4.2万有引力定律是怎样发现的基础巩固（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2万有引力定律是怎样发现的基础巩固（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 242.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-05 16:14:39 | ||
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文档简介
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）
1．2021年2月15日，火星探测任务天问一号探测器成功发射，通过数次轨道调整，顺利进入大椭圆环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星。关于探测器绕火星在椭圆轨道上的运动，忽略一切阻力以及其他卫星和天体的作用，下列说法正确的是（ ）
A．在椭圆长轴的两端点受到的万有引力大小相等
B．在距火星最近点的速度最大、在最远点的速度最小
C．在椭圆上运动到不同的位置时，探测器受到火星的万有引力大小不可能相等
D．在椭圆上不同的位置时，速度大小不可能相等
2．北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS．北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成．空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星．地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站．下列说法符合史实的是
A．牛顿发现了行星的运动规律
B．开普勒发现了万有引力定律
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．牛顿发现了海王星和冥王星
3．牛顿在发现万有引力定律的过程中，没有用到的规律和结论是（ ）
A．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数
B．牛顿第二定律
C．牛顿第三定律
D．开普勒的研究成果
4．对于万有引力定律的表达式，下面说法正确的是（ ）
A．公式中G为引力常量，它的大小首先是由牛顿测出来的
B．当r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C．m1、m2受到的万有引力大小总是相等的
D．不能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
5．两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（ ）
A． B．
C． D．
6．利用下列哪组数据及万有引力常量G，可以计算出地球质量的是（ ）
A．地球绕太阳公转的周期及地球绕太阳公转的轨道半径
B．月球绕地球运行的周期及月球绕地球运行的轨道半径
C．放在赤道上的物体随地球自转的速度及运行周期
D．神舟七号绕地球运行的周期及地球的半径
7．如有两艘轮船，质量都是1.0×107 kg，相距10 km，已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，则它们之间的万有引力的大小为（ ）
A．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略
B．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略
C．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略
D．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略
8．物理学的发展丰富了人类对世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了生产的繁荣与人类文明的进步，下列说法中正确的是（ ）
A．哥白尼通过对行星观测计算，提出了行星运动三大定律
B．伽利略用“月—地”检验证实了万有引力定律的正确性
C．牛顿发现了万用引力定律被称为“测出地球质量的人”
D．1846年，科学家根据万有引力定律的计算在预计位置观测到海王星，确立了万有引力定律的地位
9．关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是（ ）
A．卡文迪许测出了万有引力常量，从而使牛顿被称为“第一位称量地球的人”
B．万有引力定律中的比例系数G，与中心天体质量有关
C．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
D．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
10．在人类历史发展的长河中，围绕万有引力的研究，物理学家们经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（ ）
A．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
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．卡文迪什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
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
11．假设某星球可视为质量分布均匀的球体。已知该星球表面两极处的重力加速度大小为，贴近该星球表面飞行的卫星的运行周期为84分钟，该星球的自转周期为24小时，试估算一质量为的钢琴静止在该星球赤道上随该星球自转所需要的向心力约为（ ）
A． B． C． D．
12．2020年12月17日凌晨，“嫦娥五号”月球探测器载着月球土壤顺利返回地球。探测器在降落到月球上之前绕月球表面运行一周的时间为，已知引力常量为G，月球的半径为R，月球可看成质量分布均匀的球体，不考虑月球自转的影响。下列分析正确的是（ ）
A．月球的密度为
B．探测器携带月球土壤离开月球和火箭一起加速上升时，探测器（含月球土壤）的质量增大
C．若探测器在被月球捕获之前绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则该探测器运动一周的时间为
D．若将一石子从距月球表面的高度为h处由静止释放，则从石子刚释放到下落至月球表面上用时为
13．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．可看作质点的两物体间的引力可用计算
C．由可知，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，万有引力非常大
D．引力常量的大小首先是由安培测出来的，且等于6.67×10－11N·m2 / kg2
14．嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月。若该卫星在某次变轨前，在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为T。若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则（ ）
A．“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为
