第六章 万有引力与航天检测题（word版含解析）

人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天检测题（含解析)
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
评卷人
得分
一、单选题
1．北斗卫星导航系统（BDS）空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星（地球同步卫星）、27颗中轨道地球卫星、3颗其他卫星．其中有一颗中轨道地球卫星的周期为16小时，则该卫星与静止轨道卫星相比（ ）
A．轨道半径小 B．角速度小 C．线速度小 D．向心加速度小
2．第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是( )
A．开普勒 B．伽利略 C．牛顿 D．卡文迪许
3．发现行星运动三大定律的科学家是
A．牛顿 B．伽利略 C．卡文迪许 D．开普勒
4．下列说法中正确的有( )
A．kg、m、N都是国际单位制中的基本单位
B．伽利略通过理想斜面实验说明力是维持物体运动的原因
C．物理模型在物理学研究中起到了重要作用，其中“质点”“点电荷”等都是理想化模型
D．卡文迪许将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律并测出了引力常量G的数值
5．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其角速度大小为ω.假设宇航员登上该行星后在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体的重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为F0.已知引力常量为G，则这颗行星的质量为（ ）
A． B．
C． D．
6．下列说法正确的是(　　)
A．牛顿发现了万有引力定律，总结出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量
7．关于经典力学、狭义相对论和量子力学，下列说法中正确的是(　　)
A．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论
B．经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
C．经典力学只适用于宏观物体的运动，量子力学只适用于微观粒子的运动
D．不论是宏观物体，还是微观粒子，经典力学和量子力学都是适用的
8．如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（　　）
A．a、b、c 均可能是卫星轨道
B．卫星轨道只可能是 a
C．a、b 均可能是卫星轨道
D．b 可能是同步卫星的轨道
9．行星A和B都可看作均匀球体，其质量之比是2：1，半径之比是1：2，则两颗行星的第一宇宙速度之比为
A．2：1
B．1：2
C．1：1
D．4：1
10．下列有关物理知识的说法，正确的是（　　　）
A．伽利略发现了万有引力定律
B．地球同步卫星的发射速度介于11.2km/s与16.7km/s之间
C．卡文迪许用扭秤装置第一次测量出了引力常量
D．哥白尼发现了行星运动的三大规律，为人们解决行星运动学问题提供了依据
11．下列说法符合物理学史实的是
A．楞次发现了电磁感应现象
B．伽利略认为力不是维持物体运动的原因
C．安培发现了通电导线的周围存在磁场
D．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
12．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。以下有关物理学概念或物理学史说法正确的有（　　）
A．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方向始终为切线方向
B．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
C．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力恒量的数值
D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
13．下列说法不符合事实的是(? ? )
A．曲线运动一定是变速运动
B．卡文迪许第一次在实验室测出了万有引力常量
C．开普勒发现了万有引力定律
D．做匀速圆周运动的物体所受合外力不断变化
14．下列有关物理学家和物理学规律的发现，说法正确的是（?? ）
A．亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快
B．伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因
C．迪卡尔通过研究物体的运动规律，在牛顿第一定律的基础上提出了惯性定律
D．开普勒提出万有引力定律，并利用扭秤实验，巧妙地测出了万有引力常量
15．牛顿发现万有引力定律后，测出引力场量的科学家是（ ）
A．第谷
B．牛顿
C．开普勒
D．卡文迪许
16．下列说法符合史实的是(　　)
A．第谷在行星观测数据基础上发现了行星的运动规律
B．牛顿发现了万有引力定律并给出了万有引力常量的数值
C．卡文迪许首次在实验室里测出了万有引力常量
D．牛顿应用万有引力定律发现了海王星
17．牛顿时代的科学家们围绕天体之间引力的研究，经历了大量曲折而又闪烁智慧的科学实践。在万有引力定律的发现及其发展历程中，下列叙述不符合史实的是(　　)
A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律
B．牛顿首次在实验室中比较准确地得出了引力常量G的数值
C．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体
D．根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道
18．在物理学史上，测出万有引力常量G的科学家是（　　）
A．开普勒 B．伽利略 C．牛顿 D．卡文迪许
19．一颗小行星环绕太阳运动，其轨道半径是地球绕太阳做匀速圆周运动半径的4倍，则这颗行星的周期是　　
A．5年 B．6?年 C．7年 D．8年
20．如果真空中的光速为c=3.0×108 m/s，当一个物体的运动速度为v1=2.4×108 m/s时，质量为3 kg。当它的速度为1.8×108 m/s时，其质量是 （ ）
A．2.25 kg B．2.50 kg
