人教版必修2第六章万有引力定律单元测试题（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版必修2第六章万有引力定律单元测试题（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 210.4KB | ||
| 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 | 2022-02-01 07:46:44 | ||
图片预览
文档简介
人教版必修2第六章万有引力定律单元测试题
一、多选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体，也适用于高速、微观的粒子
B．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形，它们都可通过实验来直接验证
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关
2．在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成在引力作用下都绕某点做匀速圆周运动；但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动。我们把前一种假设叫“模型一”，后一种假设叫“模型二”。已知月球中心到地球中心的距离为L，月球运动的周期为T。利用（ ）
A．“模型一”可确定地球的质量
B．“模型二”可确定地球的质量
C．“模型一”可确定月球和地球的总质量
D．“模型二”可确定月球和地球的总质量
3．行星沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．所有椭圆轨道的中心重合，太阳处在该中心上
B．所有行星都是在近日点速度比在远日点的速度大
C．椭圆轨道半长轴长的行星，绕太阳运行一周的时间也长
D．如果将行星的轨道近似看作圆，则行星做匀速圆周运动
4．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星中，物体处于完全失重状态，物体（ ）
A．不受地球引力作用
B．所受引力全部用来产生向心加速度
C．加速度为零
D．物体可在卫星中悬浮或用弹簧秤称量时读数为零
二、单选题
5．海卫一是海王星的一颗逆行卫星，天文学界几乎一致认为海卫一是被海王星捕获而来的。由于海卫一是逆行卫星并且和海王星之间的距离太近，海王星巨大的引力使得海卫一的公转半径逐渐变小，总有一天海卫一会被海王星撕成碎片。假设在未来某个时候，海王星周围存在着环状物质，为了测定环状物质是海王星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，天文学家对其做了精确的观测，发现环状物质绕行星中心的运行速度v与到行星中心的距离r的关系如图所示。已知行星除环状物外的半径为R，环状物质的宽度为d，引力常量为G。则以下说法错误的是( )
A．环状物质不是该行星的组成部分
B．该行星的自转周期
C．该行星除去环状物质部分后的质量为
D．行星表面的重力加速度为
6．2019年7月25日，“北理丁 1号”卫星搭乘星际荣耀公司的“双曲线1号”火箭在中国酒泉说星发射中心成功发射。该卫星入轨后在半径为r的轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球南极表面的重力加速度为g，则“北理工1号”卫星入轨后做圆周运动的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
7．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即天王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，则下列说法正确的是（ ）
A．此时太阳位于地球和天王星之间的某一点
B．2020年10月28日还会出现一次天王星冲日现象
C．天王星绕太阳公转的周期约为84年
D．地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的20倍
8．如图所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图所示),则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时,以下说法正确的是( )
A．卫星在轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度
B．卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
C．轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度
D．轨道3经过P点的加速度等于在轨道2上经过P点的加速度
9．如图所示，地球绕太阳公转，而月球又绕地球转动．它们的运动可近似看成匀速圆周运动．如果要估算太阳队月球与地球的引力之比，已知地球绕太阳公转的周期和月球绕地球运动周期，还需要测量的物理量是（ ）
