3.2认识万有引力定律 学科素养提升练（Word版含答案）

3.2认识万有引力定律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．开普勒进行了“月一地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论
B．哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律
C．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量
2．要使相距较远的两物体间的万有引力增加到原来的4倍，下列方法不可行的是（　　）
A．使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变
B．使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变
C．使两物体间的距离减少为原来的，质量不变
D．使两物体间的距离和两个物体质量都减少原来的
3．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
4．火星和太阳的质量分别为、，距离为r，引力常量为G，则太阳对火星产生的万有引力大小为（　　）
A． B． C．
5．使用扭秤第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量G的数值的物理学家是（　　）
A．卡文迪许 B．第谷 C．开普勒 D．伽利略
6．在物理学发展史上，有一些重大的发现和实验，对人类的进步起很大的作用。关于这些发现和实验，下列说法正确的是（　　）
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去
B．英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运动，也能处理高速运动，既适合于宏观物体，也适合于微观物体
C．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动的三大定律
D．牛顿发现了万有引力定律，后来他通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值
7．关于行星的运动规律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　）
A．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力
B．第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律
C．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值
D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度，对万有引力定律进行了“月地检验”
8．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家作出了贡献，关于科学家和他们的贡献，下列说法错误的是（　　）
A．开普勒发现了行星运动的规律
B．卡文迪许通过实验测出了引力常量
C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献
9．关于万有引力定律的表达式，下列说法正确的是（　　）
A．当两个物体间的距离R趋近于零时，万有引力趋近无限大
B．M和m受到的引力大小不是相等的，而是与M和m的大小有关
C．M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
D．公式中G为引力常量，它是卡文迪许由实验测得的，而不是人为规定的
10．2021年4月29日11时，长征五号B遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱，在海南文昌航天发射场发射升空，若天和核心舱的质量为m、离地球表面的高度为h，地球质量为M、半径为R，G为引力常量，则地球对天和核心舱的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
11．两质点相距L时，它们之间的万有引力大小为F。当它们之间的距离变为3L时，它们之间的万有引力大小为（　　）
A．3F B．
C． D．9F
12．下列说法正确的是（　　）
A．第谷通过多年的观测和精确的计算，得出了行星运动三大定律
B．卡文迪许在测量万有引力常量的实验中，主要运用了极限的思想
C．平抛运动的水平、竖直分运动具有等时性的特点
D．做圆周运动的物体，其所受合力的方向一定指向圆心
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．对于质量为和质量为的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法中正确的是（　　）
A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的
B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C．和所受引力大小总是相等，而与和是否相等无关
D．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力
15．地球围绕太阳沿椭圆轨道运动，地球从远日点向近日点运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．速度变小 B．速度变大 C．加速度变小 D．加速度变大
二、解答题
16．尽管牛顿是伟大的物理学家，但他当时提出的万有引力定律却不能被所有人理解，甚至18世纪时有人画了一幅讽刺万有引力定律的漫画。从这一事件出发，谈谈对科学探索过程的认识。
17．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．
参考答案
1．D
【详解】
A. 牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论，A错误；
B. 哥白尼提出日心说，开普勒发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律，B错误；
C. 开普勒通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律，C错误；
D. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．根据万有引力定律公式