C．3.00 kg D．2.10 kg
21．据新闻报导，“天宫二号”将于2016年秋季择机发射，其绕地球运行的轨道可近似看成是圆轨道.设每经过时间t，“天宫二号”通过的弧长为l，该弧长对应的圆心角为θ弧度.已知引力常量为G，则地球的质量是(　　)
A． B． C． D．
评卷人
得分
二、多选题
22．下列说法正确的是
A．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
B．肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，露珠呈现彩色是光的色散现象
C．利用紫外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情
D．照相机镜头上会镀一层膜，有时会在镜头前加一个偏振片，这样做都是为了增加光的透射强度
E. 火箭以接近光速的速度飞越地球，火箭上的人看到火箭的长度比地球上的人看到火的长
23．下列说法中正确的是
A．卡文迪许仅根据牛顿第三定律推出了行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系
B．开普勒整理第谷的观测数据，总结出“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆……”等三大行星运动定律
C．“月—地检验”表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律
D．引力常量G的大小是牛顿根据大量实验数据得出的
24．(多选)下列现象中能用牛顿的经典力学解释的是(　　)
A．高速公路上行驶的汽车
B．空气中下落的雨滴
C．原子核外电子绕核的转动
D．空气中漂浮的肥皂泡
25．在物理学的发展过程中，许多物理学家做出了贡献，他们的科学发现和所采用的科学方法推动了人类社会的进步。以下说法正确的是（ ）
A．牛顿利用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理，推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论
B．开普勒利用行星运行的规律，并通过月地检验，得出了万有引力定律
C．卡文迪许通过扭秤实验，测出了万有引力常量。这使用了微小形变放大方法
D．伽利略利用铜球沿斜槽滚下的实验，推理出自由落体运动是匀加速直线运动。这采用了实验和逻辑推理相结合的方法
评卷人
得分
三、填空题
26．第一宇宙速度是发射卫星的________（填最大或最小）发射速度，是卫星绕地球运行的________（填最大或最小）环绕速度．
27．万有引力定律中引力常量：G=________N m2/kg2 ， 由________第一次比较准确的测出．
28．“神舟”五号的飞行可看成近地运行,杨利伟的质量为65kg,他在运动过程中的向心力可估算为__________×102N.
29．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）
30．两个质量均为50kg的人，在相距1m时他们间的万有引力为_____N．（结果保留三位有效数字）
评卷人
得分
四、解答题
31．我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。某双星由质量m1的星体S1和质量m2的S2星体构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动。S1到O点距离为r1，已知引力常量为G,求（1）S2星体到O点的距离r2 （2）双星S1和S2的运行周期.
32．借助于物理学，人们可以了解到无法用仪器直接测定的物理量，使人类对自然界的认识更完善．现已知太阳光经过时间t到达地球，光在真空中的传播速度为c，地球绕太阳的轨道可以近似认为是圆，地球的半径为R，地球赤道表面的重力加速度为g，地球绕太阳运转的周期为T.试由以上数据及你所知道的物理知识推算太阳的质量M与地球的质量m之比M/m为多大(地球到太阳的间距远大于它们的大小)．
33．有一星球的密度与地球相同，但它表面处的重力加速度g0是地球表面重力加速度g的4倍，（球的体积V=）求：(1)星球半径R0与地球半径R之比；(2)星球质量m与地球质量M之比。
参考答案
1．A
【解析】
【分析】
本题考查的是万有引力理论的成就，我们在分析的时候抓住它做匀速圆周运动，且万有引力提供向心力即可求出答案。
【详解】
中轨道地球卫星的周期为16小时比静止轨道卫星周期小，结合高轨低速周期长、低轨高速周期短的特点，A对。
【点睛】
卫星参数比较有一个很有效的规律：高轨低速周期长、低轨高速周期短。
2．D
【解析】
【详解】
牛顿在推出万有引力定律的同时，并没能得出引力常量G的具体值．G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出．
3．D
【解析】
【详解】
发现行星运动三大定律的科学家是开普勒，故选D.
4．C
【解析】
【分析】
国际单位制在力学中规定了三个基本物理量，分别为长度、质量、时间，它们在国际单位制中的单位称为力学基本单位。根据牛顿第二定律推导牛顿这个单位；根据物理学史的知识解答。
【详解】
A、kg与m属于国际单位中的基本单位，N是导出单位。故A错误；
B、伽利略通过理想斜面实验说明力不是维持物体运动的原因，故B错误；
C、“质点”“点电荷”等都是理想化模型，故C正确；
D、牛顿将行星与太阳之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G的数值。故D错误。
故本题选C。
【点睛】
该题考查物理学史以及经典力学的使用范围等多个知识点的内容，要求能牢记各物理量的定义方法，明确它们所采用的基本思想。
5．B
【解析】
【详解】
对物体?，对于行星表面的物体的重力等于万有引力，对行星表面的卫星来说,联立三式可得。故B正确，ACD正确。故选B。
6．B
【解析】
【详解】
ABC、开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因；牛顿在开普勒行星运动定律的基础上推导出万有引力定律，故B正确，AC错误；
D、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量出引力常量，故D错误；
故选B。
【点睛】
关键是记住物理学史和常识，记住著名物理学家的主要贡献即可。
7．B
【解析】
相对论没有否定经典力学，经典力学是相对论在一定条件下的特殊情形，选项A错误、B正确．经典力学适用于宏观、低速、弱引力的领域，量子力学适用于任何大小的物体系统，选项C、D错误．选B.
