4.1天地力的综合：万有引力定律基础巩固（Word版含答案）

4.1天地力的综合：万有引力定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册
选择题（共15题）
1．发现万有引力的科学家是（ ）
A．卡文迪许 B．牛顿 C．胡克 D．库伦
2．中国探月工程又称嫦娥工程，实现月球探测将是我国航天深空探测突破的开端。在地球和月球的连线上有一个非常特殊的点，物体（大小可以忽略）在该点时，地球和月球对该物体的万有引力大小相等、方向相反。已知地球质量约为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍，则该点距离地球中心和月球中心的距离之比为（　　）
A．9：1 B．18：1 C．1∶2 D．324：1
3．如图为卡文迪许测定万有引力常量的实验装置示意图，关于这个实验正确的说法是（　　）
A．此装置须放在密闭的室内进行
B．T形架由细绳悬挂着
C．T形架扭转角时，由平面镜M反射的光线也转动角
D．卡文迪许测量的G值很接近
4．有一团半径为R的均匀球状物质，在距其中心2R处有一质量为m的小物体．该物质团中的每个质点都有万有引力作用于小物体上，其总效果表现为物质团对小物体的引力．物质团中心与小物体的位置均固定，若物质团均匀地向四周膨胀，膨胀后的半径为3R，此时物质团与小物体的引力的是膨胀前的（ ）
A． B． C． D．
5．要使两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法可采用的是
A．使两物体的质量各减小一半，距离不变
B．使其中一个物体的质量及距离增大到原来的2倍
C．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D．使两物体的质量和距离都减小为原来的
6．两个质量相同的质点P、Q，分别置于地球表面不同纬度上，若把地球看成是均匀球体，P、Q两质点随地球自转做匀速圆周运动，则以下判断不正确的是（ ）
A．P、Q受地球的引力大小相等
B．P、Q做圆周运动的角速度相等
C．P、Q做圆周运动的周期相等
D．P、Q做圆周运动所需的向心力相等
7．如图所示，两质量均匀分布的小球半径分别为R1、R2，相距R，质量为m1、m2，则两球间的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
8．对于万有引力的表达式的理解，下列说法正确的是（　　）
A．当r趋近于零时，m1和m2之间的引力趋近于无穷大
B．m1和m2之间的引力大小总是相等，与m1和m2是否相等无关
C．m1和m2之间的引力大小总是相等，方向相反，是一对平衡力
D．m1和m2之间的引力与它们的距离成反比
9．根据开普勒关于行星运动的规律和圆周运动知识得太阳对行星的引力F∝m/r2，行星对太阳的引力F′∝M/r2，其中M,m,r分别为太阳的质量、行星的质量和太阳与行星间的距离.下列说法正确的是(　　)
A．由F∝m/r2和F′∝M/r2知F∶F′=m∶M
B．太阳的质量大于行星的质量，所以F＞F′
C．F和F′是一对平衡力，大小总是相等的
D．太阳对行星的引力提供行星绕太阳做圆周运动的向心力
10．下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B．卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量
C．开普勒提出了日心说
D．重心、合力和质点等概念的建立都体现了等效替代的思想
11．关于万有引力公式，以下说法中正确的是（　　）
A．当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
B．公式中引力常量G的值是卡文迪许规定的
C．只有能看做质点的两物体间的引力才能用上述公式计算
D．公式即适用于星球之间的引力计算，也适用于质量较小的物体
12．下列物理学史中人物关系正确的是（　　）
A．哥白尼认为地球是宇宙的中心 B．牛顿测量出来引力常量
C．卡文迪许发现的万有引力定律 D．开普勒揭示了行星绕太阳的轨道是椭圆的
13．在牛顿发现太阳与行星间的引力过程中,得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式,是一个很关键的论证步骤,这一步骤采用的论证方法是(　　)
A．研究对象的选取 B．理想化过程
C．控制变量法 D．等效法