A．地球绕太阳公转的半径
B．月球绕地球转动的半径
C．月球绕地球的半径和地球绕太阳公转的半径
D．月球的质量和地球绕太阳公转的半径
10．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
11．关于物理学的研究方法，下列说法中不正确的是（ ）
A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法
C．由牛顿运动定律可知加速度，该公式体现了比值定义法
D．“总电阻”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法
12．两颗质量相等的恒星1和2距离为，在万有引力作用下绕共同的圆心做匀速圆周运动。如图所示，一颗行星3（质量远小于恒星）到两颗恒星的距离相等，均为（未知），在两颗恒星的万有引力作用下恰好也在恒星运动的平面内做匀速圆周运动。若系统保持相对稳定，则行星3到两颗恒星的距离等于（ ）。
A． B． C． D．
13．下列说法正确的是
A．万有引力定律的发现远早于开普勒三定律
B．卡文迪许的实验比较准确地测出了引力常量
C．当两个人的距离无限接近时，万有引力将会变得无限大
D．当两个星系距离很远时，它们之间的万有引力一定可以忽略
14．如图所示，A为地球赤道上的物体，B为地球同步卫星，C为地球表面上北纬60°的物体．已知A、B的质量相同．则下列关于A、B和C三个物体的说法中，正确的是( )
A．A物体受到的万有引力小于B物体受到的万有引力
B．B物体的向心加速度小于A物体的向心加速度
C．A、B两物体的轨道半径的三次方与周期的二次方的比值相同
D．A和B线速度的比值比C和B线速度的比值大，都小于1
15．火星探测器“火星2020”有了自己的新名字——“毅力号”。它的目标是在2021年登陆火星的杰泽罗陨石坑，并尝试将样本从火星上带回地球。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的，下列说法中正确的是（ ）
A．火星与地球的第一宇宙速度之比为4︰3
B．火星与地球的第一宇宙速度之比为2︰3
C．火星上的重力加速度与地球上的重力加速度之比为4︰9
D．以相同轨道半径绕火星的卫星与绕地球的卫星运行速度之比为1︰9
三、解答题
16．开普勒行星运动第三定律指出：“行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比，即，是一个对所有行星都相同的常量。”
(1)现将行星绕太阳运动简化为匀速圆周运动模型，已知引力常量为，太阳质量为，行星到太阳距离为，运行周期为。请结合万有引力定律和牛顿运动定律推导常量的表达式。
(2)小明在图书馆查阅资料了解到：“已知月球绕地球做圆周运动的半径为、周期为；“嫦娥四号”探月卫星绕月球做圆周运动的半径为、周期为，引力常量为。”，他认为，若不计周围其他天体的影响，根据开普勒第三定律，应该满足，请判断他的观点是否正确，并说明理由。
17．宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处。已知该星球的半径与地球半径之比R星：R地＝1：4，地球表面重力加速度为g，设该星球表面重力加速度为g′，地球的质量为M地，该星球的质量为M星，空气阻力不计。求：
（1）该星球表面重力加速度g′与地球表面重力加速度为g的比值；
（2）该星球的质量为与M星与地球的质量为M地的比值。
18． 一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×10-30kg，求两个夸克相距1.0×10-16m时的万有引力。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．CD
【详解】
A．牛顿运动定律只适用于低速、宏观的物体，不适用于高速、微观的粒子，选项A错误；
B．牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情形，牛顿第二定律可以通过实验来直接验证，牛顿第一定律不能通过实验直接验证，选项B错误；
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值，选项C正确；
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关，选项D正确；
故选CD.
2．BC
【详解】
AC．对于“模型一”，是双星问题，设月球和地球做匀速圆周运动的轨道半径分别为r和R，间距为L，运行周期为T，根据万有引力定律有
其中
解得
可以确定月球和地球的总质量，A错误，C正确；
BD．对于“模型二”，月球绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有
解得地球的质量为
可以确定地球的质量，无法确定月球的质量，B正确，D错误。
故选BC。
3．BCD
【详解】
A．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，故A错误；
