2022版高中同步人教版必修第二册 7.2 万有引力定律 基础过关练
一、单选题
1.2016年12月22日我国首颗二氧化碳探测卫星发射成功,卫星在离地面高h的圆轨道上绕地球运动.地球的质量为M、半径为R,卫星的质量为m.则卫星受到地球的引力为( )
A. B. C. D.
2.18世纪,数学家莫佩尔蒂和哲学家伏尔泰,曾设想“穿透”地球:假设能够沿着地球两极连线开凿一条沿着地轴的隧道贯穿地球,一个人可以从北极入口由静止自由落入隧道中,忽略一切阻力,此人可以从南极出口飞出,则以下说法正确的是(已知此人的质量m=50 kg;地球表面处重力加速度g取10 m/s2;地球半径R=6. 4×106m;假设地球可视为质量分布均匀的球体,均匀球壳对壳内任一点处的质点合引力为零)( )
A.人在下落过程中,受到的万有引力与到地心的距离成反比
B.人与地球构成的系统,由于重力发生变化,故机械能不守恒
C.当人下落经过距地心瞬间,人的瞬时速度大小为4 ×103m/s
D.人从北极开始下落,直到经过地心的过程中,万有引力对人做功W= 1.6 ×109J
3.关于物理科学史或行星的运动,下列说法正确的是( )
A.卡文迪许测出了万有引力常量,从而使牛顿被称为“第一位称量地球的人”
B.万有引力定律中的比例系数G,与中心天体质量有关
C.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
D.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
4.将地球看作标准的球形天体.若在地球两极处,用弹簧秤称得某物体重力为W:在赤道处,称得该物体重为W=0.9W,则
A.在两极处,该物体随地球自转所需的向心力为W
B.在两极处,该物体受到的重力为0
C.在赤道处,该物体与地球间的引力为0.9W
D.在赤道处,该物体与地球间的引力为W
5.2018年8月13日,英仙座流星雨达到极大值。下列有关流星体的说法正确的是( )
A.流星体对地球的吸引力小于地球对流星体的吸引力,所以流星体落向地球
B.流星体进入大气层后,速度越来越大,加速度越来越大
C.流星体对地球的引力和地球对流星体的引力大小相等,但流星体的质量小,加速度大,所以改变运动状态落向地球
D.流星体是在受到太阳的斥力作用下落向地球的
6.如图所示,质量分布均匀的实心球,其质量为M,半径为R.现在将它的左侧挖去一个半径为的球体,则挖去后它对离球体表面距离R处的质量为m的质点的引力与挖去前对质点的引力之比为
A. B. C. D.
7.如图所示,A为静止于地球赤道上的物体,B为近地卫星,C为地球同步卫星.根据以上信息可知,下列说法正确的是( )
A.卫星B的线速度大于卫星C的线速度
B.卫星C围绕地心转动一圈所需要的时间比物体A随地球转过一周的时间短
C.近地卫星B受到的地球的引力一定大于地球同步卫星C受到的引力
D.近地卫星B的加速度等于物体A的加速度
8.下列说法符合物理史实的是( )
A.牛顿最早论证了重物体不会比轻物体下落得快
B.卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出万有引力的引力常量G
C.相对论的创立表明经典力学已不再适用
D.法拉第首先发现电流可以使周围磁针偏转的效应,称为电流的磁效应
9.下列说法正确的是
A.卡文迪许在牛顿发现了万有引力定律之后,进行了“月—地检验”,将天体间的引力和地球上物体的重力统一起来
B.奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性,提出分子电流假说,解释了磁现象的电本质
C.伽利略在对自由落体运动的研究中,对斜面滚球研究测出小球滚下的位移正比于时间的平方,并把结论外推到斜面倾角为90°的情况,推翻了亚里士多德的落体观点
D.物理学家在定义物理量时往往会采用比值定义法,如加速度、电场强度、质量等
10.某人站在地表,受到地球的吸引力约为F,那么当他在离地表距离等于地球半径的飞船中时,他受到地球的吸引力为( )
