四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：3.2万有引力定律 跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：3.2万有引力定律 跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 141.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-01 18:07:36 | ||
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文档简介
3.2万有引力定律
课时作业（含解析)
1．一个物体在地球表面所受的重力为G，在距地面高度为地球半径的位置，物体所受地球的引力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．下列说法正确的是：
A．力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”
B．牛顿通过现实中的斜面实验得到了物体的运动不需要力来维持
C．伽利略用实验的方法测出万有引力常量G
D．物体惯性的大小是由质量和速度共同决定
3．“嫦娥一号”卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测．已知卫星绕月运动的周期约为127分钟，月球绕地球运动的轨道半径与卫星绕月球运动的轨道半径之比约为220．利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出地球对卫星与月球对卫星的万有引力的比值约为（
）
A．
B．0.6
C．2
D．
4．以下说法正确的是
A．若地球质量减少，
则地球公转要加快约
B．若太阳质量减少，则地球公转周期要缩短约
C．离地高
3.2
km处的重力加速度比地面处重力加速度少约
D．月球上的重力加速度是地球上的，可知月球质量是地球质量的，已知地球半径为6400
km，
5．某行星绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的。该中心恒星与太阳的质量比约为（
）
A．
B．1
C．5
D．10
6．2013年12月2日晚，发射了嫦娥三号．几天后，运载火箭将嫦娥三号直接送入地月转移轨道；近月制动被月球捕获，进入距月球表面高h环月圆轨道．作为地球天然卫星的月球，月球的质量M,已知月球直径约为r，则月球的平均密度ρ和圆轨道的运行周期T．（引力常量为G）（
）
A．
；
B．
；
C．；
D．；
7．1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人．若已知引力常量为，地球表面处的重力加速度为，地球半径为，地球上一个昼夜的时间为，（地球自转周期），一年的时间为（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为，则下列说法正确的是（
）
A．地球的质量
B．太阳的质量
C．月球的质量
D．由题中数据可求月球、地球及太阳的密度
8．假设地球和金星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，那么（ ）
A．地球公转周期小于金星的公转周期
B．地球公转的线速度大于金星公转的线速度
C．地球公转的加速度小于金星公转的加速度
D．地球公转的角速度大于金星公转的角速度
9．已知地球半径为，地球质量为，太阳与地球中心间距为，地球表面的重力加速度为，地球绕太阳公转的周期为，忽略地球的自转，则太阳的质量为（
）
A．
B．
C．
D．
10．利用引力常量G和下列选项中的数据，不能计算出地球质量的是（
）
A．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
B．月球绕地球做圆周运动的周期及月球中心与地心间的距离
C．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
D．地球的半径及地球表面附近的重力加速度（不考虑地球自转的影响）
11．“嫦娥一号”于2009年3月1日成功发射，从发射到撞月历时433天，其中，卫星先在近地圆轨道绕行3周，再经过几次变轨进入近月圆轨道绕月飞行。若月球表面的自由落体加速度为地球表面的1/6，月球半径为地球的1/4，则根据以上数据对两个近地面轨道运行状况分析可得
A．绕月与绕地飞行周期之比为3/2
B．绕月与绕地飞行周期之比为2/3
C．绕月与绕地飞行向心加速度之比为1/6
D．月球与地球质量之比为1/96
12．下列关于牛顿的“月地检验”说法正确的是（
）
A．“月地检验”是为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质力
