4.2万有引力定律是怎样发现的基础巩固（Word版含答案）

4.2万有引力定律是怎样发现的基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．以下描述中符合物理学史实的是（　　）
A．牛顿认为力是维持物体运动的原因
B．卡文迪什通过扭秤实验测出了引力常量
C．伽利略总结了行星运动定律，指出了所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
D．开普勒研究了自由落体运动，认为在排除空气阻力的情况下所有物体下落一样快
2．下列说法符合物理学发展史的是（ ）
A．牛顿发现了行星的运动规律
B．伽利略发现了万有引力定律
C．开普勒第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．引力常量G的含义是两个1kg的质点相距1m所受到的引力
3．一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为（　　）
A． B． C． D．
4．关于万有引力公式，以下说法中正确的是（　　）
A．公式只适用于星球之间的引力计算，不适用于质量较小的物体
B．当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
C．两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律
D．公式中引力常量G是没有单位的
5．“物理”二字最早出现在我国的晋朝，泛指事物之理，源于《庄子 天下》中的“判天地之美，析万物之理”关于物理思想与方法，下列叙述正确的是（　　）
A．重心、合力的概念都体现了假设法
B．用质点来代替物体的方法运用了等效思想
C．在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了比值法
D．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了“放大法”
6．假如我国宇航员登上月球后，将一个物块在离月球表面h高处自由释放，物块下落到月球表面所用时间为t，已知月球的半径为R，万有引力常量为G，则月球的密度为（　　）
A． B． C． D．
7．科幻大片《星际穿越》是基于知名理论物理学家基普·索恩的黑洞理论，加入人物和相关情节改编而成的。电影中的黑洞花费三十名研究人员将近一年的时间，用数千台计算机精确模拟才得以实现，让我们看到了迄今最真实的黑洞模样。若某黑洞的第二宇宙速度为c，即（其中，G为引力常量，M为黑洞的质量，R为黑洞的半径）。已知该黑洞半径R约为45km，则它表面的重力加速度大约为（　　）
A．108m/s2 B．1010m/s2 C．1012m/s2 D．1014m/s2
8．太阳光自太阳表面到达地球的时间为500s，已知万有引力常量为，则太阳的质量最接近（　　）
A．kg B．kg C．kg D．kg
9．假定太阳系一颗质量均匀、可看成球体的小行星，自转原来可以忽略.现若该星球自转加快，角速度为ω时，该星球表面的“赤道”上物体对星球的压力减为原来的．已知引力常量G，则该星球密度ρ为
A． B． C． D．
10．太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的星球半径、日星距离和质量如下表所示：
行星名称 星球半径/106m 日星距离/1011m 质量/1024kg
水星 2.44 0.58 0.33
金星 6.05 1.08 4.87
地球 6.38 1.50 5.97
火星 3.40 2.28 0.64
木星 71.49 7.78 1900
土星 60.27 14.29 568
天王星 25.56 28.70 86.8
海王星 24.79 45.04 102
则根据所学的知识可以判断下列说法中正确的是（　　）A．太阳系的八大行星中，海王星的圆周运动速率最大
B．太阳系的八大行星中，水星的圆周运动周期最大
C．若已知地球的公转周期为1年，万有引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，再利用地球和太阳间的距离，则可以求出太阳的质量
D．若已知万有引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，并忽略地球的自转，利用地球的半径以及地球表面的重力加速度g=10 m/s2，则可以求出太阳的质量
11．“嫦娥五号”探测器登月前将在轨道半径为r的绕月圆形轨道上运行，运行周期为T。若已知引力常量为G，利用以上条件可以求出（　　）
A．月球对嫦娥五号的吸引力 B．月球表面的重力加速度
C．“嫦娥五号”绕月运行的向心加速度 D．月球的平均密度
12．在科学的发展历程中，许多科学家做出了杰出的贡献。下列叙述符合物理学史实的是（　　）
A．开普勒以行星运动定律为基础总结出万有引力定律
B．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
C．牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量
D．伽利略在前人的基础上通过观察总结得到行星运动三定律
