7.2万有引力定律
一、选择题(共15题)
1.苹果落向地球而不是地球向上运动碰到苹果,原因是( )
A.由于苹果质量小,对地球的引力小,而地球质量大,对苹果引力大造成的
B.由于地球对苹果有引力,而苹果对地球无引力造成的
C.苹果与地球间的引力是大小相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显的加速度
D.以上说法都不对
2.如图所示,两颗质量相等的卫星A、B均绕地球做匀速圆周运动。已知卫星A到地心的距离是卫星B到地心距离的3倍。则A、B两颗卫星受到地球的引力大小之比为( )
A.1:9 B.9:1 C.3:1 D.1:3
3.关于万有引力定律的说法正确的是( )
A.万有引力定律仅对质量较大的天体适用,对质量较小的一般物体不适用
B.开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备
C.太阳对所有围绕它运动的行星的万有引力都是一样大的
D.两物体间相互吸引的一对万有引力是一对平衡力
4.月球车能完成月球探测、考察、采集样品等任务,当它在月球表面行驶时( )
A.仍有惯性 B.不受阻力 C.不受地球对它的万有引力 D.不遵循牛顿运动定律
5.牛顿在发现万有引力定律的过程中没有用到的定律是( )
A.开普勒第一定律 B.开普勒第二定律 C.牛顿第二定律 D.牛顿第三定律
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.以下是物理学中的三个实验装置或仪器,由图可知这三个实验或仪器共同的物理思想方法是( )
A.极限的思想方法 B.猜想的思想方法 C.等效的思想方法 D.放大的思想方法
8.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律.在创建万有引力定律的过程中,牛顿
A.接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想
B.根据“月一地检验”,地球对月亮的引力与太阳对行星的引力不属同种性质的力
C.根据F=ma和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出F∝m1m2
D.根据大量实验数据得出了比例系数G的大小
9.关于万有引力常量G,以下说法不正确的是( )
A.在国际单位制中,G的单位是
B.在国际单位制中,G的数值等于两个质量均为1kg的物体相距1m时的相互吸引力大小
C.在不同星球上,G的数值不一样
D.在不同单位制中,G的数值不一样
10.两个行星的质量分别为m1和m2 , 绕太阳运行的轨道半径分别是r1和r2 , 若它们只受太阳引力的作用,那么这两个行星的向心加速度之比为( )
A.1 B. C. D.
11.如图所示,一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体,且r=,则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小变为( )
A. B. C. D.F
12.某星球质量为地球质量的3倍,其半径为地球半径的2倍,在该星球表面以10m/s的初速度竖直向上抛出一物体,从抛出到落回原地需要的时间为(g地=10 m/s2)( )
A.s B.s C.s D.s
13.关于行星绕太阳运动,下列叙述正确的是( )
A.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时,在近日点所受引力大,在远日点所受到引力小
B.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时,在近日点速度大,在远日点速度小
C.绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等
D.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
14.要使两物体间的万有引力减小到原来的,下列办法可以采用的是( )
A.使其中一个物体的质量减半,二者距离增一倍
B.使两物体间的距离和质量都减为原来的
C.使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变
D.使两物体间的距离增为原来的4倍,其中一个物体质量变为原来的2倍
15.关于引力常量的测定,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.丹麦天文学家第谷通过对行星运动的观测研究得出了行星运动的规律
C.英国物理学家卡文迪什第一次在实验室中比较准确地测出了引力常量的数值
D.德国物理学家和数学家开普勒提出了行星运动的三大定律
二、填空题
16.________的发现和________的“按时回归”的意义并不仅仅在于发现了新天体,更重要的是确立了万有引力定律的地位.
17.日心说的代表人物是_______,行星运动规律是_________总结出来的,引力常量G是________________通过实验测量出来的;
18.英国物理学家____________利用____________这一巧妙的实验装置,验证了万有引力定律,并测出了________________________.
19.任何具有质量的物体间都存在相互吸引的作用力,这种相互吸引的作用力就叫做_______________.