B．行星从近日点到远日点万有引力做负功，动能减小，速度减小，故B正确；
C．根据开普勒第三定律得所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，所以椭圆轨道半长轴长的行星，绕太阳运行一周的时间也长，故C正确；
D．如果将行星的轨道近似看作圆，太阳对行星的引力提供其所需的向心力，则行星做匀速圆周运动，故D正确。
故选BCD。
4．BD
【详解】
试题分析：A、处于完全失重状态的物体依然受地球的引力，此力提供向心力，故A错误
B、处于完全失重状态物体，重力完全提供向心力，来产生向心加速度，故B正确
C、处于完全失重状态物体，其向心加速度为g，而不为零，故C错误
D、处于完全失重状态物体，重力完全提供向心力，不再产生其他效应，对悬挂物或支持物不再有作用，故D正确
故选BD
5．B
【解析】
【详解】
A.若环状物质为行星的组成部分，则环状物质与行星是同轴转动，角速度都相同是定值，由可得:
若环状物质为卫星群，根据万有引力提供匀速圆周运动的向心力有
得
则
根据题图线的特点可知，说明环状物质是该行星的卫星群，并不是该行星的组成部分，A项正确:
B.因为环状物质不是行星的组成部分，行星的自转周期与卫星的公转周期
不同，B错误;
C.因为环状物质是行星的卫星群，所以用万有引力充当圆周运动的向心力，即
所求出的行星质量
是正确的，C正确;
D.同理用万有引力充当匀速圆周运动的向心力以及黄金代换即
所求出的行星表面的重力加
也是正确的，D项正确。
6．A
【详解】
由题意知“北理工1号”卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有
又因为
联立解得
故选A。
7．C
【详解】
A．天王星、地球都绕太阳做圆周运动，即太阳为中心天体，天王星冲日是说：地球、天王星、太阳在同一直线上，天王星和地球在太阳的同一侧，此时天王星离地球最近，是在地球上观察天王星的最佳时间，故A错误；
BC．天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知
得
即天王星绕太阳公转的周期约为84年，如果两次行星冲日时间间隔为t年，则地球多转动一周，有
解得
再出现一次天王星冲日现象并不在2020年10月28日，故B错误，C正确；
D．由公式
得
地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的369倍，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．根据开普勒第三定律(类似)，卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上周期，在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度．故A错误；
B．根据开普勒第三定律(类似)，卫星在轨道3上的半长轴大于在轨道2上的半径，卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上周期，故B错误；
C．卫星从轨道1变轨到轨道2，需要在Q点加速，所以在轨道1上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过Q点时的速度，故C错误；
D．卫星在轨道3上经过P点时的加速度和它在轨道2上经过P点时的加速度都是由万有引力提供的．在同一点，万有引力相等，故加速度也相等．故D正确；
故选D.
9．C
【详解】
已知地球绕太阳公转的周期和月球绕地球运动周期，如果再已知地球绕太阳公转的半径和月球绕地球的半径，即可分别求解太阳的质量和地球的质量；因为地球和月球相对太阳的距离基本相等，则根据，可估算太阳对月球以及月球与地球的引力之比，故C正确；ABD错误；
故选C。
10．D
【详解】
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G=6.67×10 11N m2/kg2.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；
故选D.
【点睛】
明确引力常量的意义，知道引力常量小说明物体之间的万有引力很难观测到，但只要质量大的一定程度即可以起到一定的作用．
11．C
【解析】
【分析】
物理学的发展离不开科学的研究方法，要明确各种科学方法在物理中的应用，如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等，由此分析解答.
【详解】
A、伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，故A正确；
B、卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，故B正确；
C、由，知a与F成正比，与m成反比，可知该公式不属于比值定义法，故C不正确；
D、合力与分力、总电阻用的是“等效替代”的方法，故D正确.
本题选不正确的故选C.
【点睛】
本题考查了常见的研究物理问题的方法，要通过练习体会这些方法的重要性，培养学科思想.