B．牛顿时代自由落体加速度、月球与地球的距离、月球公转周期都能比较精确地测定
C．月球绕地球运动的向心加速度是通过仪器测定出来的
D．已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，物体在月球轨道上运动时的向心加速度应该大约是在地面附近下落时的加速度的
13．下表是地球、火星的有关情况比较
星球
地球
火星
公转半径
1.5×108km
2.25×108km
自转周期
23时56分
24时37分
表面温度
15
℃
-100
℃～0
℃
大气主要成分
78%的N2，21%的O2
约95%的CO2
根据以上信息，关于地球及火星（行星的运动可看做匀速圆周运动），下列推测正确的是（
）
A．地球公转的线速度大于火星公转的线速度
B．地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度
C．地球的自转角速度小于火星的自转角速度
D．地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度
14．已知引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，近地卫星绕地球转动的周期为T，地球的第一宇宙速度为v，则地球的平均密度可表示为
A．
B．
C．
D．
15．利用下列数据可以估算出地球的质量的是：（万有引力恒量G均已知）（
）
A．已知地球的半径r和地球表面的重力加速度g
B．已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C．已知卫星围绕地球运动的角速度和线速度v
D．已知卫星围绕地球运动的角速度和周期T
参考答案
1．B
【解析】
设万有引力常量为G'，地球半径为R，物体在地球表面时，受到地球引力大小为
当该物体放在跟地面高度为地球半径的地方，则该物体距地心的距离为2R，代入万有引力公式可得此时的引力为
故ACD错误，B正确。
故选B。
2．A
【解析】
力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”，选项A正确；伽利略通过现实中的斜面实验得到了物体的运动不需要力来维持，选项B错误；卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量G，选项C错误；物体惯性的大小是由质量决定的，与速度无关，选项D错误．
3．A
【解析】
解：设地球质量m1，月亮质量m2，卫星质量m，地月距离R，星月距离r，R≈220r
月亮绕地球周期约27天，即T1=27天=27×24=648h
卫星绕月亮周期约2小时，即T2=2h，
T1≈324T2
月亮绕地球做匀速圆周运动得：
卫星绕月亮做匀速圆周运动得：
地球对卫星的万有引力
月亮对卫星的万有引力
由此可得
4．C
【解析】
A、根据：，解得：
，地球公转周期与地球质量无关，故A错误；
B、若M减少2%，则地球所受太阳的万有引力不足以提供向心力，地球做离心运动，离心后半径增大，周期将增大，故B错误；
C、根据：，解得：
所以：
，所以离地高
3.2
km处的重力加速度比地面处重力加速度少约0.1%，故C正确；
D、根据星球表面重力加速度
，其中M为星球质量，r为星球半径，由于不知道月球半径，所以无法求出地球和月球质量之比，故D错误．
5．B
【解析】
根据万有引力提供向心力，有，可得，所以恒星质量与太阳质量之比为，故选项B正确。
6．C
【解析】
由密度公式得：
，做圆周运动的过程中万有引力提供向心力，所以
，解得
，故C正确；
本题答案是;C
7．B
【解析】
若不考虑地球自转，根据地球表面万有引力等于重力，有，则，故A错误；根据太阳对地球的万有引力提供向心力，有，则，故B正确；由题中数据无法求出月球的质量，也无法求出月球的密度，故C、D错误.
8．C
【解析】
质量为的行星围绕质量为的太阳做圆周运动，运动轨迹半径为，由万有引力提供向心力可得
化简可得
即轨道半径越大，周期越大，线速度、加速度、角速度越小，因此地球公转周期大于金星的公转周期，地球公转的线速度、加速度、角速度小于金星公转的线速度、加速度、角速度，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．B
【解析】
地球表面物体的重力等于万有引力，，得；地球围绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，有，得；联立解得，B正确，A、C、D错误。
10．C
【解析】
A.
由万有引力做向心力可得：
故可根据v，T求得R，进而求得地球质量，故A可计算不符合题意；
BC.
根据万有引力做向心力可得
故可根据T，r求得中心天体的质量M，运动天体的质量m无法求解，故B可计算不符合题意，C无法计算符合题意．
D.
