7.2 万有引力定律综合练习(Word版含答案)

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名称 7.2 万有引力定律综合练习(Word版含答案)
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文件大小 325.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-04 15:08:38

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文档简介

7.2、万有引力定律
一、选择题(共16题)
1.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,下列表述中正确的是(  )
A.第谷发现了行星运动三定律
B.伽利略发现了万有引力定律
C.开普勒第三行星运动定律中的k值只与地球质量有关
D.卡文迪许通过扭秤实验测量出了万有引力常量
2.苹果落向地球,而不是地球向上碰到苹果,对此论断的正确解释是.( )
A.地球质量比苹果质量大得多,地球对苹果的引力比苹果对地球的引力大得多造成的
B.地球对苹果有引力作用,而苹果对地球没有引力作用造成的
C.苹果对地球的引力与地球对苹果的引力大小相等,但地球的质量远大于苹果的质量,地球不能产生明显的加速度造成的
D.以上解释都不对
3.已知某星球的质量为M,星球的半径为R,引力常量为G,它的一颗卫星绕该星球做匀速圆周运动离星球表面的高度也为R,则卫星在圆轨道上运行的速率为(  )
A. B. C. D.
4.某宇航员在月球赤道上测得一物体的重力为F1,在月球两极测量同一物体时其重力为F2(忽略月球自转对重力的影响).则月球赤道对应的月球半径与两极处对应的月球半径之比为( )
A. B. C. D.
5.地球质量是月球质量的81倍,设地球与月球之间的距离为s,一飞行器运动到地月连线的某位置时,地球对它引力大小是月球对它引力大小的4倍,则此飞行器离地心的距离是( )
A. B. C. D.
6.两个质量分别为m1和m2的物体,其间距离为r时,由万有引力定律可知,它们之间相互作用力的大小为,式中G为引力常量.若用国际单位制的基本单位表示,G的单位应为( )
A.N·m2·kg-2 B.m3·s-2·kg-1
C.N·m2·kg-1 D.m3·s-2·kg-2
7.下列说法符合历史事实的是( )
A.牛顿测定了引力常量
B.牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因
C.亚里士多德指出了力不是维持物体运动的原因
D.胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比
8.如图是小行星绕太阳沿椭圆轨道运动的示意图,小行星在经过轨道上的a、b、c、d四个位置时,所受太阳引力最小的位置是(  )
A.a点 B.b点 C.c点 D.d点
9.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.卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
C.用比值法来描述加速度这个物理量,其表达式a=F/m
D.将物体视为质点,采用了等效替代法
10.在半径为、质量为、质量分布均匀的铜球中挖去一个半径为的球形部分,留下的空穴与铜球表面相切。在铜球外有一个质量为、可视为质点的小球,它位于铜球、空穴球心连线的延长线上,到铜球球心的距离为。挖去后铜球剩余部分对小球吸引力的大小是(  )
A. B. C. D.
11.假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d,已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为( )
A. B. C. D.
12.如果人造地球卫星受到地球的引力为其在地球表面时的一半, 则人造地球卫星距地面的高度是(已知地球的半径为R)( )
A.R B. C. D.
13.地球表面处的重力加速度大小为g,某行星的质量是地球质量的2倍,半径是地球半径的一半。一个质量为m的物体(可视为质点)距该行星表面的高度等于地球半径,则该物体与行星间的万有引力大小为(  )
A.mg B.mg
C.mg D.2mg
14.对于万有引力的表达式,下列说法正确的是( )
A.公式中的为引力常量,它是由实验得出的,而不是人为规定的
B.当趋近于零时,万有引力趋近于无穷大
C.质量为的物体和质量为的物体受到的引力总是大小相等,而与、是否相等无关
D.质量为的物体与质量为的物体受到的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力
15.引力常量的确定有着非常重要的意义,下面有关引力常量的说法正确的是( )
A.它使开普勒行星运动定律能够广泛地应用于生产、生活实践
B.它使万有引力定律能够广泛地应用于生产、生活实践
C.知道值后,利用万有引力定律可以计算出天体的质量
D.知道值后,利用开普勒行星运动定律可以计算出天体的运行周期
16.关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是(  )
A.不能看做质点的两物体间不存在相互作用的引力
B.只有能看做质点的两物体间的引力才能用计算
C.由知,两物体间距离r减小到r=0时,它们之间的引力无穷大