12．B
【详解】
行星质量远小于恒星质量，两颗恒星的运行不受行星的影响。两颗恒星形成双星系统，设恒星质量均为，圆周运动的周期均为，轨道半径为，对恒星1，由牛顿第二定律有
设行星3质量为，轨道半径为，行星3和轨道圆心连线与行星3和恒星1连线的夹角为，对行星3，两恒星的万有引力的合力提供行星做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律有
可得
故选B。
13．B
【详解】
牛顿是根据开普勒三定律以及牛顿三定律推导出来的万有引力定律，所以万有引力定律的发现一定要晚于开普勒三定律，A错误；卡文迪许的实验比较准确地测出了引力常量，B正确；从数学角度讲：当R趋近于零时，此公式不在适用，万有引力公式只适合于两个可以看做质点的物体，即物体（原子）的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用．而当距离无穷小时，相临的两个原子的半径远大于这个距离，它们不再适用万有引力公式，C错误；由于星系的质量很大，所以距离很远时，万有引力不一定可以忽略，D错误．
14．D
【详解】
A．根据万有引力定律，且A、B的质量相同，可知间距越大的，引力越小，因此A物体受到的万有引力大于B物体受到的万有引力，A错误；
B．由，因A与B的角速度相同，当半径越大时，则向心加速度越大，即B物体的向心加速度大于A物体的向心加速度，B错误；
C．A在地球表面，不是环绕地球做匀速圆周运动，因此不满足开普勒第三定律，C错误；
D．根据，可知
（R为地球半径，h为同步卫星在赤道上空的高度），且
D正确．
故选D。
15．C
【详解】
C．由星体表面万有引力等于重力
解得
火星上的重力加速度与地球上的重力加速度之比为
故C正确；
AB．由万有引力提供向心力
解得第一宇宙速度为
故火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为
故AB错误；
D．由万有引力提供向心力
解得
可得以相同轨道半径绕火星的卫星与绕地球的卫星运行速度之比为
故D错误。
故选C。
16．(1)；(2)不正确
【详解】
(1)对行星
整理得
(2)不正确；
设地球和月球质量分别为，根据上问推导
所以
17．（1）；（2）
【分析】
根据运动学公式求出地球和星球表面的重力加速度之比，根据万有引力等于重力，求出星球和地球的质量比。
【详解】
（1）竖直上抛的小球运动时间
因而可得
（2）由
得
因而
【点睛】
重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较。
18．3.4×10-37N
【详解】
由万有引力定律
代入数据解得
F=3.4×10-37N
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、多选题
1．下列说法正确的是（ ）
A．牛顿运动定律既适用于低速、宏观的物体，也适用于高速、微观的粒子
B．牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形，它们都可通过实验来直接验证
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关
2．在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成在引力作用下都绕某点做匀速圆周运动；但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动。我们把前一种假设叫“模型一”，后一种假设叫“模型二”。已知月球中心到地球中心的距离为L，月球运动的周期为T。利用（ ）
A．“模型一”可确定地球的质量
B．“模型二”可确定地球的质量
C．“模型一”可确定月球和地球的总质量
D．“模型二”可确定月球和地球的总质量
3．行星沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．所有椭圆轨道的中心重合，太阳处在该中心上
B．所有行星都是在近日点速度比在远日点的速度大
C．椭圆轨道半长轴长的行星，绕太阳运行一周的时间也长
D．如果将行星的轨道近似看作圆，则行星做匀速圆周运动
4．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星中，物体处于完全失重状态，物体（ ）
A．不受地球引力作用
B．所受引力全部用来产生向心加速度
C．加速度为零
D．物体可在卫星中悬浮或用弹簧秤称量时读数为零
二、单选题
5．海卫一是海王星的一颗逆行卫星，天文学界几乎一致认为海卫一是被海王星捕获而来的。由于海卫一是逆行卫星并且和海王星之间的距离太近，海王星巨大的引力使得海卫一的公转半径逐渐变小，总有一天海卫一会被海王星撕成碎片。假设在未来某个时候，海王星周围存在着环状物质，为了测定环状物质是海王星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，天文学家对其做了精确的观测，发现环状物质绕行星中心的运行速度v与到行星中心的距离r的关系如图所示。已知行星除环状物外的半径为R，环状物质的宽度为d，引力常量为G。则以下说法错误的是( )
A．环状物质不是该行星的组成部分
B．该行星的自转周期
C．该行星除去环状物质部分后的质量为
D．行星表面的重力加速度为
6．2019年7月25日，“北理丁 1号”卫星搭乘星际荣耀公司的“双曲线1号”火箭在中国酒泉说星发射中心成功发射。该卫星入轨后在半径为r的轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，地球南极表面的重力加速度为g，则“北理工1号”卫星入轨后做圆周运动的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
