四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：3.2万有引力定律 课时作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省内江第六中学2019-2020学年高中物理教科版必修2：3.2万有引力定律 课时作业（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 131.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-02 13:54:43 | ||
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文档简介
3.2万有引力定律课时作业（含解析)
1．“嫦娥二号”卫星是在绕月极地轨道上运动的，加上月球的自转，卫星能探测到整个月球的表面。卫星CCD相机已对月球背面进行成像探测，并获取了月球部分区域的影像图。假设卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H，绕行的周期为TM；月球绕地球公转的周期为TE，半径为R0。地球半径为RE，月球半径为RM。若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响，则月球与地球质量之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．地球表面重力加速度g地、地球的半径R地，地球的质量M地，某飞船飞到火星上测得火星表面的重力加速度g火、火星的半径R火、由此可得火星的质量为
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是（
）
A．P、Q两点的角速度大小相等
B．P、Q
两点的线速度大小相等
C．P点的线速度比Q点的线速度大
D．P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用
4．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．下列说法中正确的是（
）
A．日心说的代表人物是托勒密
B．丹麦天文学家第谷通过对行星运动的观测研究得出了行星运动的规律
C．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量的数值
D．海王星是“笔尖下发现的行星”
6．以下是物理学中的四个实验装置或仪器，由图可知这四个实验或仪器共同的物理思想方法是
A．极限的思想方法
B．猜想的思想方法
C．控制变量的方法
D．放大的思想方法
7．下列说法符合事实的是
A．焦耳首先发现了电流的磁效应
B．奥斯特首选提出了安培分子电流假说
C．伽利略将斜面实验观察到的现象经过合理外推，找到了力和运动的本质关系
D．牛顿提出了万有引力定律，并测得了引力常量G的数值
8．构成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转，如果某质量分布均匀的星球自转周期为，引力常量为，为使该星球不至于因自转而瓦解，该星球的密度至少是（
）
A．
B．
C．
D．
9．设同步卫星离地心的距离为，运行速率为，加速度为；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为，第一宇宙速度为，地球的半径为，则下列比值正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。已知地球和月球的半径之比约为4：1，地球的密度与月球的密度之比约为3：2，则探测器在地球表面受到的引力与在月球表面受到的引力之比约为（ ）
A．8：3
B．6：1
C．16：3
D．32：9
11．我国对火星的首次探测任务将于2020年正式开始实施，要实现对火星的形貌、土壤、环境、大气等的探测，研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构等。现假想为研究火星上有关重力的实验，在火星的表面附近做一个上抛实验，将一个小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，作出图像如图所示，已知火星的半径为R，引力常量为G，则火星的质量为（ ）
