人教版物理高一必修二第六章第三节万有引力定律同步训练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版物理高一必修二第六章第三节万有引力定律同步训练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 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 08:36:02 | ||
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文档简介
人教版物理高一必修二第六章第三节万有引力定律同步训练
一、多选题
1．下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ ）
A．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B．太阳对行星引力不断改变行星的运动方向，使得行星绕太阳运行
C．太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力
D．行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与太阳和行星的距离成反比
二、单选题
2．许多科学家在物理学的发展过程中作出了重要贡献，下列叙述符合事实的是（ ）
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆
B．牛顿总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
C．天王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”
D．牛顿第一次在实验室里测出了万有引力常量
3．在电磁学发展的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法不符合事实的是
A．荷兰科学家昂尼斯发现了大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电阻突 然降为零的现象
B．丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
C．俄国物理学家楞次发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律
D．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律
4．关于物理学发展，下列表述正确的是（ ）
A．哥白尼提出了“地心说”，认为地球位于宇宙的中心
B．牛顿提出了三条运动定律及万有引力定律，并利用扭秤装置较准确地测出了引力常量
C．第谷通过对天体运动的长期研究，发现了行星运动三定律
D．经典力学是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，但实践证明，经典力学只适用于宏观、低速的情况
5．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．可看作质点的两物体间的引力可用计算
C．由可知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，紧靠在一起时，万有引力非常大
D．引力常量的大小首先是由安培测出来的，且等于6.67×10－11N·m2 / kg2
6．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（ ）
A．伽利略发现地月间的引力满足距离平方反比规律
B．用比值法来描述加速度这个物理量，其表达式
C．将物体视为质点，采用了等效替代法
D．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
7．下列说法中正确的是
A．哥白尼提出了地心说
B．卡文迪许提出了日心说
C．开普勒第三定律中，T表示环绕天体的公转周期
D．牛顿利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量，体现了放大和转换的思想
8．下列说法正确的是（ ）
A．研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，可以把蜜蜂看成质点
B．开普勒发现了万有引力定律，而牛顿发现了行星运动定律
C．列车在火车站停车10分钟，这10分钟不是指时刻，而是指时间间隔
D．超重就是物体受的重力增加了，失重就是物体受的重力减小了
9．图甲是演示桌面在压力作用下发生形变的装置；图乙是演示玻璃瓶在压力作用下发生形变的装置；图丙是卡文迪许测定引力常数的装置。这三个实验共同体现了（ ）
A．控制变量的办法
B．放大的思想
C．比较的方法
D．等效的方法
10．因测量出万有引力常量G的值，而被称作“第一个称量地球质量的人”的科学家是（ ）
A．开普勒 B．伽利略 C．卡文迪许 D．哥白尼
11．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。工程分为“绕”，“落”，“回”3个阶段。玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。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．伽利略发现了行星的运动规律
B．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．以牛顿运动学为基础的经典力学是普遍适用的
12．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是（ ）
A．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了开普勒三大定律
B．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验首先较准确的测定了万有引力常量
C．哥白尼提出日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，伽利略利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境
13．下列说法正确的是
A．牛顿第二定律在任何条件下都成立
B．卡文迪许通过理论计算得到引力常量G的大小
C．亚里士多德认为轻的物体与重的物体下落一样快，伽利略通过实验证实了这一观点
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律
14．以下关于物理学史说法正确的是（ ）
A．亚里士多德认为轻、重物体下落一样快
B．伽利略创造了逻辑推理与实验相结合的研究方法
C．爱因斯坦测定了万有引力常量
D．牛顿提出了广义相对论
15．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。在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的说法是（ ）
A．英国物理学家卡文迪许用天平做实验测出引力常量
B．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
C．哥白尼首先提出了“地心说”
D．开普勒通过第谷多年的观测数据提出了行星运动定律
三、解答题
16．（1）是什么原因使行星绕太阳运动？
（2）在推导太阳与行星间的引力时，我们对行星的运动是怎么简化处理的？用了哪些知识？
17．开普勒第三定律指出：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立。如图所示，已知嫦娥三号探月卫星在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。某时刻嫦娥三号卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的B点着陆。A、O、B三点在一条直线上。求：
（1）月球的密度；
（2）探月卫星在轨道Ⅱ上从A点运动到B点所用的时间。
18．开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律,其中第三定律的内容是:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》.