7．太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即天王星、地球、太阳三者处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知地球到太阳距离为1个天文单位，天王星到太阳距离为19.2个天文单位，则下列说法正确的是（ ）
A．此时太阳位于地球和天王星之间的某一点
B．2020年10月28日还会出现一次天王星冲日现象
C．天王星绕太阳公转的周期约为84年
D．地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的20倍
8．如图所示,发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步轨道3,轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点(如图所示),则当卫星分别在1、2、3轨道正常运行时,以下说法正确的是( )
A．卫星在轨道3上的角速度等于在轨道1上的角速度
B．卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期
C．轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度
D．轨道3经过P点的加速度等于在轨道2上经过P点的加速度
9．如图所示，地球绕太阳公转，而月球又绕地球转动．它们的运动可近似看成匀速圆周运动．如果要估算太阳队月球与地球的引力之比，已知地球绕太阳公转的周期和月球绕地球运动周期，还需要测量的物理量是（ ）
A．地球绕太阳公转的半径
B．月球绕地球转动的半径
C．月球绕地球的半径和地球绕太阳公转的半径
D．月球的质量和地球绕太阳公转的半径
10．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
11．关于物理学的研究方法，下列说法中不正确的是（ ）
A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法
C．由牛顿运动定律可知加速度，该公式体现了比值定义法
D．“总电阻”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法
12．两颗质量相等的恒星1和2距离为，在万有引力作用下绕共同的圆心做匀速圆周运动。如图所示，一颗行星3（质量远小于恒星）到两颗恒星的距离相等，均为（未知），在两颗恒星的万有引力作用下恰好也在恒星运动的平面内做匀速圆周运动。若系统保持相对稳定，则行星3到两颗恒星的距离等于（ ）。
A． B． C． D．
13．下列说法正确的是
A．万有引力定律的发现远早于开普勒三定律
B．卡文迪许的实验比较准确地测出了引力常量
C．当两个人的距离无限接近时，万有引力将会变得无限大
D．当两个星系距离很远时，它们之间的万有引力一定可以忽略
14．如图所示，A为地球赤道上的物体，B为地球同步卫星，C为地球表面上北纬60°的物体．已知A、B的质量相同．则下列关于A、B和C三个物体的说法中，正确的是( )
A．A物体受到的万有引力小于B物体受到的万有引力
B．B物体的向心加速度小于A物体的向心加速度
C．A、B两物体的轨道半径的三次方与周期的二次方的比值相同
D．A和B线速度的比值比C和B线速度的比值大，都小于1
15．火星探测器“火星2020”有了自己的新名字——“毅力号”。它的目标是在2021年登陆火星的杰泽罗陨石坑，并尝试将样本从火星上带回地球。已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的，下列说法中正确的是（ ）
A．火星与地球的第一宇宙速度之比为4︰3
B．火星与地球的第一宇宙速度之比为2︰3
C．火星上的重力加速度与地球上的重力加速度之比为4︰9
D．以相同轨道半径绕火星的卫星与绕地球的卫星运行速度之比为1︰9
三、解答题
16．开普勒行星运动第三定律指出：“行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比，即，是一个对所有行星都相同的常量。”
(1)现将行星绕太阳运动简化为匀速圆周运动模型，已知引力常量为，太阳质量为，行星到太阳距离为，运行周期为。请结合万有引力定律和牛顿运动定律推导常量的表达式。
(2)小明在图书馆查阅资料了解到：“已知月球绕地球做圆周运动的半径为、周期为；“嫦娥四号”探月卫星绕月球做圆周运动的半径为、周期为，引力常量为。”，他认为，若不计周围其他天体的影响，根据开普勒第三定律，应该满足，请判断他的观点是否正确，并说明理由。
17．宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t小球落回原处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球落回原处。已知该星球的半径与地球半径之比R星：R地＝1：4，地球表面重力加速度为g，设该星球表面重力加速度为g′，地球的质量为M地，该星球的质量为M星，空气阻力不计。求：
（1）该星球表面重力加速度g′与地球表面重力加速度为g的比值；
（2）该星球的质量为与M星与地球的质量为M地的比值。
18． 一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×10-30kg，求两个夸克相距1.0×10-16m时的万有引力。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．CD
【详解】
A．牛顿运动定律只适用于低速、宏观的物体，不适用于高速、微观的粒子，选项A错误；
B．牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情形，牛顿第二定律可以通过实验来直接验证，牛顿第一定律不能通过实验直接验证，选项B错误；
C．卡文迪许在实验里较为准确地测出了引力常量G的数值，选项C正确；
D．开普勒第三定律表达式中的k值与中心天体的质量有关，选项D正确；
故选CD.