A．
B．
C．
D．
12．一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为
A．
B．
C．
D．
13．2009年10月7日电，美国宇航局（NASA）的斯皮策（Spitzer）太空望远镜近期发现土星外环绕着一个巨大的漫射环．该环比已知的由太空尘埃和冰块组成的土星环要大得多．据悉，这个由细小冰粒及尘埃组成的土星环温度接近-157°C，结构非常松散，难以反射光线，所以此前一直未被发现，而仅能被红外探测仪检测到．这一暗淡的土星环由微小粒子构成，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里．若忽略微粒间的作用力，假设土环上的微粒均绕土星做圆周运动，则土环内侧、外侧微粒的
（
）
A．线速度之比为
B．角速度之比为1:1
C．周期之比为1:1
D．向心中速度之比为9:1
14．关于万有引力定律，下列说法不正确的是(
)
A．牛顿借助自己的力学成就对前人的研究成果进行分析，总结出万有引力定律
B．卡文迪许用扭秤实验证明万有引力定律是正确的，并测出万有引力恒量
C．万有引力恒量的单位可以用N·kg2／m2
D．万有引力定律仅适用于天体之间
15．下列说法符合史实的是（ ）
A．开普勒发现了海王星和冥王星
B．牛顿根据开普勒行星运动定律，并通过月—地检验后发现，月亮所受地球的引力与地表物体所受重力为同种性质的力，这使得他意识到，这种引力有着普遍性，它可能存在于任意的两个物体之间
C．卡文迪许在实验室里测出了万有引力常量
D．万有引力的得出，牛顿将椭圆形轨道看成是标准圆，这与开普勒的定律相矛盾
参考答案
1．C
【解析】
由牛顿第二定律得
万有引力定律公式为
月球绕地公转时由万有引力提供向心力，故有
同理，探月卫星绕月运动时有
联立解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
星球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：得：，所以：，所以：，故A正确、BCD错误．．
【名师点睛】本题要掌握忽略星球自转的情况下，在星球表面的物体受到的重力等于万有引力，这是解决天体问题的重要的关系式．
3．A
【解析】
A．P、Q两点都是绕地轴做匀速圆周运动，角速度相等即，A正确；
BC．根据圆周运动线速度，P、Q两点到地轴的距离不等，即圆周运动半径不等，且Q点到地轴的距离远，圆周运动半径大，线速度大，BC错误；
D．PQ两物体都是均受到万有引力和支持力作用，二者的合力是圆周运动的向心力，我们把与支持力等大方向的平衡力即万有引力的一个分力称为重力，D错误。
故选A。
4．A
【解析】
设地球表面有一物体质量为m，地球的质量为M。物体在地球表面时，所受的重力近似等于地球对物体的万有引力，则有
解得
地球可以看做球体，其体积为
根据密度的定义
故A正确，BCD错误。
5．D
【解析】
A.托勒密是地心说的代表人物，哥白尼是日心说的代表人物，A错误．
B.开普勒通过研究第谷的观测数据得出了行星运动定律，B错误．
C.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量的万有引力常量，C错误．
D.海王星是通过理论分析发现的行星，被称为“笔尖下发现的行星”，D正确．
6．D
【解析】
桌面的受力微小形变借助于光的反射来放大，故属于放大思想；玻璃瓶的受力微小形变借助于液体体积变化而放大，属于放大思想；引力大小仍是借助于光的反射来放大，故也属于放大思想；螺旋测微器将本来很小的距离放大在转动部分上，故这些实验本采用了放大的思想方法，故D正确，ABC错误．
7．C
【解析】
首先发现了电流的磁效应是奥斯特，故A错误。安培首选提出了安培分子电流假说，故B错误。伽利略将斜面实验观察到的现象经过合理外推，找到了力与运动的本质关系：力是改变物体运动状态的原因，故C正确。牛顿提出了万有引力定律，但没有测得万有引力常量，是卡文迪许测得了万有引力常量，故D错误。故选C.
8．B
【解析】
当星球即将瓦解时，物体对星球表面的压力最小为零，此时万有引力提供向心力，即，又知，联立解得，故B正确.