A. B. C. D.
11.在物理学史中,利用“扭秤实验”测出万有引力常量,并且被称为“称量地球质量”的物理学家是( )
A.第谷 B.开普勒 C.牛顿 D.卡文迪什
12.随着科技的发展,人类对外太空的探索不断深入,研究人员在某未知天体上做如下实验:将质量为2kg的物体竖直悬挂在弹簧秤上,稳定时,在赤道处弹簧秤读数为10N,在南北极处弹簧秤读数为12N.如果该未知天体受到其它天体的影响,其自转周期变为原来的10/9,则该物体在赤道上的重力约为
A.10N B.12N C.10.4N D.9.5N
13.2017年12月,在距地球2545光年的恒星“开普勒﹣90”周围,发现了其第8颗行星“开普勒90i”.它绕“开普勒90”公转的周期约为地球绕太阳公转周期的,而其公转轨道半径约为地球公转轨道半径的.则“开普勒90”的质量与太阳质量的比值约为( )
A.1:5 B.1:4 C.1:1 D.2:1
14.由开普勒行星运动定律,我们可以知道( )
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B.行星从远日点向近日点运动时,速率逐渐增大
C.离太阳越远的行星,公转周期越短
D.只有绕太阳运动的行星轨道才是椭圆的
15.2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描F随h变化关系的图像是( )
A.
B. C. D.
16.月球离地球的距离为r1、月球绕地球转一圈的时间为T1,“阿波罗三号”探月卫星绕月球近似做圆周运动的半径为r2、周期为T2,引力常量为G,不计周围其他天体的影响,则月球与地球之间的引力大小为
A. B. C. D.
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
根据万有引力定律可知,卫星受到地球的引力为,故选D.
2.D
【解析】
【详解】
A.设地球的密度为,当距地心距离为rA错误;
B.由题中已知条件忽略一切阻力,只有重力做功,可知机械能守恒,B错误;
C.人从距地心R处下落至处,重力做功等于 图像中变力F和半径r围成的梯形的面积,结合动能定理有
可解得
C错误;
D.同理人从距地心R处下落至球心处,万有引力做的功为
D正确。
故选D。
3.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.卡文迪许通过实验测出了万有引力恒量,被称为能“称量地球质量”的人,故A错误;
B.万有引力定律中的比例系数G是常量,与中心天体质量无关,故B错误;
C.开普勒第二定律对每一个行星而言,太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,是对同一个行星而言,故相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积,故C错误;
D.若行星的公转周期为T,则
常量k与行星无关,与中心天体有关,即火星与木星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比,故D正确。
故选D。
4.D
【解析】
【详解】
AB、在地球两极处,物体随地球自转的半径为0,该物体随地球自转所需的向心力为零,万有引力等于重力,该物体受到的重力为W,故选项A、B错误;
CD、在赤道处,重力作为万有引力的一个分力,该物体与地球间的引力为W,该物体受到的重力为0.9W,故选项D正确,C错误;
5.C
【解析】
【详解】
ABCD.流星体对地球的引力和地球对流星体的引力大小相等,但流星体的质量小,加速度大,所以改变运动状态落向地球,流星体进入大气层后,流星体受到大气阻力,加速度变小,速度变大,当加速度等于零时速度达到最大,故C正确ABD错误。
故选C。
6.B
【解析】
【详解】
根据知,挖去部分的半径是球半径的一半,则质量是球体质量的所以挖去部分的质量,没挖之前,球体对m的万有引力,挖去部分对m的万有引力 ,则剩余部分对质点的引力大小
,则,故B正确.