8．C
【解析】
【详解】
地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，所以凡是地球卫星，轨道面必定经过地球中心，所以a、b均可能是卫星轨道，c不可能是卫星轨道，故AB错误，C正确；同步卫星的轨道必定在赤道平面内，所以b不可能是同步卫星，故D错误。故选C。
【点睛】
本题考查了地球卫星轨道相关知识点，地球卫星围绕地球做匀速圆周运动，圆心是地球的地心，万有引力提供向心力，轨道的中心一定是地球的球心．
9．A
【解析】
【详解】
根据万有引力提向心力：，解得：，则有：，故A正确，BCD错误。
10．C
【解析】
【详解】
（1）开普勒定律发现之后，牛顿发现了万有引力定律，A错误；
（2）地球卫星的发射速度应大于第一宇宙速度7.9km/s，小于第二宇宙速度11.2km/s。发射速度超过第二宇宙速度，卫星将脱离地球引力，围绕太阳运动，故B错误；
（3）牛顿发现万有引力定律后，卡文迪许利用扭秤实验，测出了引力常量，被称为是“能秤出地球质量的人，C正确；
（4）行星运动的三大定律是开普勒总结出来的，为人们解决行星运动学问题提供了依据，D错误。
故本题正确答案选C。
11．B
【解析】
【详解】
法拉第发现了电磁感应现象，选项A错误；伽利略认为力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，选项B正确；奥斯特发现了通电导线的周围存在磁场，选项C错误； 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，选项D错误；故选B.
12．C
【解析】
【详解】
匀速圆周运动是速度大小不变的变加速曲线运动，加速度方向指向圆心，而速度方向始终为切线方向，选项A错误；开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并未找出了行星按照这些规律运动的原因，选项B错误；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力恒量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值，选项C正确；哥白尼提出了“日心说”的观点，开普勒发现了行星运动的三大规律，即开普勒三定律，故D错误。故选C.
13．C
【解析】
【详解】
曲线运动方向时刻变化，所以曲线运动一定是变速运动，故A说法正确；卡文迪许第一次在实验室测出了万有引力常量，故B说法正确；牛顿发现了万有引力定律，故C说法错误；匀速圆周运动的物体所受的合外力提供向心力，方向始终指向圆心，是变力，故D说法正确。所以选C。
14．B
【解析】
【详解】
A. 伽利略认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快，故A错误；
B. 伽利略根据理想斜面实验，提出力不是维持物体运动的原因，故B正确；
C. 牛顿在伽利略和笛卡尔工作的基础上，提出了牛顿第一定律，即惯性定律。故C错误；
D. 牛顿提出万有引力定律，卡文迪许利用扭秤实验，巧妙地测出了万有引力常量，故D错误；
故选：B.
15．D
【解析】
在牛顿发现万用引力定律大约100年后，英国物理学家卡文迪许在实验室里利用扭秤装置第一次测出了万有引力常量，故D正确，A、B、C错误；
故选D。
【点睛】根据有关天体运动的物理学史及科学家注意贡献的掌握分析答题。
16．C
【解析】开普勒在第谷的行星观测数据基础上发现了行星的运动规律，故A错误；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许给出了万有引力常量的数值，故B错误；卡文迪许首次在实验室里测出了万有引力常量，故C正确；亚当斯和勒威耶利用万有引力定律发现了海王星，故D错误；故选C。
【点睛】解题本题的关键就是记住各物理学家的主要贡献，即开普勒发现了行星的运动规律，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，亚当斯和勒威耶利用万有引力定律发现了海王星。
17．B
【解析】
A、开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，故A正确；
B、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，故B错误；
C、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体，故C正确；
D、根据天王星的观测资料，天文学家利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，故D正确；
不符合史实的故选B。
18．D
【解析】
开普勒发现了行星运动三定律，伽利略利用理想斜面实验与逻辑推理相结合导出了力不是维持物体运动的原因，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测得了万有引力常量，D正确．
19．D
【解析】
根据万有引力提供向心力：，解得：，由题意可知行星的公转半径是地球公转半径的4倍，则周期是地球周期的8倍，地球的周期为1年，则小行星的周期为8年，故C正确，ABD错误。
20．A
【解析】根据爱因斯坦相对论的公式： 可知， ，所以： ；当它的速度为时，质量为： ，选A.