2．BC
【详解】
AC．对于“模型一”，是双星问题，设月球和地球做匀速圆周运动的轨道半径分别为r和R，间距为L，运行周期为T，根据万有引力定律有
其中
解得
可以确定月球和地球的总质量，A错误，C正确；
BD．对于“模型二”，月球绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有
解得地球的质量为
可以确定地球的质量，无法确定月球的质量，B正确，D错误。
故选BC。
3．BCD
【详解】
A．所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，故A错误；
B．行星从近日点到远日点万有引力做负功，动能减小，速度减小，故B正确；
C．根据开普勒第三定律得所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，所以椭圆轨道半长轴长的行星，绕太阳运行一周的时间也长，故C正确；
D．如果将行星的轨道近似看作圆，太阳对行星的引力提供其所需的向心力，则行星做匀速圆周运动，故D正确。
故选BCD。
4．BD
【详解】
试题分析：A、处于完全失重状态的物体依然受地球的引力，此力提供向心力，故A错误
B、处于完全失重状态物体，重力完全提供向心力，来产生向心加速度，故B正确
C、处于完全失重状态物体，其向心加速度为g，而不为零，故C错误
D、处于完全失重状态物体，重力完全提供向心力，不再产生其他效应，对悬挂物或支持物不再有作用，故D正确
故选BD
5．B
【解析】
【详解】
A.若环状物质为行星的组成部分，则环状物质与行星是同轴转动，角速度都相同是定值，由可得:
若环状物质为卫星群，根据万有引力提供匀速圆周运动的向心力有
得
则
根据题图线的特点可知，说明环状物质是该行星的卫星群，并不是该行星的组成部分，A项正确:
B.因为环状物质不是行星的组成部分，行星的自转周期与卫星的公转周期
不同，B错误;
C.因为环状物质是行星的卫星群，所以用万有引力充当圆周运动的向心力，即
所求出的行星质量
是正确的，C正确;
D.同理用万有引力充当匀速圆周运动的向心力以及黄金代换即
所求出的行星表面的重力加
也是正确的，D项正确。
6．A
【详解】
由题意知“北理工1号”卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，有
又因为
联立解得
故选A。
7．C
【详解】
A．天王星、地球都绕太阳做圆周运动，即太阳为中心天体，天王星冲日是说：地球、天王星、太阳在同一直线上，天王星和地球在太阳的同一侧，此时天王星离地球最近，是在地球上观察天王星的最佳时间，故A错误；
BC．天王星、地球绕太阳做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律可知
得
即天王星绕太阳公转的周期约为84年，如果两次行星冲日时间间隔为t年，则地球多转动一周，有
解得
再出现一次天王星冲日现象并不在2020年10月28日，故B错误，C正确；
D．由公式
得
地球绕太阳公转的加速度约为天王星绕太阳公转的369倍，故D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．根据开普勒第三定律(类似)，卫星在轨道3上的周期大于在轨道1上周期，在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度．故A错误；
B．根据开普勒第三定律(类似)，卫星在轨道3上的半长轴大于在轨道2上的半径，卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上周期，故B错误；
C．卫星从轨道1变轨到轨道2，需要在Q点加速，所以在轨道1上经过Q点时的速度小于它在轨道2上经过Q点时的速度，故C错误；
D．卫星在轨道3上经过P点时的加速度和它在轨道2上经过P点时的加速度都是由万有引力提供的．在同一点，万有引力相等，故加速度也相等．故D正确；
故选D.