(1)请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律(设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动)；
(2)万有引力定律的正确性可以通过“月—地检验”来证明:
如果重力与星体间的引力是同种性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么,由于月心到地心的距离是地球半径的60倍；月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.试根据上述思路并通过计算证明:重力和星体间的引力是同一性质的力(已知地球半径为6.4×106m,月球绕地球运动的周期为28天,地球表面的重力加速度为9.8m/s2).
19．如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
20．太阳对木星的引力是，它们之间的距离是，已知木星的质量为，求太阳的质量。
四、填空题
21．万有引力定律的公式为________ ， 引力常量由________首先测定．
22．古人认为天体的运动是最完美和谐的________运动，后来________发现，所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在________位置上．
23．发现万有引力定律的科学家是______，测出引力常量的科学家是_______。
24．有三个物体，物体在赤道上随地球一起自转，物体的向心力加速度为，物体在地球大气层外贴着地球表面飞（轨道半径近似等于地球半径），物体的加速度为；物体在离地心距离为倍的地球半径的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，且物体的公转周期与地球的自转周期相同，物体的加速度为，则：=_____。
25．月球的存在对地球产生了许多影响，比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的________影响而产生的，地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的________（填：高潮或低潮）点。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【详解】
试题分析：行星对太阳的引力和太阳对行星的引力都是万有引力，性质相同．故A正确．太阳对行星引力不断改变行星的运动方向，使得行星绕太阳运行，选项B正确；由牛顿第三定律分析得到，太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力．故C错误．根据万有引力定律分析可知：行星对太阳的引力与行星和太阳的质量的乘积成正比，与行星距太阳的距离平方成反比．故D错误．故选AB.
考点：万有引力定律
【名师点睛】万有引力是宇宙万物之间普遍存在的作用力．各个物体之间的引力性质相同．根据万有引力定律分析行星对太阳的引力．由牛顿第三定律分析太阳对行星的引力与行星对太阳的引力之间的关系．本题是基础题，难度不大．考查理解、识记万有引力及定律的能力．
2．A
【详解】
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，选项A正确；
B．开普勒总结出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，选项B错误；
C．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下的行星”，故C错误；
D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，选项D错误。
故选A。
3．C
【解析】A、荷兰科学家昂尼斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象--超导现象，故A符合事实；
B、奥斯特发现发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，即电流的磁效应，故B符合事实；
C、英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件，但是纽曼和韦伯先后总结电磁感应定律，故C不符合事实；
D、法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律--库仑定律，故D符合事实，本题选不符合事实的，故选：C
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．D
【详解】
A．托勒密提出了“地心说”，认为地球位于宇宙的中心，故A错误；
B．牛顿提出了三条运动定律及万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置较准确地测出了引力常量，故B错误；
C．开普勒通过对第谷对天体运动的观测数据的研究，发现了行星运动三定律，故C错误；
D．经典力学是物理学和天文学的基础，经典力学是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，只适用范围是宏观、低速、弱引力场情形，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．任何物体之间都存在万有引力，A错误；
B．可看作质点的两物体间的引力可用
计算，B正确；
C．万有引力的使用条件是两者看做质点，当距离趋近于零时，两物体不再看做质点，万有引力不再适用，C错误；
D．引力常量是卡文迪许测量出的，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．牛顿发现地月间的引力满足距离平方反比规律，故A错误；
B．牛顿第二定律中加速度与力成正比，与质量成反比，故不是比值定义法，故B错误；
C．质点采用的物理方法是理想化的物理模型，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，但是卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故D正确。
故选D。
【点睛】
本题考查物理学史及物理方法，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。
7．C
【详解】
托勒密提出了“地心说”，哥白尼最早提出了日心说，故AB错误；开普勒第三定律中，a为半长轴，T为环绕天体的公转周期，故C正确；卡文迪许利用扭称装置比较准确地测出了引力常量，体现了放大和转换的思想，故D错误．故选C．
8．C
【详解】
A．研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，需要研究蜜蜂本身的运动情况，不能看成质点，A错误；
B．开普勒发现了行星运动定律，牛顿发现了万有引力定律，B错误；
C．列车在火车站停车10分钟，这10分钟指的是一段时间，即时间间隔，C正确；
D．超重就是物体的视重增加了，失重就是物体的视重减小了，物体本身的重力不会改变，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
三个实验都是将微小的力通过不同的方式放大了现象，即这三个实验共同体现了放大的思想。故选B。
10．C
【详解】
牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭称测出了引力常量，根据，则地球的质量为，卡文迪许测出G后，可以求出地球的质量，所示卡文迪许被人们称作“第一个称量地球质量的人”的科学家，故选C。
11．C
【详解】
A．开普勒发现了行星运动的规律，故A错误；
BC．牛顿发现了万有引力定律，并没有测出引力常量G，而万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B错误，C正确；
D．以牛顿运动学为基础的经典力学只适用宏观、低速的物体，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．开普勒对他的导师--第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故A正确；
B．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B正确；
C．哥白尼提出日心说，开普勒认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，故C错误；
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，伽利略利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
13．D
【详解】
A．牛顿第二定律只适用于惯性系，选项A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G的大小，选项B错误；
C．伽利略认为轻的物体与重的物体下落一样快，并通过实验证实了这一观点，选项C错误；
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律，选项D正确。
14．B
【详解】
A、亚里士多德根据观察到的现象提出重的物体下落比轻的物体下落快；故A错误．
B、伽利略创造了逻辑推理与实验相结合的研究方法；故B正确．
C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测定了引力常量；故C错误．
D、爱因斯坦提出的相对论；故D错误．
故选B．
【点睛】
古希腊哲学家亚里士多德认为重物比轻物下落快．伽利略认为，如果没有空气阻力，重物与轻物下落一样快，伽利略用理论证明了自由落体运动中v与t成正比，伽利略科学方法的核心是实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来．同时注意万有引力定律以及相对论的发现过程．
15．D
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用扭称做实验测出引力常量，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，没有计算先发现了海王星和冥王星，故B错误；
C．哥白尼首先提出了“日心说”，故C错误；
D．开普勒通过第谷多年的观测数据提出了行星运动定律，故D正确。
故选D。
16．见详解
【详解】
（1）太阳对行星的引力使行星绕太阳运动；（2）将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动。在推导过程中，用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律。
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由万有引力充当向心力有
解得
月球的密度
解得
（2）椭圆轨道的半长轴
设椭圆轨道上运行周期为，由开普勒第三定律有
在轨道Ⅱ上运行的时间为
解得
18．见解析；
【解析】(1)设行星的质量为m,太阳质量为M,行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R,公转周期为T,太阳对行星的引力为F.
太阳对行星的引力提供行星运动的向心力
根据开普勒第三定律得
故
根据牛顿第三定律,行星和太阳间的引力是相互的,太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,反过来,行星对太阳的引力大小与也与太阳的质量成正比.所以太阳对行星的引力
写成等式有 (G为常量)
(2)月球绕地球作圆周运动的向心加速度为
月球做圆周运动的向心加速度与地球表面重力加速度的比为
所以两种力是同一种性质的力
19．4.2×1023N
【详解】
由题意可知，m1=1.9×1027kg，m2=2.0×1030kg，r=7.8×1011m
根据公式
可得所求引力
20．
【详解】
根据
可得
21． 卡文迪许
【解析】
发现万有引力定律的科学家是牛顿，他提出了万有引力定律．其公式是：F=；首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，牛顿得到万有引力定律之后，并没有测得引力常量，引力常量是由卡文迪许用扭秤实验测得的．
22．匀速圆周； 开普勒； 椭圆运动； 椭圆的一个焦点
【解析】
古人认为天体的运动是最完美和谐的匀速圆周运动，后来开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．
点睛：由开普勒第一定律，可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
23．牛顿 卡文迪许
【详解】
[1]发现万有引力定律的科学家是牛顿；
[2]测出引力常量的科学家是卡文迪许。
24．
【详解】
[1]设地球自转的周期为T，地球半径为R，物体在赤道上随地球一起自转，则有：
物体在地球大气层外贴着地球表面飞，根据万有引和提供向心力，则有：
解得：
由题意知，物体与地球同步，则有：
根据万有引和提供向心力，则有：
解得：
则有：
联立解得：
25．引力 高潮
【详解】
[1][2]．月球的存在对地球产生了许多影响，比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的引力影响而产生的，地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、多选题
1．下面关于行星对太阳的引力的说法中正确的是（ ）
A．行星对太阳的引力与太阳对行星的引力是同一性质的力
B．太阳对行星引力不断改变行星的运动方向，使得行星绕太阳运行
C．太阳对行星的引力远大于行星对太阳的引力
D．行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，与太阳和行星的距离成反比
二、单选题
2．许多科学家在物理学的发展过程中作出了重要贡献，下列叙述符合事实的是（ ）
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆
B．牛顿总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
C．天王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星”
D．牛顿第一次在实验室里测出了万有引力常量
3．在电磁学发展的过程中，有许多科学家做出了贡献。下列说法不符合事实的是
A．荷兰科学家昂尼斯发现了大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电阻突 然降为零的现象
