人教版必修第二册 7.2 万有引力定律
一、单选题
1.关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,它是由实验测得的而不是人为规定的
B.当两个物体间的距离R趋近于零时,万有引力趋近无限大
C.M和m受到的引力总是大小相等,而与M和m的大小无关
D.M和m受到的引力总是大小相等,方向相反,是一对平衡力
2.下列说法中正确的是( )
A.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对作用力与反作用力
B.根据表达式可知,当r趋近于零时,万有引力趋近于无穷大
C.牛顿发现了万有引力定律,并测出了引力常量G
D.开普勒第三定律得出的表达式,其中k是一个与中心天体无关的常量
3.以下说法正确的是( )
A.牛顿在前人研究基础上总结出万有引力定律,并计算出了引力常量
B.月—地检验表明地面物体和月球受地球的引力与太阳、行星间的引力遵从相同的规律
C.英国物理学家卡文迪什测出引力常量,并直接测出了地球的质量
D.德国天文学家开普勒对他的导师第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出万有引力定律
4.如图所示,质量分布均匀的两球最近处相距为球的质量为 半径为,球的质量为,半径为,则两球间的万有引力大小为( )
A. B. C. D.
5.在人类对行星运动规律的认识过程,开普勒作出了划时代的贡献。对开普勒行星运动定律的理解,下列说法中正确的是( )
A.牛顿发现万有引力定律后,开普勒整理牛顿的观测数据,发现了行星运动规律
B.此定律不仅适用于行星绕太阳运动,也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动
C.由开普勒第三定律,月亮围绕地球运动的值与人造卫星围绕地球运动的不相同
D.行星绕太阳做椭圆轨道运动时,线速度方向时刻在变,但大小始终不变
6.下列说法中错误的是( )
A.英国物理学家卡文迪许通过实验推算出了引力常量的值
B.“日心说”由波兰科学家哥白尼提出
C.笛卡尔发现了万有引力定律
D.德国天文学家开普勒提出了行星运动三大定律
7.在如图所示的3个力学实验中,运用共同的物理方法是( )
A.理想模型的方法 B.微小量放大的方法
C.对称的方法 D.类比的方法
8.关于天体运动的规律和万有引力的发现历程中,下列说法正确的是( )
A.行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越大
B.两物体间的距离趋近于零时,万有引力趋近于无穷大
C.卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值
D.只有天体之间才存在万有引力
9.两个质量均匀的球体相距较远的距离,它们之间的万有引力为。若它们的质量不变、距离减小为原来的倍,则它们间的万有引力为( )
A. B.
C. D.
10.一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.
11.关于行星对太阳的引力,下列说法正确的是( )
A.行星对太阳的引力提供了行星做匀速圆周运动的向心力
B.行星对太阳的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离成反比
C.太阳对行星的引力公式是由实验得出的
D.太阳对行星的引力公式是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的
12.假定“嫦娥五号”轨道舱绕月飞行时,轨道是贴近月球表面的圆形轨道。已知地球密度为月球密度的k倍,地球同步卫星的轨道半径为地球半径的n倍,则轨道舱绕月飞行的周期与地球同步卫星周期的比值为( )
A. B. C. D.
13.设地球是半径为R的均匀球体,质量为M,若把质量为m的物体放在地球的中心,则物体受到的地球的万有引力大小为( )
A.零 B.无穷大
C.G D.无法确定
14.物理学领域中具有普适性的一些常量,对物理学的发展有很大作用,引力常量G就是其中之一1798年,卡文迪什首次利用如图所示的装置,比较精确地测量出了引力常量。下列说法错误的是( )
A.引力常量不易测量的一个重要原因就是地面上普通物体间的引力太微小
B.月球上的引力常量等于地球上的引力常量
C.这个实验装置巧妙地利用放大原理,提高了测量精度
D.引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比,与两物体间距离的平方成正比
15.据报道,在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,设其质量为地球质量的k倍,其半径为地球半径的p倍,由此可推知该行星表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为( )
A. B. C. D.
二、填空题
16.月球的存在对地球产生了许多影响,比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的________影响而产生的,地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的________(填:高潮或低潮)点。
17.万有引力常量________,由万有引力定律可知,两个质量分别为50kg的人,相距20m时的万有引力为________。
18.万有引力定律是科学家_______总结前人研究的基础上提出的,定律提出100多年后,英国科学家_______巧妙地设计出装置,第一次比较精确地测出引力常量的数值.