B．物体在月球表面自由下落的加速度大小为
C．在月球上发射月球卫星的最小发射速度为
D．月球的平均密度为
15．下列说法正确的是（ ）
A．开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
B．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是圆
C．在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量
D．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的
二、填空题（共4题）
16．（1）在推导太阳与行星的引力公式时，用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律( )
（2）万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间。( )
（3）牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量。( )
（4）公式中G是比例系数，与太阳、行星都没关系。( )
（5）质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大。( )
（6）由于太阳质量大，太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力。( )
17．对太阳系的行星，由公式，，可以得到F＝__________，这个式子表明太阳对不同行星的引力，与________成正比，与________成反比。
18．2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号”上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为r，月球的质量为M，万有引力常量为G，则在向上起飞阶段样品的惯性___________（选填“增大”、 “不变”和“减小”），上升器在此环月轨道上运行周期为___________。
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）
20．2020年12月1日，嫦娥五号探测器的着陆历经主动减速、悬停避障、缓速下降和自由下落等阶段，已知探测器自由下落5m后落到月球表面，月球表面重力加速度为，月球半径，探测器总质量为，求：
（1）探测器悬停时发动机的推力多大；
（2）探测器落到月面时的速度大小；
（3）探测器绕月球表面飞行的环绕速度。
21．已知地球质量为6.0×1024 m，月球质量为7.3×1022kg，地球和月球之间的距离为3.8×108 m．求：
（1）地球对月球的万有引力为多大？
（2）如果把月球围绕地球运转近似看成匀速圆周运动，月球的向心加速度和线速度各为多大？（万有引力常量G=6.67×10﹣11 N m2/kg2）
22．我国科学家正在研究设计返回式月球软着陆器，计划在2030年前后实现航天员登月，对月球进行科学探测。宇航员在月球上着陆后，以初速度竖直向上抛出一个小球，经时间t落回手中，已知月球半径为R，万有引力常量为G。
（1）试求月球的质量M；
（2）宇航员着陆后，发射了一颗绕月球表面做匀速圆周运动的卫星，周期为T，试求月球的平均密度。
23．地球为太阳系中由内及外的第三颗行星，已知地球可以看成是质量均匀的球体，半径为R，密度为ρ，太阳的质量为地球质量的n倍。地球绕太阳的运动可以近似看成是匀速圆周运动，运动的半径为L。已知引力常量为G，球体的体积公式为，求∶
（1）太阳与地球间的万有引力大小；
（2）地球绕太阳公转的周期。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．C
3．A
4．C
5．A
6．B
7．A
8．D
9．D
10．C
11．A
12．D
13．B
14．B
15．C
16． 对 对 错 对 错 错
17． 行星的质量 行星和太阳距离的二次方
18． 不变
19． B 周期T ACD 物体质量m、重力F
20．（1）6400N；（2）；（3）
21．（1）2.0×1026N；（2）2.7×103m/s2；1.0×106m/s
22．（1）（2）
23．（1） ；（2）
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．2021年2月15日，火星探测任务天问一号探测器成功发射，通过数次轨道调整，顺利进入大椭圆环火轨道，成为中国第一颗人造火星卫星。关于探测器绕火星在椭圆轨道上的运动，忽略一切阻力以及其他卫星和天体的作用，下列说法正确的是（ ）
A．在椭圆长轴的两端点受到的万有引力大小相等
B．在距火星最近点的速度最大、在最远点的速度最小
C．在椭圆上运动到不同的位置时，探测器受到火星的万有引力大小不可能相等
D．在椭圆上不同的位置时，速度大小不可能相等
2．北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS．北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成．空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星．地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站．下列说法符合史实的是
A．牛顿发现了行星的运动规律
B．开普勒发现了万有引力定律
C．卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量
D．牛顿发现了海王星和冥王星
3．牛顿在发现万有引力定律的过程中，没有用到的规律和结论是（ ）
A．卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数
B．牛顿第二定律
C．牛顿第三定律
D．开普勒的研究成果
4．对于万有引力定律的表达式，下面说法正确的是（ ）
A．公式中G为引力常量，它的大小首先是由牛顿测出来的
B．当r趋于零时，万有引力趋于无穷大
C．m1、m2受到的万有引力大小总是相等的
D．不能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
5．两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（ ）
A． B．
C． D．
6．利用下列哪组数据及万有引力常量G，可以计算出地球质量的是（ ）
A．地球绕太阳公转的周期及地球绕太阳公转的轨道半径
B．月球绕地球运行的周期及月球绕地球运行的轨道半径
C．放在赤道上的物体随地球自转的速度及运行周期
D．神舟七号绕地球运行的周期及地球的半径
7．如有两艘轮船，质量都是1.0×107 kg，相距10 km，已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2，则它们之间的万有引力的大小为（ ）
A．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略
B．6.67×10-5 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略
C．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力可忽略
D．6.67×106 N，相比于船自身的重力，该引力不能忽略
8．物理学的发展丰富了人类对世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了生产的繁荣与人类文明的进步，下列说法中正确的是（ ）
