3.2万有引力定律课时练习（Word版含答案）

3.2课时 万有引力定律
一、单选题
1．（2021·湖南·高二学业考试）2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆火星，我国首次火星探测任务着陆火星取得成功。探测器着陆之前先在停泊轨道绕火星做椭圆运动，运动轨迹如图所示，其中A点离火星最近，B点离火星最远。下列说法正确的是（　　）
A．探测器在A点的速度等于在B点的速度
B．探测器在A点的速度大于在B点的速度
C．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力不变
D．由A点运动到B点的过程中，探测器受到火星的引力变大
2．（2022·河北·邯郸一中高二学业考试）一颗人造卫星在地球引力作用下，绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星离地面高度为h，引力常量为G，则地球对卫星的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
3．（2021·辽宁·沈阳二中高一阶段练习）下列说法符合物理学史实的是（　　）
A．哥白尼提出了地心说 B．牛顿发现了行星运动三大定律
C．开普勒发现了万有引力定律 D．卡文迪许首先测出了万有引力常量
4．（2019·四川·成都市少城中学高二阶段练习）人类已探明某星球带负电，假设它是一个均匀带电的球体（均匀带电球体在其外部形成的电场相当于球体带电量都集中于球心处所形成的电场），将一带负电的粉尘置于距该星球表面h处，恰处于悬浮状态。现设科学家将同样的带电粉尘带到距星球表面2h处无初速释放，则此带电粉尘将（　 　）
A．向星球地心方向下落 B．推向太空
C．仍在那里悬浮 D．沿星球自转的线速度方向飞出
5．（2021·吉林·长春外国语学校高二期中）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
6．（2021·江苏·高二学业考试）要使相距较远的两物体间的万有引力增加到原来的4倍，下列办法不可行的是（　　）
A．使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变
B．使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变
C．使两物体间的距离增为原来的，质量不变
D．使两物体间的距离和质量都减少原来的
7．（2021·重庆·高一学业考试）火星和太阳的质量分别为、，距离为r，引力常量为G，则太阳对火星产生的万有引力大小为（　　）
A． B． C．
8．（2021·山东·济南市天桥区黄河双语实验学校高三期中）设地球半径为R，一物体在地球表面时与地球间的万有引力为F，则当该物体在距地面高R处时（如图所示），与地球间的万有引力大小为（　　）
A．F B．F C．2F D．4F
9．（2021·山东·高二学业考试）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．
10．（2021·辽宁·清原满族自治县第二高级中学高一期中）2019年4月10日，全球多地同步公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极大的天体，以至于光都无法逃逸。史瓦西半径公式是一种估算黑洞大小的方法，公式中引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，光速c=3.0×108 m/s，天体的质量为M。已知地球的质量约为6.0×1024kg，假如它变成一个黑洞，则该黑洞的直径的数量级为（　　）
A．10-5m B．10-2m C．105m D．103m
11．（2021·江苏·东台创新高级中学高二阶段练习）“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．
二、填空题
12．（2022·上海·高一）2006年2月10日，中国航天局确定中国月球探测工程形象标志，它以中国书法的笔触，抽象地勾勒出一轮明月，一双脚印踏在其上，象征着月球探测的终极梦想。假想人类不断向月球“移民”，经过较长时间后，月球和地球仍可视为均匀球体，地球的总质量仍大于月球的总质量，月球仍按原轨道运行，月地之间的万有引力将___________（选填“变小”、“变大”、“不变”）；月球绕地球运动的周期将___________（选填“变小”、“变大”、“不变”）；月球绕地球运动的向心加速度将___________（选填“变小”、“变大”、“不变”）；
13．（2021·全国·高一课前预习）行星与太阳间的引力
（1）太阳对行星的引力：太阳对行星的引力，与行星的质量成 _______，与行星和太阳间距离的二次方成 ___，即。
（2）行星对太阳的引力：在引力的存在与性质上，太阳与行星的地位完全相当，因此行星对太阳的引力和太阳对行星的引力规律相同，即。
（3）太阳与行星间的引力：根据牛顿第三定律F=F′，所以有，写成等式就是。
14．（2021·江苏·盐城市实验高级中学高一期中）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，人们在长时间内无法得到引力常量的精确值在牛顿发现万有引力定律一百多年以后的1789年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用如图1所示的扭秤装置，才第一次在实验室里比较精确地测出了万有引力常量．
在图2所示的几个实验中，与“卡文迪许扭秤实验”中测量微小量的思想方法最相近的是______选填“甲”“乙”或“丙”
引力常量的得出具有重大意义，比如：______说出一条即可
三、解答题
15．（2022·全国·高一专题练习）设在卡文迪许扭秤实验中，小球质量，大球质量，两球球心间距离．不计其他物体对小球的引力，两球间的引力及由此引力产生的加速度有多大？
16．（2019·上海·高一课时练习）已知均匀球体对其他物体的万有引力等效于将其全部质量集中于球心时对其他物体的万有引力.如图所示，有一半径为R的均匀球体，球心为，质量为，今自其内挖出一个半径为的小球，形成球形空腔的球心为，将小球移出至图示位置与大球相切，小球球心为，图中、、和两球切点四点共线.求此时小球和大球剩余部分之间的引力.（球体积公式：）
17．（2022·全国·高三专题练习）牛顿认为公式中的引力常数G是普适常数，不受物体的形状、大小、地点和温度等因素影响，引力常数的准确测定对验证万有引力定律将提供直接的证据。英国物理学家卡文迪许（H.Cavendish1731-1810）根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法，采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数。扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T形架，倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的两端各装一个质量是的小球，T形架的竖直部分装一面小平面镜M，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝地扭转。实验时，把两个质量都是地大球放在如图所示的位置，它们跟小球的距离相等。由于受到的吸引，T形架受到力矩作用而转动，使金属丝发生扭转，产生相反的扭转力矩，阻碍T形架转动。当这两个力矩平衡时，T形架停下来不动。这时金属丝扭转的角度可以从小镜M反射的光点在刻度尺上移动的距离求出，再根据金属丝的扭转力矩跟扭转角度的关系，就可以算出这时的扭转力矩，进而求得与的引力F。
（1）若已知小球的质量，大球质量，两球心间的距离，请据引力常量G的标准值求出两球间万有引力F的大小。（保留三位有效数字）
（2）卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的质量”，若不考虑地球自转的影响，地面上的物体所受重力等于地球对物体的引力，请用地球表面的重力加速度g、地球的半径R和引力常量G，推导表示出地球的质量M.
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．A
3．D
4．C
5．C
6．D
7．A
8．B
9．B
10．B
11．D
12． 变大 变大 变小
13． 正比 反比
14． 乙 引力常量的普适性证明了万有引力定律的正确性
15．1.334×10-10N；1.334×10-8m/s2
16．
17．（1）；（2）设地球质量为M，地球上的物体质量为m，重力等于万有引力，即，则地球质量
答案第1页，共2页
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