第三章 万有引力定律 测试题（word版含答案）

第三章《万有引力定律》测试题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．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，即黑洞的第二宇宙速度大于光速(光速为c)。某研究人员发现了一个异常小的黑洞，其质量只有太阳的4倍。已知太阳的质量为ms，太阳半径为Rs，引力常量为G，第二宇宙速度是第一宇宙速度的倍。则该黑洞的半径最大是（ ）
A． B． C． D．
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．太阳系第2752号小行星被命名为吴健雄星，其半径为16km。若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。已知地球半径R=6400km，地球的第一宇宙速度大小为v1，这个小行星第一宇宙速度大小为v2，则v1∶v2为（　　）
A．20 B．40 C．400 D．1600
4．下列说法正确的是（　　）
A．电梯加速上升时，里面的人处于失重状态
B．电梯加速下降时，里面的人处于超重状态
C．航天员翟志刚、王亚平、叶光富在天和核心舱内处于失重状态
D．航天员翟志刚、王亚平、叶光富在天和核心舱内处于超重状态
5．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（　　）
A．卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
B．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
C．开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了万有引力定律
D．伽利略利用“地—月系统”验证了万有引力定律的正确性，使得万有引力定律得到了推广和更广泛的应用
6．据报道，中国空间站分别在2021年7月1日和10月21日进行两次机动变轨，原因是空间站受到美国星链卫星靠近的威胁，触发了空间站的“紧急避碰”的指令，改变轨道以回避正在接近的卫星。正常运行时，星链卫星的轨道高度是在到之间，而中国空间站的在轨高度是。已知地球半径为，引力常量为。下列判断正确的是（　　）
A．中国空间站的向心力大于星链卫星的向心力
B．中国空间站的运行周期小于星链卫星的运行周期
C．中国空间站如果机动变轨到更高轨道需使空间站减速
D．由题目所给数据可以计算出地球的密度
7．科学家发现太阳绕银河系中心O处的“黑洞”做圆周运动（可视为做匀速圆周运动），转一圈大概需要2.2亿年，这个时间被称为银河年，而地球绕太阳转动一圈（可视为做匀速圆周运动）仅需要1年。另一恒星S也绕O处做匀速圆周运动，周期约为16年，已知O处离太阳的距离约为2.6万光年，太阳到地球的距离为光年，引力常量为G，根据题给信息可以推断出（　　）
A．恒星S的线速度小于太阳的 B．“黑洞”与地球间的质量关系
C．恒星S与太阳间的质量关系 D．恒星S和太阳的向心加速度之比
8．2017年6月19日长征三号火箭发射同步卫星中星9A时出现异常，卫星没有进入预定的静止轨道。通过我国研究人员的努力，经过10次轨道调整，终于在7月5日将中星9A卫星成功定点于东经101.4°的静止轨道，完成“太空自救”。如图所示是卫星自救过程的简化示意图，近地轨道和静止轨道是圆轨道，异常轨道和转移轨道是椭圆轨道，P、Q、S三点与地球中心共线，P、Q两点是转移轨道的远地点和近地点，近似认为P、Q间的距离为地球半径R的8倍，则下列说法正确的是（　　）
A．静止轨道与地球赤道平面可以不重合
B．卫星在静止轨道上经过S点与在转移轨道上经过P点的加速度相同
C．卫星在异常轨道上经过Q点速率大于在静止轨道上经过S点的速率
D．卫星在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比约为1∶4
9．科学家发现，距离地球2764光年的宇宙空间存在适合生命居住的双星系统。假设构成双星系统的恒星a、b距离其他天体很远，它们都绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动。其中恒星a不断吸附宇宙中的尘埃而使得质量缓慢增大，恒星b的质量和二者之间距离均保持不变，两恒星均可视为质量分布均匀的球体，则下列说法正确的是（　　）
A．恒星b的加速度大小缓慢增大
B．恒星b的线速度大小缓慢减小
C．恒星a的角速度大小缓慢减小
D．恒星a的轨道半径缓慢增大
10．宇宙中两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称为双星系统。设某双星系统A、B绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示，，则（　　）
A．星球A受到的引力一定大于星球B受到的引力
B．星球A的向心加速度一定小于星球B的向心加速度
C．星球A的角速度一定大于星球B的角速度
D．星球A的质量一定小于星球B的质量
11．小行星带，是位于火星和木星轨道之间的小行星的密集区域，在太阳系中除了九颗大行星以外，还有成千上万颗我们肉眼看不到的小天体，它们沿着椭圆形的轨道不停地围绕太阳公转。如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　）
A．若知道某一小行星绕太阳运转的周期和轨道半径可求出太阳的质量
B．若知道地球和某一小行星绕太阳运转的轨道半径，可求出该小行星的质量
C．小行星带内侧小行星的向心加速度值小于外侧小行星的向心加速度值
D．在相同时间内，地球和太阳连线扫过的面积比内侧小行星和太阳连线扫过的面积要小
二、填空题
12．行星运动的近似处理
行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说：
（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。
（2）行星绕太阳做_______。
（3）所有行星_____的三次方跟它的公转周期T的二次方的_____，即。
13．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）
14．月球的质量为m，绕地球做匀速圆周运动的周期为T，轨道半径为r，已知引力常量为G，则月球受到地球的引力F=______；地球的质量M=______。
15．一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做匀速圆周运动，绕行n圈，所用时间为t，着陆行星后，用天平测得一物体质量为m，用弹簧测力计测得其重力为F，已知万有引力常量为：
（1）宇宙飞船做匀速圆周运动时的周期为______；
（2）该行星表面的重力加速度为______；
（3）该行星质量______，用测量数据求该星球半径______。
16．火星的球半径是地球半径的，火星质量是地球质量的，忽略火星的自转，如果地球上质量为60kg的人到火星上去，则此人在火星表面的质量是______ kg，所受的重力是______ N；在火星表面由于火星的引力产生的加速度是______ (取)
三、解答题
17．两个质量均为50kg的人，相距100m，则他们之间的相互吸引力约为多少？（引力常数为G=6.67×10-11N·m2/kg2，重力加速度为g取9.8m/s2）
18．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？
19．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为多少小时？
20．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
2．B
3．C
4．C
5．A
6．B
7．D
8．C
9．A
10．D
11．D
12． 圆心 匀速圆周 轨道半径r 比值都相等
13． 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
14．
15．
16． 60 240 4
17．1.67×10-11N
18．1.334×10-10N；1.334×10-8m/s2
19．
20．
答案第1页，共2页
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