A．哥白尼通过对行星观测计算，提出了行星运动三大定律
B．伽利略用“月—地”检验证实了万有引力定律的正确性
C．牛顿发现了万用引力定律被称为“测出地球质量的人”
D．1846年，科学家根据万有引力定律的计算在预计位置观测到海王星，确立了万有引力定律的地位
9．关于物理科学史或行星的运动，下列说法正确的是（ ）
A．卡文迪许测出了万有引力常量，从而使牛顿被称为“第一位称量地球的人”
B．万有引力定律中的比例系数G，与中心天体质量有关
C．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
D．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
10．在人类历史发展的长河中，围绕万有引力的研究，物理学家们经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（ ）
A．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
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．卡文迪什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
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
11．假设某星球可视为质量分布均匀的球体。已知该星球表面两极处的重力加速度大小为，贴近该星球表面飞行的卫星的运行周期为84分钟，该星球的自转周期为24小时，试估算一质量为的钢琴静止在该星球赤道上随该星球自转所需要的向心力约为（ ）
A． B． C． D．
12．2020年12月17日凌晨，“嫦娥五号”月球探测器载着月球土壤顺利返回地球。探测器在降落到月球上之前绕月球表面运行一周的时间为，已知引力常量为G，月球的半径为R，月球可看成质量分布均匀的球体，不考虑月球自转的影响。下列分析正确的是（ ）
A．月球的密度为
B．探测器携带月球土壤离开月球和火箭一起加速上升时，探测器（含月球土壤）的质量增大
C．若探测器在被月球捕获之前绕地球做半径为r的匀速圆周运动，则该探测器运动一周的时间为
D．若将一石子从距月球表面的高度为h处由静止释放，则从石子刚释放到下落至月球表面上用时为
13．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不可能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．可看作质点的两物体间的引力可用计算
C．由可知，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，万有引力非常大
D．引力常量的大小首先是由安培测出来的，且等于6.67×10－11N·m2 / kg2
14．嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月。若该卫星在某次变轨前，在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为T。若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则（ ）
A．“嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为
B．物体在月球表面自由下落的加速度大小为
C．在月球上发射月球卫星的最小发射速度为
D．月球的平均密度为
15．下列说法正确的是（ ）
A．开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动
B．开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是圆
C．在由开普勒第三定律得出的表达式中，k是一个与中心天体有关的常量
D．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点受到太阳的万有引力大小是相同的
二、填空题（共4题）
16．（1）在推导太阳与行星的引力公式时，用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律( )
（2）万有引力不仅存在于天体之间，也存在于普通物体之间。( )
（3）牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量。( )
（4）公式中G是比例系数，与太阳、行星都没关系。( )
（5）质量一定的两个物体，若距离无限小，它们间的万有引力趋于无限大。( )
（6）由于太阳质量大，太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力。( )
17．对太阳系的行星，由公式，，可以得到F＝__________，这个式子表明太阳对不同行星的引力，与________成正比，与________成反比。
18．2020年12月3日，携带月球m=2kg样品的“嫦娥五号”上升器先完成月面竖直向上起飞，然后进入近圆形的环月轨道。设此环月轨道半径为r，月球的质量为M，万有引力常量为G，则在向上起飞阶段样品的惯性___________（选填“增大”、 “不变”和“减小”），上升器在此环月轨道上运行周期为___________。
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）
20．2020年12月1日，嫦娥五号探测器的着陆历经主动减速、悬停避障、缓速下降和自由下落等阶段，已知探测器自由下落5m后落到月球表面，月球表面重力加速度为，月球半径，探测器总质量为，求：
（1）探测器悬停时发动机的推力多大；
（2）探测器落到月面时的速度大小；
（3）探测器绕月球表面飞行的环绕速度。
21．已知地球质量为6.0×1024 m，月球质量为7.3×1022kg，地球和月球之间的距离为3.8×108 m．求：
（1）地球对月球的万有引力为多大？
（2）如果把月球围绕地球运转近似看成匀速圆周运动，月球的向心加速度和线速度各为多大？（万有引力常量G=6.67×10﹣11 N m2/kg2）
22．我国科学家正在研究设计返回式月球软着陆器，计划在2030年前后实现航天员登月，对月球进行科学探测。宇航员在月球上着陆后，以初速度竖直向上抛出一个小球，经时间t落回手中，已知月球半径为R，万有引力常量为G。
（1）试求月球的质量M；
（2）宇航员着陆后，发射了一颗绕月球表面做匀速圆周运动的卫星，周期为T，试求月球的平均密度。
23．地球为太阳系中由内及外的第三颗行星，已知地球可以看成是质量均匀的球体，半径为R，密度为ρ，太阳的质量为地球质量的n倍。地球绕太阳的运动可以近似看成是匀速圆周运动，运动的半径为L。已知引力常量为G，球体的体积公式为，求∶
（1）太阳与地球间的万有引力大小；
（2）地球绕太阳公转的周期。
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参考答案：
1．B
2．C
3．A
4．C
5．A
6．B
7．A
8．D
9．D
10．C
11．A
12．D
13．B
14．B
15．C
16． 对 对 错 对 错 错
17． 行星的质量 行星和太阳距离的二次方
18． 不变
19． B 周期T ACD 物体质量m、重力F
20．（1）6400N；（2）；（3）
21．（1）2.0×1026N；（2）2.7×103m/s2；1.0×106m/s
22．（1）（2）
23．（1） ；（2）
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