三、综合题
20.科学家发现太空中的射线一般都是从很远的星体放射出来的.当射线爆发时,在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所产生的能量总和的1000倍左右,大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和.科学家利用超级计算机对射线的状态进行了模拟,经模拟发现射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程,只有星球“坍缩”时,才可以发出这么巨大的能量.已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒的时间,由此来估算在宇宙中,一次射线爆发所放出的能量(引力常量,1年时间约为,,真空中光速)
21.已知地球的质量为6.0×1024kg,太阳的质量为2.0×1030kg,它们之间的距离为1.5×1011m. 试计算地球和太阳之间的万有引力的大小?(数量级正确即可,G=6.67×10-11Nm2/kg2)
22.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)
23.如图所示,在一个半径为、质量为的均匀球体中,紧贴球的边缘挖去一个半径为的小球体后,剩余部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距、质量为的质点的引力是多大
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
苹果与地球间的万有引力是相互作用力,大小相等方向相反,但由于地球质量较大,加速度较小,C对;
2.A
【详解】
依题意根据万有引力公式可得:A、B两颗卫星受到地球的引力大小之比为
故选A。
3.B
【详解】
A.万有引力定律对质量较大的天体和质量较小的一般物体都适用,故A错误;
B.开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备,故B正确;
C.万有引力的大小与行星的质量有关 ,故太阳对所有围绕它运动的行星的万有引力不都是一样大的,故C错误;
D.两物体间相互吸引的一对万有引力是一对相互作用力,故D错误。
故选B。
4.A
【详解】
A. 惯性与物体所处的位置无关,月球车在月球上仍然有惯性。故A正确;
B.月球车运动的过程中受到月球的支持力,由于月球的表面不光滑,所以月球车会受到阻力。故B错误;
C.根据万有引力定律可知,仍受地球对它的万有引力,故C错误。
D. 月球车运动的过程中仍然遵循牛顿运动定律。故D错误。
5.B
【详解】
牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道简化为圆轨道这就是开普勒第一定律,由牛顿第二定律可列出万有引力提供向心力。再借助于牛顿第三定律来推算物体对地球作用力与什么有关系。同时运用开普勒第三定律来导出万有引力定律。而开普勒第二定律,牛顿在发现万有引力定律的过程中没有用,故B正确ACD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。
7.D
【详解】
桌面的受力微小形变借助于光的反射来放大,玻璃瓶的受力微小形变借助于液体体积变化而放大;引力大小仍是借助于光的反射来放大。
故选D。
8.A
【详解】
在创建万有引力定律的过程中,牛顿根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即F∝m的结论;同时牛顿接受了平方反比猜想,再根据牛顿第三定律进而得出F∝m1m2;然后进行月地检验,进一步得出该规律适用与月地系统;但牛顿没有测出比例系数G;而是在提出万有引力定律后100多年,后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量G的大小,故A正确,而BCD说法错误;
故选A.
9.C
【详解】
AD.根据牛顿的万有引力定律由m、M、R、F四个物理量的单位推导出G的国际制单位,所以为N m2/kg2,在不同单位制中,G的数值不一样,故AD正确;
B.在国际单位制中,G的数值等于两个质量均为1kg的物体相距1m时的相互吸引力大小,故B正确;
C.在不同星球上,G的数值均是一样的,故C错误。
本题选错误的,故选C。
10.D
【详解】
对和由万有万有引力提供向心力可得:,,
联立可以得到:,故D正确,ABC错误.
11.C
【详解】
设原球体的质量为M,质点P的质量为m0,球心与质点P的距离为L。根据
知,挖去部分的小球的质量
没挖去前,原球体对质点P的引力
挖去的部分对质点P的引力
则剩余部分对质点P的引力
故选C。
12.D
【详解】
设星球质量为M′,半径为R′,地球质量为M,半径为R,根据万有引力等于重力得
得
得出加速度之比为
则
在该星球表面从某一高度以10m/s的初速度竖直向上抛出一物体,根据竖直上抛运动规律得,从抛出到落回原地需要的时间为
故D正确,ABC错误。
故选D。
13.ABC
【详解】
A.根据万有引力定律
可知行星在近日点所受引力大,在远日点所受到引力小,故A正确;
B.由开普勒第二定律可知,行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,则近日点处行星的运动速度大,远日点处的行星运动速度小,故B正确;
C.由开普勒第三定律可知,绕太阳运动的所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相同,故C正确;
D.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,太阳在椭圆的一个焦点上,故D错误。
故选ABC。
14.ACD
【详解】
A.使其中一个物体质量减半,二者距离增加一倍,由
可知,可以使两物体间的万有引力减小到原来的,故A正确;
B.若使两物体的间的距离和质量都减为原来的,由
可知,两物体间的万有引力大小不变,故B错误;
C.使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变,由
可知,可以使两物体间的万有引力减小到原来的,故C正确;
D.使两物体间的距离增为原来的4倍,其中一个物体质量变为原来的2倍,由
可知,可以使两物体间的万有引力减小到原来的,故D正确。
故选ACD。
15.CD
【详解】
AC.牛顿总结出了万有引力定律,卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量,故C正确,A错误;
BD.德国物理学家开普勒通过对丹麦天文学家第谷对行星运动观测记录的数据研究,得出了行星运动的规律,故D正确,B错误。
故选CD。
16. 海王星; 哈雷彗星
【详解】
英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维烈,根据天王星的观测资料,各自独立地利用万有引力定律计算出天王星轨道外面“新”行星的轨道.1846 年 9 月 23 日 晚,德国的伽勒在勒维烈预言的位置发现了这颗行星﹣﹣海王星.
英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了哈雷慧星的轨道,并正确预言了它的回归
故答案为海王星、哈雷彗星
17. 哥白尼 牛顿 卡文迪许
【详解】
日心说的代表人物是哥白尼,行星运动规律是牛顿总结出来的,引力常量G是卡文迪许通过实验测量出来的.
18. 卡文迪许 扭秤 引力常量
【详解】
英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量G的值。
19.万有引力
【详解】
任何具有质量的物体间都存在相互吸引的作用力,这种相互吸引的作用力就叫做万有引力。
20.
【详解】
地球绕太阳做匀速圆周运动,半径
万有引力提供向心力,有
太阳的质量为
一次射线爆发所发出的能量
21.
【详解】
根据万有引力定律可得
22.
【详解】
地球质量分布均匀,所以可以将地球看成质量全部集中在球心的一个质点,所以与地面上人的距离为地球半径,
根据万有引力定律可知:.
23.
【详解】
把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力之和。完整的均匀球体对球外质量为的质点的引力为设挖去小球体后的剩余部分对质点的引力为半径为的小球体对质点的引力为,则
半径为的小球体质量
所以
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