三、解答题
19.尽管牛顿是伟大的物理学家,但他当时提出的万有引力定律却不能被所有人理解,甚至18世纪时有人画了一幅讽刺万有引力定律的漫画。从这一事件出发,谈谈对科学探索过程的认识。
20.(1)设两名同学的质量均为50kg,估算这两位同学相距100m时他们间的万有引力的大小.
(2)已知地球的质量为,地球半径为6371km,估算其中一位同学和地球之间的万有引力的大小.
(3)已知地球表面的重力加速度为,则其中一位同学所受重力是多大?比较万有引力和重力的大小并作出解释.
21.两个质量均为50kg的同学相距50cm时,他们之间的万有引力为多大?由万有引力引起的加速度为多大?
22.(1)是什么原因使行星绕太阳运动?
(2)在推导太阳与行星间的引力时,我们对行星的运动是怎么简化处理的?用了哪些知识?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】
A.公式中的G为引力常量,它是卡文迪许通过扭秤实验测得的,故A正确;
B.万有引力定律公式适用于质点间的万有引力,当距离R趋近于0时,公式不再适用,故B错误;
C.两个物体之间的万有引力是属于相互作用力,所以总是大小相等,但却与它们的质量乘积有关,故C错误;
D.M和m受到的引力总是大小相等,方向相反,分别作用在M和m上,故不是一对平衡力,故D错误。
故选A。
2.A
【详解】
A.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对作用力与反作用力,选项A正确;
B.根据表达式
可知,当r趋近于零时,万有引力定律不再适用,选项B错误;
C.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许测出了引力常量G,选项C错误;
D.开普勒第三定律得出的表达式
其中k是一个与中心天体有关的常量,选项D错误。
故选A。
3.B
【详解】
A.牛顿在前人研究基础上总结出万有引力定律,卡文迪许测出了引力常量,所以A错误;
B.月—地检验表明地面物体和月球受地球的引力与太阳、行星间的引力遵从相同的规律,所以B正确;
C.英国物理学家卡文迪什测出引力常量,并间接测出了地球的质量,所以C错误;
D.德国天文学家开普勒对他的导师第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出开普勒三大定律,所以D错误;
故选B。
4.D
【详解】
两球球心间的距离为
则两球间的万有引力
故选D。
5.B
【详解】
A.在开普勒发现了行星的运行规律后,牛顿才发现万有引力定律,开普勒整理第谷的观测数据后,发现了行星运动的规律,A错误;
B.开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动,还适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动, B正确;
C.公式中的k值由中心天体决定,所以月亮和人造卫星围绕地球运动的值相同 C错误;
D.由开普勒第二定律可知,日星连线相同时间内扫过面积相等,行星绕太阳在椭圆轨道上运动时,线速度大小在变化,越靠近太阳,线速度越大,反之,则越小,D错误。
故选B。
6.C
【详解】
A.英国物理学家卡文迪许通过实验推算出了引力常量的值,A正确;
B.“日心说”由波兰科学家哥白尼提出,B正确;
C.牛顿发现了万有引力定律,C错误;
D.德国天文学家开普勒提出了行星运动三大定律,D正确。
故选C。
7.B
【详解】
图1和图3实验都利用入射光线不变时,当入射角改变α时,反射角改变2α的原理,把微小形变通过反射光线在屏上的光斑移动显示出来,采用微小量放大的方法。图2中,用手压琉璃瓶,琉璃瓶发生微小的变形,体积减小,由于管子很细,管中水位发生明显上升,即通过细管将瓶子的形变显示出来,采用的也是微小量放大的方法。
故选B。
8.C
【详解】
A.根据开普勒第二定律可知,行星在椭圆轨道上运行速率是变化的,离太阳越远,运行速率越小,选项A错误;
B.两物体间的距离趋近于零时,万有引力定律不再适用,选项B错误;
C.卡文迪许首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值,选项C正确;