根据地球表面物体重力等于万有引力可得：
所以，地球质量
故D可计算不符合题意．
11．CD
【解析】
试题分析：根据近地（近月）飞行时，重力提供圆周运动的向心力可得：可得：周期，所以周期之比，故AB均错误；根据近地（近月）飞行时，重力提供圆周运动的向心力可得：a向=g，所以绕月与绕地飞行向心加速度之比为1:6，选项C正确；在星球表面重力和万有引力相等可知：，所以，所以月球和地球的质量之比为：，选项D
正确．故选CD．
考点：万有引力定律的应用。
12．AB
【解析】
A．“月地检验”是为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质的力，选项A正确；
BC．牛顿时代自由落体加速度、月球与地球的距离、月球公转周期都能比较精确地测定，月球绕地球运动的向心加速度是通过公式计算出来的，选项B正确，C错误；
D．根据可知，物体在月球轨道上运动时的向心加速度应该大约是在地面附近下落时的加速度的，选项D错误。
故选AB。
13．AB
【解析】
试题分析：根据万有引力定律和牛顿第二定律有，故可知公转时，由表中信息可看出，地球公转半径小，所以线速度大、向心加速度大，故A、B正确；由可知，自转周期较小的地球自转角速度大，所以C错误；因不知地球和火星的半径，故无法确定它们的重力加速度关系，所以D错误；
考点：万有引力定律及其应用
14．ACD
【解析】
分析：万有引力给在地面的物体提供重力，给绕地球飞行的物体提供向心力．
解答：解：设地球表面有一物体质量为m，由万有引力公式
得：，又因为，所以可得，故A正确
因为，又因为，所以可得，故C正确
因为，又因为，所以可得，故D正确
故选ACD，
点评：万有引力在一般题目中有两种作用：如果忽略地球的自转，给在地面的物体提供的万有引力大小等于重力；给物体提供做圆周运动需要的向心力．
15．ABC
【解析】
A．在地球表面，根据万有引力等于向心力有：
得，A正确；
B．根据万有引力提供向心力有：
得：，B正确；
C．根据
得：
根据万有引力提供向心力有：
联立得，C正确；
D．由知不能求出轨道半径r，所以无法求出地球质量，D错误。
故选ABC。
课时作业（含解析)
1．一个物体在地球表面所受的重力为G，在距地面高度为地球半径的位置，物体所受地球的引力大小为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．下列说法正确的是：
A．力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”
B．牛顿通过现实中的斜面实验得到了物体的运动不需要力来维持
C．伽利略用实验的方法测出万有引力常量G
D．物体惯性的大小是由质量和速度共同决定
3．“嫦娥一号”卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测．已知卫星绕月运动的周期约为127分钟，月球绕地球运动的轨道半径与卫星绕月球运动的轨道半径之比约为220．利用上述数据以及日常的天文知识，可估算出地球对卫星与月球对卫星的万有引力的比值约为（
）
A．
B．0.6
C．2
D．
4．以下说法正确的是
A．若地球质量减少，
则地球公转要加快约
B．若太阳质量减少，则地球公转周期要缩短约
C．离地高
3.2
km处的重力加速度比地面处重力加速度少约
D．月球上的重力加速度是地球上的，可知月球质量是地球质量的，已知地球半径为6400
km，
5．某行星绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径的。该中心恒星与太阳的质量比约为（
）
A．
B．1
C．5
D．10
6．2013年12月2日晚，发射了嫦娥三号．几天后，运载火箭将嫦娥三号直接送入地月转移轨道；近月制动被月球捕获，进入距月球表面高h环月圆轨道．作为地球天然卫星的月球，月球的质量M,已知月球直径约为r，则月球的平均密度ρ和圆轨道的运行周期T．（引力常量为G）（
）
A．
；
B．
；
C．；
D．；
7．1789年英国物理学家卡文迪许测出引力常量，因此卡文迪许被人们称为“能称出地球质量的人．若已知引力常量为，地球表面处的重力加速度为，地球半径为，地球上一个昼夜的时间为，（地球自转周期），一年的时间为（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离为，地球中心到太阳中心的距离为，则下列说法正确的是（
）
A．地球的质量
B．太阳的质量
C．月球的质量
D．由题中数据可求月球、地球及太阳的密度
8．假设地球和金星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，那么（ ）
A．地球公转周期小于金星的公转周期
B．地球公转的线速度大于金星公转的线速度
C．地球公转的加速度小于金星公转的加速度
D．地球公转的角速度大于金星公转的角速度
9．已知地球半径为，地球质量为，太阳与地球中心间距为，地球表面的重力加速度为，地球绕太阳公转的周期为，忽略地球的自转，则太阳的质量为（