B．丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
C．俄国物理学家楞次发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律
D．法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律
4．关于物理学发展，下列表述正确的是（ ）
A．哥白尼提出了“地心说”，认为地球位于宇宙的中心
B．牛顿提出了三条运动定律及万有引力定律，并利用扭秤装置较准确地测出了引力常量
C．第谷通过对天体运动的长期研究，发现了行星运动三定律
D．经典力学是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，但实践证明，经典力学只适用于宏观、低速的情况
5．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．可看作质点的两物体间的引力可用计算
C．由可知，两物体间距离r减小时，它们之间的引力增大，紧靠在一起时，万有引力非常大
D．引力常量的大小首先是由安培测出来的，且等于6.67×10－11N·m2 / kg2
6．物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列表述正确的是（ ）
A．伽利略发现地月间的引力满足距离平方反比规律
B．用比值法来描述加速度这个物理量，其表达式
C．将物体视为质点，采用了等效替代法
D．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
7．下列说法中正确的是
A．哥白尼提出了地心说
B．卡文迪许提出了日心说
C．开普勒第三定律中，T表示环绕天体的公转周期
D．牛顿利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量，体现了放大和转换的思想
8．下列说法正确的是（ ）
A．研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，可以把蜜蜂看成质点
B．开普勒发现了万有引力定律，而牛顿发现了行星运动定律
C．列车在火车站停车10分钟，这10分钟不是指时刻，而是指时间间隔
D．超重就是物体受的重力增加了，失重就是物体受的重力减小了
9．图甲是演示桌面在压力作用下发生形变的装置；图乙是演示玻璃瓶在压力作用下发生形变的装置；图丙是卡文迪许测定引力常数的装置。这三个实验共同体现了（ ）
A．控制变量的办法
B．放大的思想
C．比较的方法
D．等效的方法
10．因测量出万有引力常量G的值，而被称作“第一个称量地球质量的人”的科学家是（ ）
A．开普勒 B．伽利略 C．卡文迪许 D．哥白尼
11．中国探月工程，又称“嫦娥工程”。工程分为“绕”，“落”，“回”3个阶段。玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球背面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。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．伽利略发现了行星的运动规律
B．牛顿发现了万有引力定律并测出引力常量
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．以牛顿运动学为基础的经典力学是普遍适用的
12．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了突出贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是（ ）
A．德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行多年研究，得出了开普勒三大定律
B．英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验首先较准确的测定了万有引力常量
C．哥白尼提出日心说，认为行星以椭圆轨道绕太阳运行
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，伽利略利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境
13．下列说法正确的是
A．牛顿第二定律在任何条件下都成立
B．卡文迪许通过理论计算得到引力常量G的大小
C．亚里士多德认为轻的物体与重的物体下落一样快，伽利略通过实验证实了这一观点
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律
14．以下关于物理学史说法正确的是（ ）
A．亚里士多德认为轻、重物体下落一样快
B．伽利略创造了逻辑推理与实验相结合的研究方法
C．爱因斯坦测定了万有引力常量
D．牛顿提出了广义相对论
15．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。在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的说法是（ ）
A．英国物理学家卡文迪许用天平做实验测出引力常量
B．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星
C．哥白尼首先提出了“地心说”
D．开普勒通过第谷多年的观测数据提出了行星运动定律
三、解答题
16．（1）是什么原因使行星绕太阳运动？
（2）在推导太阳与行星间的引力时，我们对行星的运动是怎么简化处理的？用了哪些知识？
17．开普勒第三定律指出：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立。如图所示，已知嫦娥三号探月卫星在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为T，月球的半径为R，引力常量为G。某时刻嫦娥三号卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的B点着陆。A、O、B三点在一条直线上。求：
（1）月球的密度；
（2）探月卫星在轨道Ⅱ上从A点运动到B点所用的时间。
18．开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律,其中第三定律的内容是:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等.万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》.
(1)请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律(设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动)；
(2)万有引力定律的正确性可以通过“月—地检验”来证明:
如果重力与星体间的引力是同种性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么,由于月心到地心的距离是地球半径的60倍；月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600.试根据上述思路并通过计算证明:重力和星体间的引力是同一性质的力(已知地球半径为6.4×106m,月球绕地球运动的周期为28天,地球表面的重力加速度为9.8m/s2).