21．D
【解析】
根据几何关系即可求出轨道半径，由线速度的定义式即可求出线速度，然后由万有引力提供向心力即可求出地球的质量．
“天宫二号”通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度，所以其轨道半径：，t时间内“天宫二号”通过的弧长是，所以线速度，“天宫二号”做匀速圆周运动的向心力是由万有引力提供，则，所以，A正确．
22．ABE
【解析】
【详解】
光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，选项A正确；肥皂泡呈现彩色是光的干涉现象，露珠呈现彩色是光的色散现象，选项B正确；红外线的波长较大，容易发生衍射，利用红外线可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源和监视森林火情，选项C错误；照相机镜头上会镀一层膜，有时会在镜头前加一个偏振片，这样做都是为了减弱反射光的强度，选项D错误；若火箭以接近光速从我们地球旁边飞驰而过，根据相对论尺缩效应可知：火箭长度变短，但火箭内的人看到的火箭的长度是不变的，所以火箭上的人看到的火箭的长度比地球上的人看到的火箭的长度长。故E正确。故选ABE.
23．BC
【解析】
【详解】
A、牛顿探究天体间的作用力，得到行星与太阳间引力大小跟行星与太阳间距离的平方成反比的关系，并进一步扩展为万有引力定律，并不是卡文迪许提出的，故A错误。
B、开普勒整理第谷的观测数据，总结出“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆……”等三大行星运动定律，故B正确。
C、万有引力定律建立后，经历过“月-地检验”，表明地面物体所受地球引力与月球所受地球引力遵从同样的规律，故C正确。
D、牛顿发现了万有引力定律，但是没有测得引力常量G的大小，G的大小是卡文迪许测得的，故D错误
故选：B、C
【点睛】
该题要掌握好物理学的基本发展历史，知道各个人对物理学的贡献，其中引力常量G是卡文迪许测得的这点要牢记。
24．ABD
【解析】
经典力学只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．高速公路上行驶的汽车、空气中下落的雨滴、空气中漂浮的肥皂泡都属于宏观、低速范畴，经典力学适用，A、B、D对．原子核外电子绕核的转动属于微观现象，经典力学不适用，C错．选ABD.
25．CD
【解析】
伽利略用轻重不同的物体捆绑在一起后下落与单个物体分别下落时快慢的比较推理，推翻了亚里士多德重的物体下落快、轻的物体下落慢的结论，故A错误。牛顿通过月地检验，得出了万有引力定律，故B错误。卡文迪许发明了扭秤，测出了万有引力常量。这使用了微小形变放大方法，故C正确。伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，得出了力不是维持物体运动原因的结论，并运用数学方法得出了落体运动的规律，故D正确。故选CD。
【点睛】本题属于物理学史和常识性，根据相关科学家的物理学成就和研究方法进行解答．
26． 最小 最大
【解析】
【详解】
第一宇宙速度是发射卫星的最小的发射速度，根据v= ，第一宇宙速度也是卫星绕地球运行的最大的环绕速度；
【点睛】
第一宇宙速度有三种说法：①它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度；②它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度；③它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度。
27．6.67×10﹣11 卡文迪许
【解析】
试题分析：牛顿发现了万有引力定律，英国科学家卡文迪许利用扭秤装置，第一次测出了引力常量G，引力常量．
考点：万有引力定律的发现和万有引力恒量的测定．
点评：对于物理学家的贡绩要记牢，不能张冠李戴．牛顿发现了万有引力定律，英国科学家卡文迪许第一次测出了引力常量G，不是牛顿．
28．6.37
【解析】
【详解】
“神舟”五号的飞行可看成近地运动，此时万有引力等于重力提供向心力，
即：F向=F万=mg=637N=6.37×102N。（g取9.8m/s2）。
29．1×104s
【解析】
【详解】
取表面上的一小部分m，则由要所需要的向心力小于或等于万有引力：
又M＝ρπr3，
解得
30．1.67×10﹣7
【解析】
【详解】
根据万有引力定律得：两个质量均为50kg的人，在相距1m时他们间的万有引力：
F＝G＝6.67×10﹣11×＝1.67×10﹣7N
31．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）双星的向心力由它们之间的万有引力提供，周期相等， ，
可知质量之比跟各自的轨道半径成反比，所以
（2）对于S1星，
对于S2星， ，
由以上各式可得：
32．
【解析】
【详解】
设地球绕太阳公转轨道为r，由万有引力定律得：
在地球表面： 其中的r＝ct
由以上各式可得：
33．(1)4∶1　(2)64∶1
【解析】
【详解】
(1)由得

所以
所以
所以；
(2)由(1)可知该星球半径是地球半径的4倍，由得。