可知，使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，故可行，A错误；
B．根据万有引力定律公式
可知，使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，故可行，B错误；
C．根据万有引力定律公式
可知，使两物体间的距离减少为原来的，质量不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，故可行，C错误；
D．根据万有引力定律公式
可知，使两物体间的距离和两个物体质量都减少原来的，两物体间的万有引力不变，故不可行，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
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。
4．A
【详解】
根据万有引力定律可知太阳对火星产生的万有引力大小为
故选A。
5．A
【详解】
卡文迪许使用扭秤第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量G的数值。故A正确，BCD错误。
故选A。
6．A
【详解】
A．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，所以A正确；
B．英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它只能处理低速运动，及宏观物体，所以B错误；
C．开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动的三大定律，所以C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，后来卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值，所以D错误；
故选A。
7．C
【详解】
A．牛顿认为地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，故A错误；
B．开普勒对天体运行做了多年研究，最终得出了行星运动三大定律，故B错误；
C．牛顿发现了万有引力定律之后，第一次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，故C正确；
D．牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月底检验”，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．开普勒发现了行星运动的三大定律。故A正确；
B．牛顿发现了万有引力定律后，卡文迪许通过实验测出了引力常量，故B正确；
C．最早提出力不是维持物体运动的原因的人是伽利略，牛顿是根据伽利略斜面实验的思想，建立了牛顿第一定律，故C错误；
D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献，故D正确。
本题选择错误的，故选C。
9．D
【详解】
A．当两个物体间的距离R趋近于零时，万有引力定律不再适用，选项A错误；
B．M和m受到的引力大小是相等的，而与M和m的大小无关，选项B错误；
C．M和m受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对相互作用力，选项C错误；
D．公式中G为引力常量，它是卡文迪许由实验测得的，而不是人为规定的，选项D正确。
故选D。
10．D
【详解】
卫星到地心的距离为
r=R+h
地球对卫星万有引力的大小为
故选D。
11．C
【详解】
根据万有引力定律可得
当它们之间的距离变为3L时
故选C。
12．C
【详解】
A．第谷通过多年的观测，积累了大量可靠的数据，开普勒分析其数据，通过精确的计算分析后得出了行星运动定律，A错误；
B．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，利用平面镜将微小形变放大，运用了放大法成功测出引力常量的数值，B错误；
C．运动的等时性原理，平抛运动的水平、竖直分运动具有等时性的特点，C正确；
D．做圆周运动的物体，所受合力方向不一定指向圆心，如竖直平面内变速圆周运动，沿切线方向的力改变速度大小，指向圆心的力充当向心力，D错误。
故选C。
13．AC
【详解】
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．AC
【详解】
A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的，选项A正确；
B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力定律不再适用，选项B错误；
CD．与之间的引力是相互作用力，总是大小相等，方向相反，而与和是否相等无关，选项C正确，D错误。
故选AC。
15．BD
【解析】
从远日点向近日点运动过程中，地球距离太阳越来越近，引力做正功，根据动能定理可知，动能增加，即速度变大，故A错误，B正确．根据万有引力提供向心力得：ma＝，可知地球从远日点向近日点运动过程中，万有引力增大，向心加速度增大．故C错误，D正确．故选BD．
点睛：本题要知道从远日点向近日点运动过程中，地球距离太阳越来越近，引力做正功，动能增大，但机械能守恒．
16．见解析
【详解】
什么是“科学”呢？通常科学指近代科学，一般把伽利略的研究工作和他对实证方法的确立，看作是现代科学诞生的标志。科学原来指的是自然科学，上世纪九十年代联合国教科文组织重新明确了科学的范围。按照联合国教科文组织给出的定义，科学包括自然科学和社会科学。
人类自古以来，就在大自然中进化、生存和发展。人类对自身生命的奥妙，以及对绚丽多彩而又复杂多变的自然界，不断地在进行探索，不断地用不同的方式进行解释，包括用诗歌、绘画、舞蹈等艺术形式，用哲学、宗教和各种假说等。但是，科学的解释与它们不同。科学的语言是基于实证的，有推理和经过归纳的，科学上力求用定量而简明朴素的语言来描述事实，表达概念和规律。
科学是什么？就是不停的发现，也就是不停的推翻前人说的话做的事。科学就是不相信，什么都不相信。科学也有错的时候，一次实验错，能就让一个人一生的研究走向下坡路，也让社会对某一事物有错误的认识。发现，一次发现，可能让几千年的认识全部改变。所以我觉得这门课程真的很有意义。
17．地球的质量表达式为和
【详解】
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.