19．如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
20．太阳对木星的引力是，它们之间的距离是，已知木星的质量为，求太阳的质量。
四、填空题
21．万有引力定律的公式为________ ， 引力常量由________首先测定．
22．古人认为天体的运动是最完美和谐的________运动，后来________发现，所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在________位置上．
23．发现万有引力定律的科学家是______，测出引力常量的科学家是_______。
24．有三个物体，物体在赤道上随地球一起自转，物体的向心力加速度为，物体在地球大气层外贴着地球表面飞（轨道半径近似等于地球半径），物体的加速度为；物体在离地心距离为倍的地球半径的圆轨道上绕地球做匀速圆周运动，且物体的公转周期与地球的自转周期相同，物体的加速度为，则：=_____。
25．月球的存在对地球产生了许多影响，比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的________影响而产生的，地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的________（填：高潮或低潮）点。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．AB
【详解】
试题分析：行星对太阳的引力和太阳对行星的引力都是万有引力，性质相同．故A正确．太阳对行星引力不断改变行星的运动方向，使得行星绕太阳运行，选项B正确；由牛顿第三定律分析得到，太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力．故C错误．根据万有引力定律分析可知：行星对太阳的引力与行星和太阳的质量的乘积成正比，与行星距太阳的距离平方成反比．故D错误．故选AB.
考点：万有引力定律
【名师点睛】万有引力是宇宙万物之间普遍存在的作用力．各个物体之间的引力性质相同．根据万有引力定律分析行星对太阳的引力．由牛顿第三定律分析太阳对行星的引力与行星对太阳的引力之间的关系．本题是基础题，难度不大．考查理解、识记万有引力及定律的能力．
2．A
【详解】
A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，选项A正确；
B．开普勒总结出了行星运动的规律，牛顿发现了万有引力定律，选项B错误；
C．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下的行星”，故C错误；
D．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量，选项D错误。
故选A。
3．C
【解析】A、荷兰科学家昂尼斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象--超导现象，故A符合事实；
B、奥斯特发现发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，即电流的磁效应，故B符合事实；
C、英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件，但是纽曼和韦伯先后总结电磁感应定律，故C不符合事实；
D、法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律--库仑定律，故D符合事实，本题选不符合事实的，故选：C
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．D
【详解】
A．托勒密提出了“地心说”，认为地球位于宇宙的中心，故A错误；
B．牛顿提出了三条运动定律及万有引力定律，卡文迪许利用扭秤装置较准确地测出了引力常量，故B错误；
C．开普勒通过对第谷对天体运动的观测数据的研究，发现了行星运动三定律，故C错误；
D．经典力学是物理学和天文学的基础，经典力学是许多科学家经过艰苦探索才完成的科学理论，只适用范围是宏观、低速、弱引力场情形，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．任何物体之间都存在万有引力，A错误；
B．可看作质点的两物体间的引力可用
计算，B正确；
C．万有引力的使用条件是两者看做质点，当距离趋近于零时，两物体不再看做质点，万有引力不再适用，C错误；
D．引力常量是卡文迪许测量出的，D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．牛顿发现地月间的引力满足距离平方反比规律，故A错误；
B．牛顿第二定律中加速度与力成正比，与质量成反比，故不是比值定义法，故B错误；
C．质点采用的物理方法是理想化的物理模型，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，但是卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，故D正确。
故选D。
【点睛】
本题考查物理学史及物理方法，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。
7．C
【详解】
托勒密提出了“地心说”，哥白尼最早提出了日心说，故AB错误；开普勒第三定律中，a为半长轴，T为环绕天体的公转周期，故C正确；卡文迪许利用扭称装置比较准确地测出了引力常量，体现了放大和转换的思想，故D错误．故选C．
8．C
【详解】
A．研究蜜蜂飞行时翅膀的振动特点时，需要研究蜜蜂本身的运动情况，不能看成质点，A错误；
B．开普勒发现了行星运动定律，牛顿发现了万有引力定律，B错误；
C．列车在火车站停车10分钟，这10分钟指的是一段时间，即时间间隔，C正确；
D．超重就是物体的视重增加了，失重就是物体的视重减小了，物体本身的重力不会改变，D错误。
故选C。
9．B
【详解】
三个实验都是将微小的力通过不同的方式放大了现象，即这三个实验共同体现了放大的思想。故选B。
10．C
【详解】
牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用扭称测出了引力常量，根据，则地球的质量为，卡文迪许测出G后，可以求出地球的质量，所示卡文迪许被人们称作“第一个称量地球质量的人”的科学家，故选C。
11．C
【详解】
A．开普勒发现了行星运动的规律，故A错误；
BC．牛顿发现了万有引力定律，并没有测出引力常量G，而万有引力常数是由卡文迪许测出的，故B错误，C正确；
D．以牛顿运动学为基础的经典力学只适用宏观、低速的物体，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．开普勒对他的导师--第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故A正确；
B．牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B正确；
C．哥白尼提出日心说，开普勒认为行星以椭圆轨道绕太阳运行，故C错误；
D．古希腊学者亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定，伽利略利用逻辑推断使亚里士多德的理论陷入了困境，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
13．D
【详解】
A．牛顿第二定律只适用于惯性系，选项A错误；
B．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量G的大小，选项B错误；
C．伽利略认为轻的物体与重的物体下落一样快，并通过实验证实了这一观点，选项C错误；
D．月地检验表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵循相同的规律，选项D正确。
14．B
【详解】
A、亚里士多德根据观察到的现象提出重的物体下落比轻的物体下落快；故A错误．
B、伽利略创造了逻辑推理与实验相结合的研究方法；故B正确．
C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测定了引力常量；故C错误．
D、爱因斯坦提出的相对论；故D错误．
故选B．
【点睛】
古希腊哲学家亚里士多德认为重物比轻物下落快．伽利略认为，如果没有空气阻力，重物与轻物下落一样快，伽利略用理论证明了自由落体运动中v与t成正比，伽利略科学方法的核心是实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来．同时注意万有引力定律以及相对论的发现过程．
15．D
【详解】
A．英国物理学家卡文迪许用扭称做实验测出引力常量，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，没有计算先发现了海王星和冥王星，故B错误；
C．哥白尼首先提出了“日心说”，故C错误；
D．开普勒通过第谷多年的观测数据提出了行星运动定律，故D正确。
故选D。
16．见详解
【详解】
（1）太阳对行星的引力使行星绕太阳运动；（2）将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动。在推导过程中，用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律。
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由万有引力充当向心力有
解得
月球的密度
解得
（2）椭圆轨道的半长轴
设椭圆轨道上运行周期为，由开普勒第三定律有
在轨道Ⅱ上运行的时间为
解得
18．见解析；
【解析】(1)设行星的质量为m,太阳质量为M,行星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为R,公转周期为T,太阳对行星的引力为F.
太阳对行星的引力提供行星运动的向心力
根据开普勒第三定律得
故
根据牛顿第三定律,行星和太阳间的引力是相互的,太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,反过来,行星对太阳的引力大小与也与太阳的质量成正比.所以太阳对行星的引力
写成等式有 (G为常量)
(2)月球绕地球作圆周运动的向心加速度为
月球做圆周运动的向心加速度与地球表面重力加速度的比为
所以两种力是同一种性质的力
19．4.2×1023N
【详解】
由题意可知，m1=1.9×1027kg，m2=2.0×1030kg，r=7.8×1011m
根据公式
可得所求引力
20．
【详解】
根据
可得
21． 卡文迪许
【解析】
发现万有引力定律的科学家是牛顿，他提出了万有引力定律．其公式是：F=；首次比较精确地测出引力常量的科学家是卡文迪许，牛顿得到万有引力定律之后，并没有测得引力常量，引力常量是由卡文迪许用扭秤实验测得的．
22．匀速圆周； 开普勒； 椭圆运动； 椭圆的一个焦点
【解析】
古人认为天体的运动是最完美和谐的匀速圆周运动，后来开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．
点睛：由开普勒第一定律，可知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
23．牛顿 卡文迪许
【详解】
[1]发现万有引力定律的科学家是牛顿；
[2]测出引力常量的科学家是卡文迪许。
24．
【详解】
[1]设地球自转的周期为T，地球半径为R，物体在赤道上随地球一起自转，则有：
物体在地球大气层外贴着地球表面飞，根据万有引和提供向心力，则有：
解得：
由题意知，物体与地球同步，则有：
根据万有引和提供向心力，则有：
解得：
则有：
联立解得：
25．引力 高潮
【详解】
[1][2]．月球的存在对地球产生了许多影响，比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的引力影响而产生的，地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。
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