）
A．
B．
C．
D．
10．利用引力常量G和下列选项中的数据，不能计算出地球质量的是（
）
A．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期
B．月球绕地球做圆周运动的周期及月球中心与地心间的距离
C．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
D．地球的半径及地球表面附近的重力加速度（不考虑地球自转的影响）
11．“嫦娥一号”于2009年3月1日成功发射，从发射到撞月历时433天，其中，卫星先在近地圆轨道绕行3周，再经过几次变轨进入近月圆轨道绕月飞行。若月球表面的自由落体加速度为地球表面的1/6，月球半径为地球的1/4，则根据以上数据对两个近地面轨道运行状况分析可得
A．绕月与绕地飞行周期之比为3/2
B．绕月与绕地飞行周期之比为2/3
C．绕月与绕地飞行向心加速度之比为1/6
D．月球与地球质量之比为1/96
12．下列关于牛顿的“月地检验”说法正确的是（
）
A．“月地检验”是为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质力
B．牛顿时代自由落体加速度、月球与地球的距离、月球公转周期都能比较精确地测定
C．月球绕地球运动的向心加速度是通过仪器测定出来的
D．已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，物体在月球轨道上运动时的向心加速度应该大约是在地面附近下落时的加速度的
13．下表是地球、火星的有关情况比较
星球
地球
火星
公转半径
1.5×108km
2.25×108km
自转周期
23时56分
24时37分
表面温度
15
℃
-100
℃～0
℃
大气主要成分
78%的N2，21%的O2
约95%的CO2
根据以上信息，关于地球及火星（行星的运动可看做匀速圆周运动），下列推测正确的是（
）
A．地球公转的线速度大于火星公转的线速度
B．地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度
C．地球的自转角速度小于火星的自转角速度
D．地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度
14．已知引力常量为G，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，近地卫星绕地球转动的周期为T，地球的第一宇宙速度为v，则地球的平均密度可表示为
A．
B．
C．
D．
15．利用下列数据可以估算出地球的质量的是：（万有引力恒量G均已知）（
）
A．已知地球的半径r和地球表面的重力加速度g
B．已知卫星围绕地球运动的轨道半径r和周期T
C．已知卫星围绕地球运动的角速度和线速度v
D．已知卫星围绕地球运动的角速度和周期T
参考答案
1．B
【解析】
设万有引力常量为G'，地球半径为R，物体在地球表面时，受到地球引力大小为
当该物体放在跟地面高度为地球半径的地方，则该物体距地心的距离为2R，代入万有引力公式可得此时的引力为
故ACD错误，B正确。
故选B。
2．A
【解析】
力学中的三个基本单位是：长度的单位“米”、时间的单位“秒”、质量的单位“千克”，选项A正确；伽利略通过现实中的斜面实验得到了物体的运动不需要力来维持，选项B错误；卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量G，选项C错误；物体惯性的大小是由质量决定的，与速度无关，选项D错误．
3．A
【解析】
解：设地球质量m1，月亮质量m2，卫星质量m，地月距离R，星月距离r，R≈220r
月亮绕地球周期约27天，即T1=27天=27×24=648h
卫星绕月亮周期约2小时，即T2=2h，
T1≈324T2
月亮绕地球做匀速圆周运动得：
卫星绕月亮做匀速圆周运动得：
地球对卫星的万有引力
月亮对卫星的万有引力
由此可得
4．C
【解析】
A、根据：，解得：
，地球公转周期与地球质量无关，故A错误；
B、若M减少2%，则地球所受太阳的万有引力不足以提供向心力，地球做离心运动，离心后半径增大，周期将增大，故B错误；
C、根据：，解得：
所以：
，所以离地高
3.2
km处的重力加速度比地面处重力加速度少约0.1%，故C正确；
D、根据星球表面重力加速度
，其中M为星球质量，r为星球半径，由于不知道月球半径，所以无法求出地球和月球质量之比，故D错误．
5．B
【解析】
根据万有引力提供向心力，有，可得，所以恒星质量与太阳质量之比为，故选项B正确。
6．C
【解析】
由密度公式得：
，做圆周运动的过程中万有引力提供向心力，所以
，解得
，故C正确；
本题答案是;C
7．B
【解析】
若不考虑地球自转，根据地球表面万有引力等于重力，有，则，故A错误；根据太阳对地球的万有引力提供向心力，有，则，故B正确；由题中数据无法求出月球的质量，也无法求出月球的密度，故C、D错误.
