第3章　万有引力定律 分层作业13　万有引力定律的应用--2025粤教版高中物理必修第二册同步练习题

中小学教育资源及组卷应用平台
2025粤教版高中物理必修第二册
分层作业13　万有引力定律的应用
A组 必备知识基础练
题组一　万有引力与重力的关系
1.由于地球的自转,地球表面的物体会产生向心加速度,下列说法正确的是(　　)
A.在地球表面各处的向心加速度都指向地心
B.地球极点上的物体的重力加速度最小
C.赤道上物体的向心加速度最大
D.赤道上物体的重力加速度最大
2.(2024江苏徐州期中)某同学做自由落体实验.他将石块从19.6 m高处由静止释放,石块的落地时间不到2 s.该同学可能是在以下哪个地方做实验 (已知北京的重力加速度为9.801 m/s2)(　　)
A.北极 B.赤道
C.广州 D.上海
题组二　天体表面的重力加速度
3.物体在月球表面的重力加速度是在地球表面的重力加速度的,这说明了(　　)
A.地球半径是月球半径的6倍
B.物体在月球表面的重力是其在地球表面的重力的
C.地球质量是月球质量的6倍
D.月球吸引地球的力是地球吸引月球的力的6倍
4.已知某星球的半径为R,该星球表面处的重力加速度大小为g,不考虑星球的自转,则距离该星球表面高度为3R处的重力加速度大小为(　　)
A.g B.g
C.g D.g
题组三　天体的质量和密度
5.(2024广东清远检测)若太阳质量为M,某行星绕太阳公转周期为T,轨道可视为半径为r的圆.已知引力常量为G,则描述该行星运动的上述物理量满足 (　　)
A.GM= B.GM=
C.GM= D.GM=
6.(2024辽宁沈阳检测)如果金星的公转周期为T,自转周期为T',半径为R,金星到太阳的距离为r,引力常量为G,则(　　)
A.金星质量为
B.金星质量为
C.太阳质量为
D.太阳质量为
7.一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行,要测定该行星的密度,仅仅需要(　　)
A.测定飞船的运行周期
B.测定飞船的环绕半径
C.测定行星的体积
D.测定飞船的运行速度
B组 关键能力提升练
8.若用弹簧测力计在月球表面测得质量为m的物块所受重力为F,已知月球的半径为R,引力常量为G,月球的自转周期为T,则月球的质量约为(　　)
A. B.
C. D.
9.(2024广东肇庆检测)我国发射的“嫦娥五号”月球探测器靠近月球后,在月球表面附近的圆轨道上绕月球运行,经观测可知,探测器每经过时间t通过的弧长相等,且弧长对应的圆心角为θ,如图所示.若将月球看作质量分布均匀的球体,已知引力常量为G,由上述已知条件可以求出(　　)
A.月球的质量
B.月球的半径
C.月球的密度
D.月球表面的重力加速度
10.(多选)某人用弹簧测力计在北极的地面称量质量为m的物体时,示数是F1;若在北极上空距地面高为h处称量,示数为F2;若在赤道表面称量,示数为F3;若在空间站中称量,示数为F4.已知地球的质量为M,地球的半径为R,自转周期为T,引力常量为G,下列说法正确的是(　　)
A.F1=
B.F2=F1
C.F3=F1-mR
D.F4=mR
11.(2024广东深圳高一检测)2023年1月9日6时0分,我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭,成功将实践二十三号卫星发射升空.假设实践二十三号卫星绕地球做匀速圆周运动,离地球表面的高度等于地球的半径R.已知地球表面处的重力加速度大小为g,引力常量为G,忽略地球的自转,求:
(1)地球的密度.
(2)卫星绕地球转动的线速度大小.
(3)卫星所在处的重力加速度大小.