9．C
【详解】
已知地球绕太阳公转的周期和月球绕地球运动周期，如果再已知地球绕太阳公转的半径和月球绕地球的半径，即可分别求解太阳的质量和地球的质量；因为地球和月球相对太阳的距离基本相等，则根据，可估算太阳对月球以及月球与地球的引力之比，故C正确；ABD错误；
故选C。
10．D
【详解】
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G=6.67×10 11N m2/kg2.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；
故选D.
【点睛】
明确引力常量的意义，知道引力常量小说明物体之间的万有引力很难观测到，但只要质量大的一定程度即可以起到一定的作用．
11．C
【解析】
【分析】
物理学的发展离不开科学的研究方法，要明确各种科学方法在物理中的应用，如控制变量法、理想实验、理想化模型、极限思想等，由此分析解答.
【详解】
A、伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，故A正确；
B、卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，故B正确；
C、由，知a与F成正比，与m成反比，可知该公式不属于比值定义法，故C不正确；
D、合力与分力、总电阻用的是“等效替代”的方法，故D正确.
本题选不正确的故选C.
【点睛】
本题考查了常见的研究物理问题的方法，要通过练习体会这些方法的重要性，培养学科思想.
12．B
【详解】
行星质量远小于恒星质量，两颗恒星的运行不受行星的影响。两颗恒星形成双星系统，设恒星质量均为，圆周运动的周期均为，轨道半径为，对恒星1，由牛顿第二定律有
设行星3质量为，轨道半径为，行星3和轨道圆心连线与行星3和恒星1连线的夹角为，对行星3，两恒星的万有引力的合力提供行星做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律有
可得
故选B。
13．B
【详解】
牛顿是根据开普勒三定律以及牛顿三定律推导出来的万有引力定律，所以万有引力定律的发现一定要晚于开普勒三定律，A错误；卡文迪许的实验比较准确地测出了引力常量，B正确；从数学角度讲：当R趋近于零时，此公式不在适用，万有引力公式只适合于两个可以看做质点的物体，即物体（原子）的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用．而当距离无穷小时，相临的两个原子的半径远大于这个距离，它们不再适用万有引力公式，C错误；由于星系的质量很大，所以距离很远时，万有引力不一定可以忽略，D错误．
14．D
【详解】
A．根据万有引力定律，且A、B的质量相同，可知间距越大的，引力越小，因此A物体受到的万有引力大于B物体受到的万有引力，A错误；
B．由，因A与B的角速度相同，当半径越大时，则向心加速度越大，即B物体的向心加速度大于A物体的向心加速度，B错误；
C．A在地球表面，不是环绕地球做匀速圆周运动，因此不满足开普勒第三定律，C错误；
D．根据，可知
（R为地球半径，h为同步卫星在赤道上空的高度），且
D正确．
故选D。
15．C
【详解】
C．由星体表面万有引力等于重力
解得
火星上的重力加速度与地球上的重力加速度之比为
故C正确；
AB．由万有引力提供向心力
解得第一宇宙速度为
故火星的第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为
故AB错误；
D．由万有引力提供向心力
解得
可得以相同轨道半径绕火星的卫星与绕地球的卫星运行速度之比为
故D错误。
故选C。
16．(1)；(2)不正确
【详解】
(1)对行星
整理得
(2)不正确；
设地球和月球质量分别为，根据上问推导
所以
17．（1）；（2）
【分析】
根据运动学公式求出地球和星球表面的重力加速度之比，根据万有引力等于重力，求出星球和地球的质量比。
【详解】
（1）竖直上抛的小球运动时间
因而可得
（2）由
得
因而
【点睛】
重力加速度g是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较。
18．3.4×10-37N
【详解】
由万有引力定律
代入数据解得
F=3.4×10-37N
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页