8．C
【解析】
质量为的行星围绕质量为的太阳做圆周运动，运动轨迹半径为，由万有引力提供向心力可得
化简可得
即轨道半径越大，周期越大，线速度、加速度、角速度越小，因此地球公转周期大于金星的公转周期，地球公转的线速度、加速度、角速度小于金星公转的线速度、加速度、角速度，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．B
【解析】
地球表面物体的重力等于万有引力，，得；地球围绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，有，得；联立解得，B正确，A、C、D错误。
10．C
【解析】
A.
由万有引力做向心力可得：
故可根据v，T求得R，进而求得地球质量，故A可计算不符合题意；
BC.
根据万有引力做向心力可得
故可根据T，r求得中心天体的质量M，运动天体的质量m无法求解，故B可计算不符合题意，C无法计算符合题意．
D.
根据地球表面物体重力等于万有引力可得：
所以，地球质量
故D可计算不符合题意．
11．CD
【解析】
试题分析：根据近地（近月）飞行时，重力提供圆周运动的向心力可得：可得：周期，所以周期之比，故AB均错误；根据近地（近月）飞行时，重力提供圆周运动的向心力可得：a向=g，所以绕月与绕地飞行向心加速度之比为1:6，选项C正确；在星球表面重力和万有引力相等可知：，所以，所以月球和地球的质量之比为：，选项D
正确．故选CD．
考点：万有引力定律的应用。
12．AB
【解析】
A．“月地检验”是为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一种性质的力，选项A正确；
BC．牛顿时代自由落体加速度、月球与地球的距离、月球公转周期都能比较精确地测定，月球绕地球运动的向心加速度是通过公式计算出来的，选项B正确，C错误；
D．根据可知，物体在月球轨道上运动时的向心加速度应该大约是在地面附近下落时的加速度的，选项D错误。
故选AB。
13．AB
【解析】
试题分析：根据万有引力定律和牛顿第二定律有，故可知公转时，由表中信息可看出，地球公转半径小，所以线速度大、向心加速度大，故A、B正确；由可知，自转周期较小的地球自转角速度大，所以C错误；因不知地球和火星的半径，故无法确定它们的重力加速度关系，所以D错误；
考点：万有引力定律及其应用
14．ACD
【解析】
分析：万有引力给在地面的物体提供重力，给绕地球飞行的物体提供向心力．
解答：解：设地球表面有一物体质量为m，由万有引力公式
得：，又因为，所以可得，故A正确
因为，又因为，所以可得，故C正确
因为，又因为，所以可得，故D正确
故选ACD，
点评：万有引力在一般题目中有两种作用：如果忽略地球的自转，给在地面的物体提供的万有引力大小等于重力；给物体提供做圆周运动需要的向心力．
15．ABC
【解析】
A．在地球表面，根据万有引力等于向心力有：
得，A正确；
B．根据万有引力提供向心力有：
得：，B正确；
C．根据
得：
根据万有引力提供向心力有：
联立得，C正确；
D．由知不能求出轨道半径r，所以无法求出地球质量，D错误。
故选ABC。