7.2 万有引力定律
一、单选题
1.下列说法正确的是( )
A.开普勒研究了行星运动得出了开普勒三大定律,并发现了万有引力定律
B.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
C.所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
D.卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量G的大小
2.设想把质量为m的物体放在地球的中心,地球质量为M,半径为R,则物体与地球间的万有引力为( )
A.零 B.无穷大 C. D.
3.关于万有引力及其计算公式,下列说法正确的是( )
A.万有引力只存在于质量很大的两个物体之间
B.根据公式知,r趋近于0时,F趋近于无穷大
C.计算地球对卫星的引力时,r是指卫星到地球表面的距离
D.卡文迪许测出了引力常量G
4.关于天体运动的规律和万有引力的发现历程中,下列说法正确的是( )
A.行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越大
B.两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大
C.卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值
D.只有天体之间才存在万有引力
5.“神舟十二号”载人飞船与“天和核心舱”成功交会对接,标志着中国人首次进入自己的空间站。若将地球视为质量分布均匀的球体,其质量为M、半径为R。已知空间站总质量为m,引力常量为G,某时刻空间站距离地球表面的高度为h,则此时空间站受到地球的万有引力大小为( )
A. B.
C. D.
6.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的过程,在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是( )
A.英国物理学家牛顿用实验的方法测出了万有引力常量G
B.第谷接受了哥白尼日心说的观点,并根据开普勒对行星运动观察记录的数据,应用严密的数学运算和椭圆轨道假说,得出了开普勒行星运动定律
C.亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因
D.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
7.理论上已经证明,质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是一半径为R、质量分布均匀的实心球体,将一个铁球分别放在地面以下 深处和放在地面上方 高度处,则物体受到地球对它的万有引力之比为( )
A.9∶8 B.8∶9 C.3∶2 D.2∶3
8.许多科学家对物理学的发展作出了贡献,人们也给予了一定的评价。下列说法不正确的是( )
A.伽利略被认为是“近代力学创始人”
B.第谷·布拉赫被认为是“天才的观察家”
C.卡文迪许被称为“能称出地球质量的人”
D.爱因斯坦被认为是“动力学的奠基者”
9.两个质量均匀的球体相距较远的距离,它们之间的万有引力为。若它们的质量不变、距离减小为原来的倍,则它们间的万有引力为( )
A. B.
C. D.
10.苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,下列论述中正确的是( )
A.是由于苹果质量小,对地球的引力较小,而地球质量大,对苹果的引力大造成的
B.是由于地球对苹果有引力,而苹果对地球没有引力造成的
C.苹果对地球的作用力和地球对苹果的作用力相等,由于地球质量极大,不可能产生明显加速度
D.以上说法都不正确
11.如图所示,地球半径为R,一颗质量为m的卫星在地球表面所受万有引力的大小F1,该卫星进入轨道半径r=2R的圆形轨道运行时所受的万有引力大小为F2,则F1:F2等于( )
A.1:2 B.2:1 C.1:4 D.4:1
12.关于万有引力,下列说法正确的是( )
A.公式中的G是一个常数,可通过实验测得
B.万有引力定律是卡文迪许在总结前人研究成果的基础上发现的
C.、受到的万有引力是一对平衡力
D.若两物体的质量不变,距离减小到原来的一半,它们间的万有引力也变为原来的一半
二、解答题
13.两个质量为的同学,当他们相距时,他们之间的万有引力有多大?通过计算你可以知道,平常分析物体受力时,为什么可以不考虑万有引力。
14.牛顿做过著名的“月-地”检验,得出重力和星体间的引力是同一性质的力的重要事实,请运用所给数据请进行月-地检验。(如果重力和星体间的引力是同一性质的力,都与距离有一定的关系,那么月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该与地面重力加速度的应该有相同的比例关系),月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍,地球半径R=6.4×106m,月球的公转周期T=27天,重力加速度g=9.8m/s2。
三、填空题
15.________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.
16.万有引力定律是科学家_______总结前人研究的基础上提出的,定律提出100多年后,英国科学家_______巧妙地设计出装置,第一次比较精确地测出引力常量的数值.