D.任何两个物体之间,包括大到天体之间,小到微观粒子之间都存在万有引力,选项D错误。
故选C。
9.C
【详解】
根据万有引力公式
距离减小为原来的一半,则力变为原来的4倍,即
故选C。
10.A
【详解】
根据万有引力定律,地球对卫星的万有引力为
故选A。
11.D
【详解】
A.行星做匀速圆周运动的向心力由太阳对行星的引力提供,故A错误;
B.太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比,与行星和太阳间的距离二次方成反比,故B错误;
CD.太阳对行星的引力公式不是由实验得到的,是由开普勒定律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的,故C错误,D正确。
故选D。
12.A
【详解】
根据万有引力充当向心力,设地球的半径为R,月球的半径为r,对地球同步卫星
对月球轨道舱
地球质量M1和月球质量M2分别为
联立可得轨道舱飞行的周期T2与地球同步卫星的周期T1的比值
故选A。
13.A
【详解】
将一质量为m的物体放在地球的球心处,地球各部分对物体都有万有引力,物体各个方向受到的引力都平衡抵消,其合力为零,即此物体受到地球的万有引力大小为零。
故选A。
14.D
【详解】
A.引力常量不易测量的一个重要原因就是地面上普通物体间的引力太微小,选项A正确,不符合题意;
B.引力常数是固定不变的量,与在月球上还是地球上无关,选项B正确,不符合题意;
C.这个实验装置巧妙地利用放大原理,提高了测量精度,选项C正确,不符合题意;
D.引力常量G的大小为定值,与两物体质量的乘积以及两物体间距离的平方无关,选项D错误,符合题意。
故选D。
15.B
【详解】
由天体表面上的物体所受到的重力近似等于万有引力,即
mg=G
可得
g地=G,g星=G
所以有
=·=
选项B正确。
故选B。
16. 引力 高潮
【详解】
[1][2].月球的存在对地球产生了许多影响,比如潮汐现象主要就是由于月球对地球的引力影响而产生的,地球上离月球最近和最远的两个点形成了潮汐现象的高潮点。
17.
【详解】
[1]国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是:kg、m、N,根据牛顿的万有引力定律得到G的单位是。
[2]两个质量分别为50kg的人,相距20m时的万有引力
18. 牛顿 卡文迪许
【详解】
[1][2].万有引力定律是科学家牛顿总结前人研究的基础上提出的,定律提出100多年后,英国科学家卡文迪许巧妙地设计出装置,第一次比较精确地测出引力常量的数值.
19.见解析
【详解】
什么是“科学”呢?通常科学指近代科学,一般把伽利略的研究工作和他对实证方法的确立,看作是现代科学诞生的标志。科学原来指的是自然科学,上世纪九十年代联合国教科文组织重新明确了科学的范围。按照联合国教科文组织给出的定义,科学包括自然科学和社会科学。
人类自古以来,就在大自然中进化、生存和发展。人类对自身生命的奥妙,以及对绚丽多彩而又复杂多变的自然界,不断地在进行探索,不断地用不同的方式进行解释,包括用诗歌、绘画、舞蹈等艺术形式,用哲学、宗教和各种假说等。但是,科学的解释与它们不同。科学的语言是基于实证的,有推理和经过归纳的,科学上力求用定量而简明朴素的语言来描述事实,表达概念和规律。
科学是什么?就是不停的发现,也就是不停的推翻前人说的话做的事。科学就是不相信,什么都不相信。科学也有错的时候,一次实验错,能就让一个人一生的研究走向下坡路,也让社会对某一事物有错误的认识。发现,一次发现,可能让几千年的认识全部改变。所以我觉得这门课程真的很有意义。
20.(1);(2);(3)490N,万有引力比重力大,原因是地球表面的物体所受万有引力可分解为重力和物体自转所需的向心力
【详解】
(1)根据
(2)根据
(3)根据
万有引力比重力大,原因是地球表面的物体所受万有引力可分解为重力和物体自转所需的向心力。
21.
【详解】
根据万有引力定律有:
;
根据牛顿第二定律F=ma有:
22.见详解
【详解】
(1)太阳对行星的引力使行星绕太阳运动;(2)将行星绕太阳的椭圆运动看成匀速圆周运动。在推导过程中,用到了向心力公式、开普勒第三定律及牛顿运动定律。
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