9．C
【解析】
AD．对于地球同步卫星和以第一宇宙速度的近地卫星，由万有引力提供向心力，可得
两式作比可得
故AD错误；
BC．因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，可得
两式作比可得
故B错误，C正确。
故选C。
10．B
【解析】
探测器在星球表面受到的重力等于万有引力
其中
则
已知地球和月球的半径之比约为4：1，地球的密度与月球的密度之比约为3：2，则探测器在地球表面受到的引力与在月球表面受到的引力之比约6：1。
故选B。
11．D
【解析】
小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，由运动学规律可得
解得
结合题图可知
解得
由知
选项D正确，ABC错误。
故选D。
12．AC
【解析】
AB．根据
得，
故A正确，
B错误；
CD．在地球的表面附近有
则
故C正确，D错误。
故选AC。
13．AD
【解析】
本题考查了万有引力定律及其应用和向心力的相关知识，考查了万有引力定律及向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题．
根据万有引力提供向心力列出等式，表示出线速度、角速度、周期、向心加速度关系，再由轨道半径进行比较各个物理量：
【详解】
根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
mv2/
r；则
M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3；所以土环内侧、外侧微粒的线速度之比为
，故A正确；
根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
mrω2，则，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3，所以土环内侧、外侧微粒的角速度之比为，故B错误；根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
m?4π2r/T2，则
，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3
，所以土环内侧、外侧微粒的周期之比为，故C错误；根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
ma，则a="
GM/"
r2，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3，所以土环内侧、外侧微粒的向心加速度之比为9：1，故D正确．所以选AD．
14．CD
【解析】
A、牛顿借助自己的力学成就并对前人的研究成果进行分析，总结出万有引力定律，故A正确。
B、卡文迪许用扭秤实验证明了万有引力定律是正确的，并测出万有引力恒量，故B正确。
C、万有引力常数G是一个比例常量，但有单位，单位是Nm2/kg2，故C不正确。
D、万有引力定律不但适用于天体之间，而且适用于一切物体之间的相互作用的计算，故D不正确。
15．BC
【解析】
A．亚当斯和勒威耶发现了海王星，克莱德?汤博发现了冥王星。故A错误；
B．牛顿根据开普勒行星运动定律，并通过月—地检验后发现，月亮所受地球的引力与地表物体所受重力为同种性质的力，这使得他意识到，这种引力有着普遍性，它可能存在于任意的两个物体之间，选项B正确；
C．卡文迪许在实验室里测出了万有引力常量，选项C正确；
D．万有引力的得出，牛顿将椭圆形轨道看成是标准圆，这与开普勒的定律并不矛盾，选项D错误。
故选BC。
1．“嫦娥二号”卫星是在绕月极地轨道上运动的，加上月球的自转，卫星能探测到整个月球的表面。卫星CCD相机已对月球背面进行成像探测，并获取了月球部分区域的影像图。假设卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H，绕行的周期为TM；月球绕地球公转的周期为TE，半径为R0。地球半径为RE，月球半径为RM。若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响，则月球与地球质量之比为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．地球表面重力加速度g地、地球的半径R地，地球的质量M地，某飞船飞到火星上测得火星表面的重力加速度g火、火星的半径R火、由此可得火星的质量为
A．
B．
C．
D．
3．如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两物体均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q两物体的运动，下列说法正确的是（
）
A．P、Q两点的角速度大小相等
B．P、Q
两点的线速度大小相等
C．P点的线速度比Q点的线速度大
D．P、Q两物体均受重力和支持力两个力作用
4．地球表面的平均重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G，用上述物理量估算出来的地球平均密度是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．下列说法中正确的是（
）
A．日心说的代表人物是托勒密
B．丹麦天文学家第谷通过对行星运动的观测研究得出了行星运动的规律
C．牛顿发现了万有引力定律，并测出了引力常量的数值
D．海王星是“笔尖下发现的行星”
6．以下是物理学中的四个实验装置或仪器，由图可知这四个实验或仪器共同的物理思想方法是
A．极限的思想方法
B．猜想的思想方法
C．控制变量的方法
D．放大的思想方法