D.万有引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的
二、填空题
17.万有引力定律是由______提出的,而万有引力常量G6.671011Nm2 / kg2是由______测定的。
A 牛顿 B卡文迪许 C胡克 D开普勒
18.通常情况下,地球上的两个物体之间的万有引力是极其微小以至于很难被直接测量,所以人们在长时间内无法得到引力常量的精确值.
(1)引力常量G是由_______首先测出。
(2)在下图所示的几个实验中,与“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)
19.人类正在研制太空电梯,如果能够成功,人类将可以通过电梯到达太空,来一次太空之旅。如图所示,现假设在赤道平面内有垂直于地面延伸到太空的轻质电梯,电梯随地球一起自转,角速度为,电梯顶端可超过地球的同步卫星高度。一人乘坐电梯向太空运动,途中停留三个点,其中点在同步卫星轨道上,离地高度为。已知地球半径,质量,万有引力常量,人的质量。A点距地面高为。那么,人在点受到电梯的力方向为____________(填竖直向上或竖直向下),大小为___________,点受到电梯作用力大小为__________,点到地面高度。人若停留在点。受到电梯作用力方向____________(填竖直向上或竖直向下)大小为___________。
20.两个物体间的引力大小,跟______________成正比,跟__________________成反比,方向在两物体连线上,这就是_______________________.
三、综合题
21.一个质量均匀分布的球体,半径为2r,在其内部挖去一个半径为r的球形空穴,其表面与球面相切,如图所示。已知挖去小球的质量为m,在球心和空穴中心连线上,距球心d=6r处有一质量为m2的质点,求:
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大?
(2)剩余部分对m2的万有引力为多大?
22.随着我国航天技术的日益先进,将来一定会实现登陆其他星球的计划.假设为了分析某个质量均匀、半径为R的星球的密度和星球表面的气体对运动物体的阻力,我们将宇航员送到该星球上并做了两个实验:第一个实验是用弹簧测力计测得一个质量为m的小球重力为F;第二个实验是将小球从星球表面竖直上抛,测得上升的时间为t1,接着下降至表面的时间为t2.设小球在运动中受到的阻力大小不变,且不考虑星球自转,已知万有引力常量为G.求:
(1)该星球的密度;
(2)小球在空中运动时受到的阻力大小
23.木星有4颗卫星是伽利略发现的,称为伽利略卫星,其中三颗卫星的周期之比为1∶2∶4。小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期,她收集到了如下一些数据。
木卫二的数据:质量、绕木星做匀速圆周运动的轨道半径m。
木星的数据:质量、半径m、自转周期9.8h。
但她不知道应该怎样做,请你帮助她完成木卫二运动周期的计算。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】
A.开普勒提出行星运动规律,A错误;
BD.牛顿发现了万有引力定律,万有引力常量是卡文迪许在实验中测量并计算得出的,B错误D正确;
C.开普勒第三行星运动定律中的k值,与太阳的质量有关,与地球的质量无关,C错误。
故选D。
2.C
【详解】
AB.引力的作用是相互的,地球对苹果的引力和苹果对地球的引力相等,AB错误;
CD.虽然地球对苹果的引力和苹果对地球的引力相等,但是由于地球的质量远大于苹果的质量,所以地球产生的加速度十分不明显,C正确,D错误。
故选C。
3.B
【详解】
根据万有引力提供向心力得,解得,故选项B正确,ACD错误.
4.D
【详解】
试题分析:因为忽略重自转对重力的影响,所以有,可得,,故有,A正确.
5.C
【详解】
设月球质量为M,地球质量就为81M.飞行器距地心距离为,飞行器距月心距离为.地球对它引力是月球对它引力的4倍,根据万有引力定律得:,解得:,故飞行器离地球的距离是,故选C.
6.B
【详解】
根据
可得
则G的单位应为
故选B.
7.D
【详解】
A.卡文迪许最早成功利用实验方法测出了万有引力常量,不是牛顿,故选项A不符合题意;
B.伽利略根据理想斜面实验,提出力不是维持物体运动的原因,不是牛顿,故选项B不符题意;
C.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,故选项C不符合题意;
D.胡克认为只有在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比,故选项D符合题意.
8.C
【详解】
由图示可知,行星在c点时距离太阳最远,即轨道半径r最大,行星受到太阳的引力,当r最大时引力最小,因此在c点时引力最小,故C正确,ABD错误。
故选C。
9.B
【详解】
试题分析:牛顿发现地月间的引力满足距离平方反比规律,A错误;牛顿发现了万有引力定律,但没有测出引力常量G,是卡文迪许测出了引力常量G的数值,B正确;用比值法来描述加速度这个物理量的表达式,C错误;将物体视为质点,采用的是理想化模型法,D错误;故选B.
10.D
【详解】
根据
内部挖去一个半径为的球形空穴,则挖去质量为M′
在没有挖去前,大球对m的万有引力为
挖去部分对m的万有引力
则剩余部分对质点的引力大小
11.A
【详解】
地球的质量
根据万有引力定律,在地球表面
可得
根据题意,在矿井底部,地球的有效质量为