四、多选题
17.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,下列有关科学家和他们的贡献说法正确的是( )
A.卡文迪许通过实验测出了引力常量
B.伽利略被称为“第一个能称出地球质量的人”
C.哥白尼提出“日心说”
D.第谷发现了行星运动的规律
18.关于万有引力和万有引力定律理解正确的有( )
A.不能看做质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B.可看做质点的两物体间的引力可用F=G计算
C.由F=G知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大,紧靠在一起时,万有引力无穷大
D.引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的,约等于6.67×10-11N·m2/kg2
19.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,在近日点速度小,在远日点速度大
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
20.2015年的诺贝尔物理学奖授予了日本的梶田隆章和加拿大的阿瑟·麦克唐纳,以表彰他们在科学实验中所做出的贡献。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。关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是( )
A.伽利略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.牛顿最早指出了力不是维持物体运动状态的原因
D.笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
【解析】
A.开普勒研究了行星运动得出了开普勒三大定律,牛顿发现了万有引力定律,选项A错误;
B.火星绕太阳运转和地球绕太阳运转的轨道不同,则相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积不等于地球与太阳连线扫过的面积,选项B错误;
C.所有的行星都在不同的椭圆轨道上绕太阳运动,选项C错误;
D.卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量G的大小,选项D正确。
故选D。
2.A
【解析】
把物体放到地球的中心时r=0,此时万有引力定律不再适用,由于地球关于球心对称,所以吸引力相互抵消,对整体而言,万有引力为零。
故选A。
3.D
【解析】
A.万有引力定律适用于任何两个可以看成质点的物体之间或均质球体之间的引力计算,故A错误;
B.公式中从数学角度讲:当趋R近于零时其值是趋于无穷大,然而万有引力定律公式只适合于两个可以看做质点的物体,即,物体(原子)的自身半径相对两者的间距可以忽略时适用而当距离无穷小时,相临的两个物体(原子)的半径远大于这个距离,它们不再适用万有引力公式,,故B错误;
C.计算地球对卫星的引力时,r是指卫星到地球球心的距离,故C错误;
D.卡文迪许测出了引力常量G,故D正确。
故选D。
4.C
【解析】
A.根据开普勒第二定律可知,行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越小,选项A错误;
B.两物体间的距离趋近于零时,万有引力定律不再适用,选项B错误;
C.卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值,选项C正确;
D.任何两个物体之间,包括大到天体之间,小到微观粒子之间都存在万有引力,选项D错误。
故选C。
5.D
【解析】
由万有引力公式知此时空间站受到地球的万有引力大小为
故D正确,ABC错误。
故选D。
6.D
【解析】
A.英国物理学家卡文迪许用扭秤实验的方法测出万有引力常量G,A错误。
B.开普勒接受了哥白尼日心说的观点,并根据第谷对行星运动观察记录的数据,应用严密的数学运算和椭圆轨道假说,得出了开普勒行星运动定律,B错误。
C.伽利略认为力是改变物体运动状态的原因,C错误。
D.牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础,D正确。
故选D。
7.A
【解析】
设地球的密度为ρ,则在地面以下深处,铁球受到地球对它的万有引力
F1=G m
在地面上方 高处,铁球受到地球对它的万有引力
F2=G m
可得
=
故选A。
8.D
【解析】
A.伽利略被认为是“近代力学创始人”,所以A正确,不符合题意;
B.第谷·布拉赫被认为是“天才的观察家”,所以B正确,不符合题意;
C.卡文迪许被称为“能称出地球质量的人”,所以C正确,不符合题意;
D.牛顿被认为是“动力学的奠基者”,所以D错误,符合题意;
故选D。
9.C
【解析】
根据万有引力公式
距离减小为原来的一半,则力变为原来的4倍,即
故选C。
10.C
【解析】
苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,其原因是苹果对地球的作用力和地球对苹果的作用力是一对相互作用力,大小相等,由于地球质量极大,不可能产生明显加速度。
故选C。
11.D
【解析】
根据万有引力定律有
所以
故选D。
12.A
【解析】
A.公式中的G为万有引力常量,它是由实验得出的,故A正确;
B.万有引力定律是由牛顿发现的,卡文迪许通过实验测得万有引力常量,故B错误;
C.与受到的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对相互作用力,不是平衡力,故C错误;
D.若两物体的质量不变,它们间的距离减小到原来的一半,根据万有引力定律公式
可得,它们间的万有引力变为原来的四倍,故D错误。
故选A。
13.见详解
【解析】
两个质量为的同学,当他们相距时,他们之间的万有引力
代入数值可得
重力为
则
普通物体之间的万有引力远小于重力,可以忽略不计,所以平常分析物体受力时,可以不考虑万有引力。
14.见解析
【解析】
如果重力和月球受到的地球作用力均为地球与它们之间的万有引力,则根据万有引力定律提供向心力得
解得
则
月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度为
则
说明重力和星体间的引力是同一性质的力。
15. 海王星; 哈雷彗星
【解析】
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
16. 牛顿 卡文迪许
【解析】
[1][2].万有引力定律是科学家牛顿总结前人研究的基础上提出的,定律提出100多年后,英国科学家卡文迪许巧妙地设计出装置,第一次比较精确地测出引力常量的数值.
17.AC
【解析】
A.卡文迪许通过实验巧妙地测出了引力常量,故A正确;
B.卡文迪许通过实验测出了引力常量,被称为“第一个能称出地球质量的人”,故B错误;
C.哥白尼提出“日心说”,故C正确;
D.开普勒通过对天体运动的长期观察,发现了行星运动的规律,故D错误。
故选AC。
18.BD
【解析】
AB.只有可看做质点的两物体间的引力可用
F=G
计算,但是不能看做质点的两个物体之间依然有万有引力,只是不能用此公式计算,选项A错误,B正确;
C.万有引力随物体间距离的减小而增大,但是当距离比较近时,计算公式就不再适用,所以说万有引力无穷大是错误的,选项C错误;
D.引力常量的大小首先是由卡文迪许通过扭秤装置测出来的,约等于6.67×10-11N·m2/kg2,选项D正确。
故选BD。
19.AC
【解析】
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错误;
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,太阳处在椭圆的一个焦点上,故D错误。
故选AC。
20.BD
【解析】
A.发现行星运动规律的是开普勒,而不是伽利略,A错误;
B.第一个测出引力常量的是卡文迪许,B正确;
C.最早指出力不是维持物体运动状态原因的是伽利略,而不是牛顿,C错误;
D.笛卡儿提出了如果运动中的物体没有受到力的作用,将以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,D正确。
答案第1页,共2页
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