7．下列说法符合事实的是
A．焦耳首先发现了电流的磁效应
B．奥斯特首选提出了安培分子电流假说
C．伽利略将斜面实验观察到的现象经过合理外推，找到了力和运动的本质关系
D．牛顿提出了万有引力定律，并测得了引力常量G的数值
8．构成星球的物质靠引力吸引在一起随星球自转，如果某质量分布均匀的星球自转周期为，引力常量为，为使该星球不至于因自转而瓦解，该星球的密度至少是（
）
A．
B．
C．
D．
9．设同步卫星离地心的距离为，运行速率为，加速度为；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为，第一宇宙速度为，地球的半径为，则下列比值正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
10．2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器成功着陆在月球背面预选着陆区，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。已知地球和月球的半径之比约为4：1，地球的密度与月球的密度之比约为3：2，则探测器在地球表面受到的引力与在月球表面受到的引力之比约为（ ）
A．8：3
B．6：1
C．16：3
D．32：9
11．我国对火星的首次探测任务将于2020年正式开始实施，要实现对火星的形貌、土壤、环境、大气等的探测，研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构等。现假想为研究火星上有关重力的实验，在火星的表面附近做一个上抛实验，将一个小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，作出图像如图所示，已知火星的半径为R，引力常量为G，则火星的质量为（ ）
A．
B．
C．
D．
12．一卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，则地球的质量可表示为
A．
B．
C．
D．
13．2009年10月7日电，美国宇航局（NASA）的斯皮策（Spitzer）太空望远镜近期发现土星外环绕着一个巨大的漫射环．该环比已知的由太空尘埃和冰块组成的土星环要大得多．据悉，这个由细小冰粒及尘埃组成的土星环温度接近-157°C，结构非常松散，难以反射光线，所以此前一直未被发现，而仅能被红外探测仪检测到．这一暗淡的土星环由微小粒子构成，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里．若忽略微粒间的作用力，假设土环上的微粒均绕土星做圆周运动，则土环内侧、外侧微粒的
（
）
A．线速度之比为
B．角速度之比为1:1
C．周期之比为1:1
D．向心中速度之比为9:1
14．关于万有引力定律，下列说法不正确的是(
)
A．牛顿借助自己的力学成就对前人的研究成果进行分析，总结出万有引力定律
B．卡文迪许用扭秤实验证明万有引力定律是正确的，并测出万有引力恒量
C．万有引力恒量的单位可以用N·kg2／m2
D．万有引力定律仅适用于天体之间
15．下列说法符合史实的是（ ）
A．开普勒发现了海王星和冥王星
B．牛顿根据开普勒行星运动定律，并通过月—地检验后发现，月亮所受地球的引力与地表物体所受重力为同种性质的力，这使得他意识到，这种引力有着普遍性，它可能存在于任意的两个物体之间
C．卡文迪许在实验室里测出了万有引力常量
D．万有引力的得出，牛顿将椭圆形轨道看成是标准圆，这与开普勒的定律相矛盾
参考答案
1．C
【解析】
由牛顿第二定律得
万有引力定律公式为
月球绕地公转时由万有引力提供向心力，故有
同理，探月卫星绕月运动时有
联立解得
故ABD错误，C正确。
故选C。
2．A
【解析】
星球表面的物体受到的重力等于万有引力，即：得：，所以：，所以：，故A正确、BCD错误．．
【名师点睛】本题要掌握忽略星球自转的情况下，在星球表面的物体受到的重力等于万有引力，这是解决天体问题的重要的关系式．
3．A
【解析】
A．P、Q两点都是绕地轴做匀速圆周运动，角速度相等即，A正确；
BC．根据圆周运动线速度，P、Q两点到地轴的距离不等，即圆周运动半径不等，且Q点到地轴的距离远，圆周运动半径大，线速度大，BC错误；
D．PQ两物体都是均受到万有引力和支持力作用，二者的合力是圆周运动的向心力，我们把与支持力等大方向的平衡力即万有引力的一个分力称为重力，D错误。
故选A。
4．A
【解析】
设地球表面有一物体质量为m，地球的质量为M。物体在地球表面时，所受的重力近似等于地球对物体的万有引力，则有
解得
地球可以看做球体，其体积为
根据密度的定义
故A正确，BCD错误。
5．D
【解析】
A.托勒密是地心说的代表人物，哥白尼是日心说的代表人物，A错误．
B.开普勒通过研究第谷的观测数据得出了行星运动定律，B错误．
C.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测量的万有引力常量，C错误．
D.海王星是通过理论分析发现的行星，被称为“笔尖下发现的行星”，D正确．
6．D
【解析】
桌面的受力微小形变借助于光的反射来放大，故属于放大思想；玻璃瓶的受力微小形变借助于液体体积变化而放大，属于放大思想；引力大小仍是借助于光的反射来放大，故也属于放大思想；螺旋测微器将本来很小的距离放大在转动部分上，故这些实验本采用了放大的思想方法，故D正确，ABC错误．
7．C
【解析】
首先发现了电流的磁效应是奥斯特，故A错误。安培首选提出了安培分子电流假说，故B错误。伽利略将斜面实验观察到的现象经过合理外推，找到了力与运动的本质关系：力是改变物体运动状态的原因，故C正确。牛顿提出了万有引力定律，但没有测得万有引力常量，是卡文迪许测得了万有引力常量，故D错误。故选C.