可得
可得
故选A。
12.C
【详解】
由万有引力定律得:


解得
r=R,
则卫星距地面的高度
h=r-R=(-1)R;
故选C.
13.A
【详解】
设地球的质量为,地球的半径为,则行星的质量为,行星的半径为,由题意得
则该物体与行星间的万有引力大小为
故BCD错误,A正确。
故选A。
14.AC
【详解】
A.公式中的为引力常量,它是由实验得出的,不是人为规定的,故A正确;
B.万有引力定律是适用于两质点间的作用力的规律,当趋近于零时,两物体不能再看作质点,故B错误;
CD.质量为的物体与质量为物体受到的引力总是大小相等、方向相反,是一对相互作用力,与它们的质量是否相等无关,故C正确D错误。
故选AC。
15.BC
【详解】
引力常量的确定使万有引力定律有了真正的实用价值,能够广泛地应用生产、生活实践,知道值后,利用万有引力定律可以计算出天体的质量,故BC正确,AD错误。
故选BC。
16.BD
【详解】
A.任意两个物体间都存在相互作用的引力,故A错误;
B.万有引力定律的公式,适用于质点间的万有引力,故B正确;
C.由知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大,时,不能看成质点时,不能用此公式计算,故C错误;
D.万有引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的,等于6.67×10-11N m2/kg2,故D正确。
故选BD。
17. A B
【详解】
万有引力定律是由牛顿(A)提出的,而万有引力常量G6.671011Nm2 / kg2是由卡文迪许(B)测定的。
18. 卡文迪许 乙 引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性
【详解】
(1)根据物理学史可知,引力常量G是由卡文迪许首先提出的;
(2)图中所示的几个实验中,与“扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是乙;
(3)引力常量的得出具有重大意义,比如引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性。
19. 竖直向上 0 竖直向下
【详解】
由同步卫星的运行特点可知,当人处于B点时,人受到地球的引力恰好作为向心力,故人在B点时受到电梯作用力大小为0。
当人处在A点时,引力大于所需向心力,故人在A点受到电梯的作用力为F1,方向竖直向上,由牛顿第二定律可得
整理得
当人处在C点时,引力小于所需向心力,故人在C点受到电梯的作用力为F2,方向竖直向下,由牛顿第二定律可得
整理得
20. 两物体质量的乘积 两物体距离的平方 万有引力定律
【详解】
两个物体间的引力大小,跟两物体质量的乘积成正比,跟两物体距离的平方成反比,方向在两物体连续上,这就是万有引力定律。
21.(1)G;(2)G
【详解】
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为
F2=G=G
(2)将挖去的小球填入空穴中,由V=πR3,m=ρV可知,大球的质量为8m,则挖去小球前大球对m2的万有引力为
F1=G=G
m2所受剩余部分的万有引力为
F=F1-F2=G
22.(1); (2)
【详解】
(1)星球表面:

小球重力

解得:
所以密度为:
(2)向上运动:

假设高度为h,当成反向的加速运动:
向下运动:
,.
所以
解得:
23.
【详解】
已知木星的质量:M=1.9×1027kg,木卫二绕木星做匀速圆周运动的轨道半径:r=6.7×108m,根据万有引力提供向心力可知
解得木卫二的运行周期
代入数据解得
答案第1页,共2页