3.2万有引力定律 自主提升过关练（Word版含答案）

3.2万有引力定律 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．在牛顿时代，好些科学家已经认识到万有引力的存在，且猜测万有引力的大小与物体间的距离存在“平方反比”关系，但在那个时代证实这一关系存在诸多困难。当时坊间有两种传言，一是牛顿已经证明了太阳与行星间的引力存在“平方反比”关系，二是胡克已经证明了太阳与行星间的引力存在“平方反比”关系。为此，前者的支持者哈雷与后者的支持者打赌。为使朋友哈雷赌胜，牛顿重新进行了证明，通过创造性的思维和独特的视角，克服了重重困难，发现了万有引力定律。以下不是牛顿的创造性观点或做法的是（　　）
A．将太阳和行星都视为质点 B．发明微积分
C．用实验测出万有引力常量G的值 D．只考虑太阳对行星的作用
2．下列说法中正确的是（　　）
A．太阳系中八大行星的轨道有一个共同的焦点
B．太阳系中八大行星的轨道有的是圆形，有的是椭圆
C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值
3．发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（　　）
A．开普勒、卡文迪许 B．牛顿、伽利略 C．牛顿、卡文迪许 D．开普勒、伽利略
4．下列关于科学家及其所做的贡献，说法正确的是（　　）
A．开普勒在万有引力定律的基础上，提出行星运动三大定律
B．牛顿在实验的基础上提出牛顿第一定律
C．卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量
D．伽利略实现了理想斜面实验，并得出力不是维持物体运动状态的原因
5．太阳对行星的引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，这个向心力的大小（　　）
A．与行星距太阳间的距离成正比
B．与行星距太阳间的距离的平方成正比
C．与行星距太阳间的距离成反比
D．与行星距太阳间的距离的平方成反比
6．下列说法错误的是（　　）
A．托勒密提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕
B．开普勒得出行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等
C．牛顿万有引力定律揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用
D．卡文迪许用实验的方法测出了引力常数
7．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和他们的贡献的说法中符合史实的是（　　）
A．亚里士多德提出力是改变物体运动状态的原因 B．伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因
C．牛顿最早利用斜面实验研究了自由落体运动 D．牛顿利用扭秤实验验证了万有引力定律
8．下列说法中正确的是（　　）
A．质点、位移都是理想化模型
B．开普勒发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体间的万有引力无穷大
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位
9．引力常量的确定非常有意义，它使万有引力定律有了真正的实用价值。18世纪较为精确测定引力常量的物理学家是（　　）
A．牛顿 B．开普勒 C．卡文迪许 D．爱因斯坦
10．两质点相距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
11．有一卫星绕地球沿椭圆轨道运行。卫星从近地点向远地点运动过程中，受地球引力的大小变化情况是（　　）
A．不变
B．一直减小
C．一直增大
D．先增大后减小
12．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．
13．许多科学家对物理学的发展做出了巨大贡献，也创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、模型法、类比法和科学假说法等等，.以下关于物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是( )
A．卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法
B．伽利略运用理想实验法说明了运动不需要力来维持
C．在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法
14．在物理学的发展过程中，许多科学家做出了杰出的贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．伽利略通过实验和逻辑推理得到：如果完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下落得同样快
B．亚里士多德根据日常生活经验得到结论：力不是维持物体运动的原因，而是产生加速度的原因
C．开普勒通过研究行星运动的观测数据，发现了开普勒行星运动定律
D．牛顿通过实验测出了引力常量
15．如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中不正确的是（　　）
A．行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力
B．行星受到太阳的万有引力，行星运动不需要向心力
C．行星同时受到太阳的万有引力和向心力
D．行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力不相等
二、解答题
16．已知地球质量M=6×1024kg，地球半径R=6 400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，在地球赤道上有一质量为的物体，求：