C组 核心素养拔高练
12.某航天员在飞船起飞前测得自身连同航天服等随身装备共重840 N,在火箭发射阶段,发现当飞船随火箭以a=的加速度匀加速竖直上升到某位置时(其中g为地球表面处的重力加速度),其身体下方重力测试仪的示数为1 220 N.已知地球半径R=6 400 km.地球表面重力加速度g取10 m/s2.
(1)该位置处的重力加速度g'与地面处重力加速度g的比值是多少
(2)该位置距地球表面的高度h为多大
(3)地球的平均密度是多少
分层作业13　万有引力定律的应用
1.C　解析 除两极外,在地球表面各处一起绕地轴转动,向心加速度方向都是指向地轴且平行于赤道平面,A错误;地球自转时,各点绕地轴转动,具有相同的角速度,根据a=rω2,可知到地轴的距离越大,向心加速度越大,所以在赤道处的向心加速度最大,重力加速度最小,两极向心加速度最小,重力加速度最大,故C正确,B、D错误.
2.A　解析 石块做自由落体运动,有h=gt2,石块的落地时间不到2 s,可得当地的重力加速度g>9.8 m/s2,根据纬度越高,重力加速度越大,故该同学可能是在北极做实验,故选A.
3.B　解析 星球对表面物体的万有引力G=mg,可得重力加速度g=,物体在月球表面上的重力加速度为地球表面上的重力加速度的,但由于不知道它们质量间的具体关系,则无法求出半径关系,故A错误;由G重=mg可知,物体在月球表面受到的重力是在地球表面受到的重力的,故B正确;地球与月球半径不同,由于不知道它们半径间的具体关系,由g=无法求出质量关系,故C错误;月球吸引地球的力与地球吸引月球的力是作用力与反作用力,它们大小相等,故D错误.
4.D　解析 根据题意,由万有引力等于重力有=mg,=mg',解得g'=g,故选D.
5.A　解析 行星绕太阳做匀速圆周运动,太阳对行星的引力提供向心力,有G=mr,所以GM=,故选A.
6.C　解析 根据题目条件无法求出金星的质量,A、B错误;因为金星绕太阳公转,由万有引力提供向心力,有G=mr,可得太阳的质量为M=,C正确,D错误.
7.A　解析 取飞船为研究对象,由G=mR及M=πR3ρ,知ρ=,故选A.
8.B　解析 由题意可知F=mg,根据万有引力定律有G=mg,解得M=,故A错误,B正确;月球自转周期与自身质量无关,故C、D错误.
9.C　解析 依题意,探测器的角速度为ω=,探测器的轨道半径近似等于月球的半径,设为R,由万有引力提供向心力可得=mω2R,联立解得M=,题中月球半径未知,所以不能求出月球的质量,故A、B错误;月球的密度ρ=,可知密度的表达式均为已知量,故C正确;根据=mg,因为月球质量和半径均未知,所以不能求出月球表面的重力加速度,故D错误.
10.AC　解析 在北极地面,物体受到的万有引力等于物体的重力,即F1=,A正确;在北极上空高h处,物体受到的万有引力等于物体的重力,即F2=F1,B错误;在赤道上,物体随地球一起自转,有-F3=mR,则F3=F1-mR,C正确;在空间站中,物体处于完全失重状态,F4=0,D错误.
11.解析 (1)根据=mg有M=
地球的体积为V=πR3
可得地球的密度为ρ=.
(2)实践二十三号卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,有
=m
则v=
结合=mg
联立得v=.
(3)根据=mg1
可知g1=.
答案 (1)　(2)　(3)
12.解析 (1)飞船起飞前,对航天员受力分析有G=mg,得m=84 kg.
在h高度处对航天员受力分析,应用牛顿第二定律有F-mg'=ma,得.
(2)根据万有引力公式可知,在地面处有=mg
在h高度处有=mg'
联立解得h=0.02R=128 km.
(3)根据=mg可得
地球质量M=
地球的密度ρ=
代入数据得ρ=5.6×103 kg/m3.
答案 (1)　(2)128 km　(3)5.6×103 kg/m3
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)