8．B
【解析】
当星球即将瓦解时，物体对星球表面的压力最小为零，此时万有引力提供向心力，即，又知，联立解得，故B正确.
9．C
【解析】
AD．对于地球同步卫星和以第一宇宙速度的近地卫星，由万有引力提供向心力，可得
两式作比可得
故AD错误；
BC．因为地球同步卫星的角速度和地球赤道上的物体随地球自转的角速度相同，可得
两式作比可得
故B错误，C正确。
故选C。
10．B
【解析】
探测器在星球表面受到的重力等于万有引力
其中
则
已知地球和月球的半径之比约为4：1，地球的密度与月球的密度之比约为3：2，则探测器在地球表面受到的引力与在月球表面受到的引力之比约6：1。
故选B。
11．D
【解析】
小球以某一初速度竖直向上抛出，测得小球相邻两次经过抛出点上方h处的时间间隔为t，由运动学规律可得
解得
结合题图可知
解得
由知
选项D正确，ABC错误。
故选D。
12．AC
【解析】
AB．根据
得，
故A正确，
B错误；
CD．在地球的表面附近有
则
故C正确，D错误。
故选AC。
13．AD
【解析】
本题考查了万有引力定律及其应用和向心力的相关知识，考查了万有引力定律及向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题．
根据万有引力提供向心力列出等式，表示出线速度、角速度、周期、向心加速度关系，再由轨道半径进行比较各个物理量：
【详解】
根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
mv2/
r；则
M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3；所以土环内侧、外侧微粒的线速度之比为
，故A正确；
根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
mrω2，则，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3，所以土环内侧、外侧微粒的角速度之比为，故B错误；根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
m?4π2r/T2，则
，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3
，所以土环内侧、外侧微粒的周期之比为，故C错误；根据万有引力提供向心力列出等式：GMm/
r2=
ma，则a="
GM/"
r2，M为土星的质量，r为轨道半径，环内侧距土星中心约600万公里，外侧距土星中心约1800万公里，所以土环内侧、外侧微粒的轨道半径之比为1：3，所以土环内侧、外侧微粒的向心加速度之比为9：1，故D正确．所以选AD．
14．CD
【解析】
A、牛顿借助自己的力学成就并对前人的研究成果进行分析，总结出万有引力定律，故A正确。
B、卡文迪许用扭秤实验证明了万有引力定律是正确的，并测出万有引力恒量，故B正确。
C、万有引力常数G是一个比例常量，但有单位，单位是Nm2/kg2，故C不正确。
D、万有引力定律不但适用于天体之间，而且适用于一切物体之间的相互作用的计算，故D不正确。
15．BC
【解析】
A．亚当斯和勒威耶发现了海王星，克莱德?汤博发现了冥王星。故A错误；
B．牛顿根据开普勒行星运动定律，并通过月—地检验后发现，月亮所受地球的引力与地表物体所受重力为同种性质的力，这使得他意识到，这种引力有着普遍性，它可能存在于任意的两个物体之间，选项B正确；
C．卡文迪许在实验室里测出了万有引力常量，选项C正确；
D．万有引力的得出，牛顿将椭圆形轨道看成是标准圆，这与开普勒的定律并不矛盾，选项D错误。
故选BC。