离太阳的过程中，其光压是随距离的平方减小的，所以太阳帆做的是加速度减小的加速运动，如果是匀加速直线运动，则一个月后飞船的速度可达到 倍声速，那么 个月（一年）后的速度将达到： 倍声速 倍声速，选项B错误；
根据 与 成反比可知，当与太阳中心的距离为日地间距离 倍时，“帆”上的压力变为原来的 ，即 ，选项C正确；
如果只考虑太阳对太阳帆的作用力，根据 ，由于力减小为原来的 ，则飞船的加速度也会变为原来的 ，但飞船在飞行的过程中还会遇到其他的星体，所以加速度不一定是原来的 ，选项D错误。
第二部分
11. 相互吸引
12.
13. ；作用力与反作用
14. ；；
第三部分
15. （1）
【解析】被挖去的小球挖去前对 的万有引力为
（2）
【解析】将挖去的小球填入空穴中，由 可知，大球的质量为 ，则大球对 的万有引力为
所受剩余部分的万有引力为 。
16. （1） 连线上；质量 和 的乘积；距离 的二次方
（2）
17. （1）
（2）
（3） 万有引力比重力大。说明在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力，重力只是万有引力的一个分力
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