（1）地球对物体的万有引力的大小．
（2）物体随地球自转一起做圆周运动所需的向心力的大小．
17．已知太阳质量，地球质量，太阳和地球间的平均距离，则太阳和地球间的万有引力有多大？已知拉断截面积的钢棒需施力，那么太阳吸引地球的力可以拉断截面积多大的钢棒？
参考答案
1．C
【详解】
牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了万有引力常量的值。
故选C。
2．A
【详解】
A．根据开普勒第一定律可知太阳系中八大行星的轨道有一个共同的焦点，故A正确；
B．根据开普勒第一定律可知，太阳系中八大行星的轨道都是椭圆形的，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相同，故C错误；
D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测定了引力常量的数值，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
牛顿根据行星的运动规律推导出了万有引力定律，经过100多年后，由英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置巧妙的测量出了两个铁球间的引力，从而第一次较为准确地得到引力常量；故C正确，ABD错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．开普勒在第谷观测数据的基础上提出了行星运动三大定律，故A错误；
B．牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上提出了牛顿第一定律，故B错误；
C．卡文迪许通过扭秤实验测出万有引力常量，故C正确；
D．伽利略利用了理想斜面实验，并得出力不是维持物体运动状态的原因，但是理想斜面实验不可能实验，不可能有绝对光滑的物体，故D错误。
故选C。
5．D
【详解】
根据万有引力定律，太阳与行星间的引力为
故与行星距太阳间的距离的平方成反比，ABC错误，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．哥白尼提出“日心说”，揭开了近代自然科学革命的序幕。故A错误，符合题意；
B．开普勒得出行星行星运动的三大定律，得到行星与太阳的连线在相同的时间扫过的面积相等--开普勒第二定律。故B正确，不符合题意；
C．牛顿发现了万有引力定律，揭示了自然界物体之间普遍存在着一种基本相互作用：引力作用。故C正确，不符合题意；
D．卡文迪许用扭秤实验测出了引力常数。故D正确，不符合题意。
故选A。
7．B
【详解】
AB．亚里士多德提出力是维持物体运动的原因，伽利略提出力不是维持物体运动的原因，是改变物体运动状态的原因，故A错误，B正确；
C．伽利略最早利用斜面实验研究了自由落体运动，故C错误；
D．卡文迪许利用扭秤实验验证了万有引力定律，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
A．质点是理想化模型，位移是物理概念，故A错误；
B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪什测量了万有引力常量，故B错误；
C．在万有引力定律的表达式中，当趋近于零时，两物体就不能视为质点，外有引力表达式不在适用，故C错误；
D．单位、、是一组属于国际单位制的基本单位，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
18世纪较为精确测定引力常量的物理学家是卡文迪许，被誉为“第一个称出地球质量的人”。
故选C。
10．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。
11．B
【详解】
根据万有引力定律可知，卫星从近地点向远地点运动过程中，卫星与地球之间的距离逐渐变大，可知卫星受地球引力一直减小。
故选B。
12．B
【详解】
两质量均匀分布的小球可以看作位于球心的质点，两球间的万有引力大小为
故选B。
13．ABD
【详解】
A．卡文迪许巧妙地运用扭秤测出引力常量，采用了放大法，故A正确；
B．伽利略运用理想实验法说明了运动不需要力来维持，故B正确；
C．在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故C错误；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法，故D正确。
故选ABD。
14．AC
【详解】
A．伽利略通过实验和逻辑推理得到：如果完全排除空气的阻力，那么所有物体将下落得同样快，选项A正确；
B．亚里士多德根据日常生活经验得到结论：力是维持物体运动的原因，选项B错误；
C．开普勒通过研究行星运动的观测数据，发现了开普勒行星运动定律，选项C正确；
D．卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项D错误。
故选AC。
15．BCD
【详解】
AB．行星受到太阳的万有引力，万有引力提供行星圆周运动的向心力， B错误A正确；
C．向心力是效果力，实际受力分析不分析向心力，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力，C错误；
D．行星受到太阳的万有引力与它运行的向心力相等，D错误。
故选BCD。
16．（1）9.8N （2）
【详解】
（1）地球与人之间的万有引力的表达式为：
已知地球质量M=6×1024kg，地球半径R=6 400km，引力常量G=6.67×10-11Nm2/kg2，m=1kg，
代入数据得
F=9.8N
（2）物体随地球自转的周期是T=24h，物体随地球自转的向心力
解得：
17．3.5×1022N，5.21013m2
【详解】
根据万有引力定律，太阳和地球之间的万有引力
F=G=6.6710-11N=3.5×1022N
太阳吸引地球的力可以拉断钢棒的横截面积
S==cm2=5.21017cm2=5.21013m2