13．星际飞船探测X星球，当飞船绕X星球做匀速圆周运动时，测得飞船与X星球中心连线在t0（小于飞船做圆周运动周期）时间内转过的角度为θ，扫过的面积为S，忽略X星球自转的影响，引力常量为G，则X星球的质量为（　　）
A． B． C． D．
14．2019年4月11日21时黑洞视界望远镜合作组织(ETE)宣布了近邻巨椭圆星系M87中心捕获的首张黑洞图像，提供了黑洞存在的直接“视觉”证据，验证了1915年爱因斯坦的伟大预言。一种理论认为，整个宇宙很可能是个黑洞，如今可观测宇宙的范围膨胀到了半径465亿光年的规模，也就是说，我们的宇宙就像一个直径930亿光年的球体。黑洞的质量M和半径R的关系满足史瓦西半径公式 (其中c为光速，其值为c=3×108m/s，G为引力常量，其值为6.67×10-11N·m2/kg2)则，由此可估算出宇宙的总质量的数量级约为（　　）
A．1054kg B．1044kg C．1034kg D．1024kg
15．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．卡文迪许利用扭秤实验测出了万有引力常量G的大小
C．由可知，当r趋近于零时，万有引力趋于无穷大
D．由开普勒第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
二、填空题（共4题）
16．牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做________；卡文迪什利用________实验测出了引力常量．
17．万有引力定律的内容:自然界中任何两个物体都相互______，引力的方向在______，引力的大小与______成正比、与它们之间距离r的二次方成______比。
18．某科学家估测一个密度约为1.5×103kg/m3的液态星球是否存在，他的主要依据之一就是它的自转周期，假若它存在，其自转周期最小值约为_____s．（结果保留一位有效数字）
19．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上，宇宙飞船上备有以下实验仪器：
A．弹簧测力计一个
B．精确秒表一只
C．天平一台（附砝码一套）
D．物体一个
为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行一次测量，依据测量数据可以求出M和R（已知引力常量为G）。
(1)绕行时测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为________。
(2)着陆后测量所用的仪器为________（用仪器的字母序号表示），所测物理量为______________________。用测量数据求该行星质量M＝________，用测量数据求该星球半径R＝________。
三、综合题（共4题）
20．若有一艘宇宙飞船在一行星表面绕行星做匀速圆周运动，其运动周期为T，引力常量为G，请推导该行星的平均密度的表达式（用G、T表示）。
21．人类发射的空间探测器进入某行星的引力范围后，绕该行星做匀速圆周运动，已知该行星的半径为R，探测器运行轨道在其表面上空高为h处，运行周期为T，引力常量为G。求：
（1）探测器的线速度大小；
（2）该行星的质量；
（3）该行星的平均密度.
22．宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h（h远小于星球半径）处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，该星球为密度均匀的球体，引力常量为G。
（1）若该星球的半径为R，忽略星球的自转，求该星球的密度；
（2）若该星球的半径为R，有一颗卫星在距该星球表面高度为H处的圆轨道上绕该星球做匀速圆周运动，求该卫星的线速度大小。
23．嫦娥五号是我国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。2020年11月29日，嫦娥五号从椭圆环月轨道变轨为圆形环月轨道，环月轨道对应的周期为T，离月面高度为h，如图所示。已知月球半径为R，万有引力常量为G。
(1)求月球的质量M；
(2)求月球表面的重力加速度大小g；
(3)假设未来的你是宇航员，登陆月球后，要测量月球表面的重力加速度，请简要写出一种测量方案。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．D
3．A
4．C
5．D
6．A
7．C
8．C
9．B
10．C
11．C
12．B
13．D
14．A
15．B
16． 万有引力 扭秤
17． 吸引 两物体的连线上 两物体的质量乘积 反
18．1×104s
19． B 周期T ACD 物体质量m、重力F
20．
21．(1) ；(2) ；(3)
22．（1）；（2）
23．(1)；(2)；
例如：用弹簧测力计测出一个质量为m的钩码的重力G，则月球表面的重力加速度；在距月球表面高h处，由静止释放一个小钢球，测出其运动时间t，则月球表面的重力加速度；在月球表面某一高度释放手机，利用手机内的加速度传感器测月球表面的重力加速度。
答案第1页，共2页