7.A
【解析】
【详解】
近地卫星B和地球同步卫星C有共同的受力特点,即所受到的万有引力提供向心力,有 得,所以卫星B的线速度大于卫星C的线速度,故A正确.地球同步卫星C的周期与地球自转周期相等,则卫星C的周期与物体A围绕地心转动一圈所需要的时间相等,故B错误.卫星受到的万有引力由地球的质量、卫星的质量及卫星与地球之间的距离决定,近地卫星B受到的地球的引力不一定大于地球同步卫星C受到的引力,故C错误.A与C的角速度相等,由a=ω2r知,C的加速度大于A的加速度.对于B、C,由G=ma得 a=,可知B的加速度大于C的加速度,所以近地卫星B的加速度大于物体A的加速度.故D错误.故选A.
点睛:本题涉及到两种物理模型,即A、C共轴转动的周期相等,B、C同为卫星,其动力学原理相同,要两两分开比较.
8.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.伽利略最早论证了重物体不会比轻物体下落得快,故A错误;
B.牛顿提出了万有引力定律,卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出万有引力的引力常量G,故B正确;
C.相对论的创立表明经典力学在宏观低速下仍能适用,故C错误;
D.奥斯特首先发现电流可以使周围磁针偏转的效应,称为电流的磁效应,故D错误。
故选B。
9.C
【解析】
【详解】
牛顿发现了万有引力定律之后,牛顿进行了“月—地检验”,将天体间的引力和地球上物体的重力统一起来,选项A错误;安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性,提出分子电流假说,解释了磁现象的电本质,选项B错误;伽利略在对自由落体运动的研究中,对斜面滚球研究测出小球滚下的位移正比于时间的平方,并把结论外推到斜面倾角为90°的情况,推翻了亚里士多德的落体观点,选项C正确;加速度和电场强度都是比值定义法,质量不是采用比值法,选项D错误;故选C.
10.C
【解析】
【分析】
【详解】
根据万有引力定律可得在地球表面时
当他在离地表距离等于地球半径的飞船中时,他受到地球的吸引力
故选C。
11.D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.开普勒在第谷工作的基础上,提出了行星绕太阳运动的三大定律,故AB错误;
C.牛顿提出了万有引力定律,由于没有测出引力常量,所以没有用该定律计算出了地球的质量,故C错误;
D.英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的大小,并测量出地球的质量,故D正确。
故选D。
12.C
【解析】
【详解】
物体在赤道处弹簧秤读数为10N,即:
,
;
物体在南北极处弹簧秤读数为12N,即:
;
该未知天体自转周期变为原来的,则
,
联立解得物体在赤道处的重力:
,
A.10N,与计算结果不符,故A错误;
B.12N,与计算结果不符,故B错误;
C.10.4N,与计算结果一致,故C正确;
D.9.5N,与计算结果不符,故D错误.
13.C
【解析】
【详解】
行星绕恒星运动,万有引力提供向心力,有,所以有:;所以恒星“开普勒-90”的质量为:;同理太阳的质量为:;所以有,故C正确,ABD错误;故选C.
【点睛】
本题关键是要知道行星绕恒星运动,万有引力提供向心力,代入数据解出恒星“开普勒90”与太阳的质量的表达式,本题要求能够根据题目的要求选择恰当的向心力的表达式.
14.B
【解析】
【详解】
根据开普勒第一定律,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,选项A错误;根据开普勒第二定律,行星从远日点向近日点运动时,速率逐渐增大,选项B正确;根据开普勒第三定律,离太阳越远的行星,公转周期越长,选项C错误;天体运动中,不只是行星绕太阳运动时的轨道才是椭圆的,所有行星绕恒星运行的轨道都是椭圆,故D错误;
15.D
【解析】
【分析】
【详解】
根据万有引力定律可得
可得h越大,F越小,且F与h不是线性关系,ABC错误,D正确。
故选D。
16.B
【解析】
【分析】
根据万有引力提供向心力列式,化简可得月球和地球的质量.根据万有引力定律分析计算地球与月球之间的引力.
【详解】
根据月球绕地球做圆周运动的半径为r1、周期为T1得,可求得地球的质量;同理根据“阿波罗三号”探月卫星绕月球做圆周运动的半径为r2、周期为T2得,可求得月球的质量.
所以地球和月球间万有引力为,故ACD错误B正确.
答案第1页,共2页
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