14．如果设某行星的质量为m，绕太阳运动的线速度大小为，公转周期为T，轨道半径为r，太阳的质量为M，那么下列说法错误的是（　　）
A．教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个关系式实际上是牛顿第二定律
B．教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个关系式实际上是匀速圆周运动的一个公式
C．教材在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引入了公式，这个公式实质上是开普勒第三定律，是不可以在实验室中得到验证的
D．教材在探究太阳与行星间的引力大小F的规律时，先得到关系式，再借助相对运动的知识（即可以认为太阳绕行星做匀速圆周运动）得到
15．北京时间2019年4月10日，“事件视界望远镜（EHT）”发布了5500万光年之外的M87星系中心的黑洞照片，这是人类捕获的首张黑洞“照片”。在距离黑洞中心R＝4000天文单位的距离上有个天体绕黑洞做圆周运动（地球公转轨道的半径在天文学上常用作为长度单位，叫做一个天文单位），已知该黑洞质量是太阳质量的6.5×109倍，不考虑其他星体的引力，则这个天体绕黑洞运动的周期约为（　　）
A．0.3年 B．1年 C．3年 D．30年
二、填空题（共4题）
16．在牛顿发现万有引力定律100多年后，英国物理学家___________用如图___________实验装置测出了万有引力常量G=__________，不仅从实验上验证了万有引力定律的正确性，而且应用万有引力定律还可以测出地球的质量，他也因此被称为能测出地球质量的人．该实验运用___________方法，将一般物体间几乎可以忽略的引力显现出来并做定量测量．
17．英国科学家卡文迪什利用____________实验装置，验证了____________定律，解决了测量____________值的问题。
18．历史上第一个在实验室里比较准确地测出万有引力常量的科学家是_________（填：“牛顿”、“伽利略”、“卡文迪许”或“胡克”），万有引力常量_________（填写国际单位）。
19．卡文迪许利用如图所示的扭称实验装置测量了引力常量：
（1）横梁一端固定有一质量为m半径为r的均匀铅球A，旁边有一质量为m，半径为r的相同铅球B，A、B两球表面的最近距离L，已知引力常量为G，则A、B两球间的万有引力大小为F=_________．
（2）在下图所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是__________．（选填“甲”“乙”或“丙”）
（3）引力常量的得出具有重大意义，比如：_____________________．（说出一条即可）
三、综合题（共4题）
20．如图所示，等边三角形ABC边长为L，在三角形的三顶点A、B、C各固定质量均为m的三个小球，已知引力常量为G，则C点小球受A、B两点小球的万有引力的合力为多少？
21．已知地球质量为M，半径为R，假设地球质量分布均匀，计算地球对地球表面的一个质量为m的人的引力大小．(引力常量为G)
22．如图所示，一个质量为的匀质实心球，半径为，如果从球上挖去一个直径为的球，放在相距为的地方，分别求下列两种情况下挖去部分与剩余部分的万有引力大小。（答案必须用分式，已知、、，球体体积公式）
(1)从球的正中心挖去部分与剩余部分（图1）之间的万有引力为多少？
(2)从与球面相切处挖去部分与剩余部分（图2）之间的万有引力为多少？
23．如图所示，阴影区域是原半径为R的球体挖去一个小圆球后的剩余部分，剩余质量为M．所挖去的小圆球的球心o′和大球体球心间的距离是R/2．求球体剩余部分对球体外离球心o距离为2R、质量为m的质点P的引力（已知万有引力常量为G，且两球心和质点在同一直线上，且挖去的球的球心在原来球心和质点连线之间，两球表面相切）．
参考答案
1．B
2．A
3．D
4．A
5．B
6．D
7．B
8．B
9．D
10．B
11．D
12．D
13．D
14．D
15．C
16．卡文迪许 扭秤 6.67×10-11Nm2/kg2 放大
17．扭秤 万有引力 引力常量
18．卡文迪许
19． 乙 引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性（或：引力常量的得出使得可以定量计算万有引力的大小；引力常量的得出使得人们可以方便地计算出地球的质量）
20．
21．
22．(1)；(2)
23．