第三章万有引力定律练习题（word版含答案）

第三章《万有引力定律》练习题2021-2022学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册
一、单选题
1．在物理学史上，提出万有引力定律的科学家是（　　）
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．笛卡尔
2．关于物理学史，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿通过扭秤实验测出了引力常量
B．密立根最早测出了元电荷的数值
C．开普勒发现了万有引力定律
D．富兰克林通过扭秤实验发现了电荷间相互作用的规律
3．“嫦娥四号”探月飞船实现了月球背面软着陆，按计划我国还要发射“嫦娥五号”，执行月面采样返回任务。已知月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的，地球和月球的质量分别为M1和M2，月球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为r，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．月球的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的
B．使飞船从地球飞向月球，地球上飞船的发射速度是地球的第一宇宙速度
C．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度为
D．采样返回时，使飞船从月球飞向地球，月球上飞船的发射速度应大于
4．2021年10月16日神舟十三号载人飞船顺利发射升空，翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员开启了为期6个月的天宫空间站之旅，在距地面大约395km（相当于荷泽到日照的距离）的轨道上运行。在2021年12月9日下午的太空授课中，王亚平说他们一天刚好可以看到16次日出。已知地球半径为6370km，万有引力常量，若只知上述条件，则不能确定的是（ ）
A．空间站的运行周期 B．空间站的加速度
C．地球的第一宇宙速度 D．空间站和地球之间的万有引力
5．“天问一号”探测器在着陆火星前绕火星的运动可视为匀速圆周运动，观察发现经过时间，探测器所通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度，如图所示。己知万有引力常量为，火星的半径为，由此可计算“天问一号”如果环绕火星表面运动，其速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
6．北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨控制并获得成功。首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施。“嫦娥二号”卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的高度；同样的道理，要抬高远地点的高度，就需要在近地点实施变轨。如图为“嫦娥二号”某次在近地点A由轨道1运行变轨为轨道2运行的示意图，下列说法中正确的是（　　）
A．“嫦娥二号”在轨道1的A点处应点火减速
B．“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大
C．“嫦娥二号”在轨道1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大
D．“嫦娥二号”在轨道1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度小
7．北京时间2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心发射，与天和号核心舱顺利对接，将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入核心舱，开启为期6个月的在轨驻留工作。核心舱轨道离地面的高度约为地球半径的，运行周期约为90min，引力常量。下列说法中正确的是（　　）
A．宇航员在核心舱中处于平衡状态 B．根据题中数据可估算出地球密度
C．核心舱在轨道上飞行的速度约为7.9km/s D．神舟十三号飞船的发射速度大于11.2km/s
8．下列说法正确的是（　　）
A．处于超重状态的物体其重力增加
B．物体做曲线运动时速度一定变化，加速度可能不变
C．国际单位制中，力学的基本单位分别是kg、m、N
D．牛顿利用扭秤实验装置测量出万有引力常量，并在此基础上提出了万有引力定律
9．2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为400 km左右，地球同步卫星距地面的高度接近36000 km。与地球同步卫星相比，该核心舱的（　　）
A．周期更长，向心加速度更大 B．周期更长，向心加速度更小
C．周期更短，向心加速度更小 D．周期更短，向心加速度更大
10．宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（　　）
A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动
B．四颗星的轨道半径均为
C．四颗星表面的重力加速度均为
D．四颗星的周期均为
11．天问一号携带的火星车于2021年5月15日顺利着陆火星。2021年9月份火星运行到太阳背后，太阳发出的强烈电磁波会干扰无线电通信，这就是日凌干扰现象。已知天问一号火星探测器由于此次日凌干扰，和地球通信中断的时间为一个月。火星和地球在同一轨道面做同方向的匀速圆周运动，已知火星绕太阳公转周期为687天。如图，在地球上观测火星与太阳所张视角小于临界角θ时，天问一号就不能和地球正常通信。θ值有可能是（　　）
A．4.8° B．7.2° C．14° D．28°
12．地球刚诞生时自转周期约是8小时，因为受到月球潮汐的影响，自转在持续减速，现在地球自转周期是24小时。与此同时，在数年、数十年的时间内，由于地球板块的运动、地壳的收缩、海洋、大气等一些复杂因素以及人类活动的影响，地球的自转周期会发生毫秒级别的微小波动。科学研究指出，若不考虑月球的影响，在地球的总质量不变的情况下，地球上的所有物质满足m1ωr12 + m2ωr22 + ….+ miωri2 = 常量，其中m1、m2、…… mi表示地球各部分的质量，r1、r2、…… ri为地球各部分到地轴的距离，ω为地球自转的角速度，如图所示。根据以上信息，结合所学，判断下列说法正确的是（　　）
A．月球潮汐的影响使地球自转的角速度变大
B．若地球自转变慢，地球赤道处的重力加速度会变小
C．若仅考虑A处的冰川融化，质心下降，会使地球自转周期变小
D．若仅考虑B处板块向赤道漂移，会使地球自转周期变小
二、填空题
13．第一宇宙速度是指人造地球卫星在地球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度。若已知地球半径为 R， 质量为 M，万有引力常量为 G，则第一宇宙速度为______；若已知地球半径为 R，地球表面的重力 加速度为 g。则第一宇宙速度为______。
14．已知地球的质量为M，平均半径为R，引力常量为G，某卫星在离地面高为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动。则高为h处的重力加速度大小为g=______，卫星的速率大小v=______，卫星的角速度大小为ω=______。
15．万有引力定律只适用于计算_______________间的万有引力大小。对均匀球体可以看成质量集中在其球心，此时公式中的r为_______________的距离。
16．如图所示，飞行器P绕某星球做周期为T的匀速圆周运动，星球相对于飞行器的张角为，已知引力常量为G，则该星球的密度为________。
17．已知绕中心天体做匀速圆周运动的星体的轨道半径为r ，运行周期为T。
（1）若中心天体的半径为R，则其平均密度ρ=______。
（2）若星体在中心天体表面附近做匀速圆周运动，则其平均密度ρ=______。
三、解答题
18．火星的半径大约是地球半径的一半，质量约为地球质量的，若地球的第一宇宙速度为v，地球表面重力加速度为g，则
(1)火星表面的自由落体加速度是多大？
(2)火星的“第一宇宙速度”是多大？
19．如图所示，一个质量为M的匀质实心球，半径为R。如果通过球心挖去一个直径为R的小实心球，然后置于相距为d的地方，试计算空心球与小实心球之间的万有引力。
20．我国的“嫦娥工程”计划2020年实现登月。若登月舱经过多次变轨后，到达距月球表面高度为h的圆形轨道上，绕月球飞行，最后变轨使登月舱在月球表面顺利着陆。宇航员在月球上将一小球以初速度v0竖直向上抛出，测得小球落回抛出点的时间为t，已知月球半径为R，求：
(1)月球表面附近的重力加速度g；
(2)登月舱绕月球飞行的周期T。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．B
3．D
4．D
5．B
6．D
7．B
8．B
9．D
10．B
11．A
12．C
13．
14．
15． 质点 两球心之间
16．
17．
18．(1) (2)
19．
20．(1)； (2)
答案第1页，共2页
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