2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册课后作业：7.2 万有引力定律word版含答案

7-2
万有引力定律
课后作业
1、在物理学发展过程中，有许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（　
　）
A.
第谷通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律
B.
卡文迪许发现万有引力定律，被人们称为“能称出地球质量的人”
C.
伽利略利用“理想斜面”实验得出“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”
D.
牛顿从理论和实验两个角度，证明了轻重物体下落一样快，从而推翻了亚里士多德的“质量越大下落越快”的错误观点
2、图（a）是用来“显示桌（或支持）面的微小形变”的演示装置；图（b）是用来“测量万有引力常量”的扭秤。由图可知，两个实验装置共同的物理思想方法是（　　
）
A.
极限的思想方法
B.
放大的思想方法
C.
控制变量的方法
D.
猜想的思想方法
3、牛顿在前人研究的基础上总结出万有引力定律，100多年以后，英国物理学家卡文迪许在实验室里测出了引力常量G?的数值。在国际单位制中G的单位是（　　）
A.
N·m2/kg2
B.
N·kg2/m2
C.
kg2/（N·m2）
D.
G是常量没有单位
4、关于万有引力公式，以下说法中正确的是（　　）
A.
当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
B.
公式中引力常量G的值是卡文迪许规定的
C.
只有能看做质点的两物体间的引力才能用上述公式计算
D.
公式即适用于星球之间的引力计算，也适用于质量较小的物体
5、关于万有引力定律，下列说法正确的是(　　)
A.
该定律告诉我们：物体间引力的大小与两物体的质量成正比，与两物体间的距离成反比
B.
万有引力定律是牛顿在实验室里经过反复实验后才得出来的
C.
此规律不仅适用于弱相互作用，也适用于强相互作用
D.
公式中的引力常量G的大小是卡文迪许通过扭秤实验测出的
6、在牛顿的月—地检验中有以下两点：
(1)由天文观测数据可知，月球绕地球运行的周期为27.32天，月球与地球间相距，由此可计算出加速度；
(2)地球表面的重力加速度为，月球的向心加速度与地球表面重力加速度之比为，而地球半径和月球与地球间距离的比值为。这个比值的平方与上面的加速度比值非常接近。
以上结果说明（　　）
A.
地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力
B.
地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力
C.
地面物体所受地球的引力只与物体质量有关，即
D.
月球所受地球的引力除与月球质量有关外，还与地球质量有关
7、太阳对地球有相当大的引力，地球对太阳也有引力作用，为什么它们不靠在一起？其原因是(　　)
A.
太阳对地球的引力与地球对太阳的引力，这两个力大小相等、方向相反、互相平衡
B.
太阳对地球的引力还不够大
C.
不仅太阳对地球有引力作用，而且太阳系里其他星球对地球也有引力，这些力的合力为零
D.
太阳对地球的引力不断改变地球的运动方向，使得地球绕太阳运行
8、两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的4倍，那么它们之间万有引力的大小变为（　　）
A.
B.
4F
C.
16F
D.
9、2020年12月6日，嫦娥五号成功将月球样品容器安全转移至返回器中，进入环月等待运行状态，择机返回地球。设月球样品质量为m，距离月球表面的高度为h，月球质量为M，半径为R，万有引力常量为G，则该运行状态下，月球样品受月球引力大小为（　　）
A.
0
B.
C.
D.
10、地球的质量为M，半径为R。质量为m的宇航员离地面高度为h时，受到地球的万有引力为（
）
A.
F＝G
B.
F＝G
C.
F＝G
D.
F＝G
11、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法正确的是（　　）
A.
离地面高度R处为4mg
B.
离地面高度R处为
C.
离地面高度2R处为
D.
离地面高度处为
12、要使两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法不可采用的是（　　）
A.
使物体的质量各减小一半，距离不变
B.
使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变
C.
使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D.
使两物体间的距离和质量都减为原来的
13、2010年1月30日，出现了稀有的天文现象：太阳、地球、月亮和火星处在同一直线上，该天月亮距地球最近。已知火星到太阳的距离约为地球到太阳距离的1.5倍。下列说法正确的是（
）
A.
在2011年1月30日太阳、地球、火星也在同一直线上
B.
地球受到太阳的引力约是火星受到太阳引力的2.25倍
C.
地球绕太阳公转的速率约是火星绕太阳公转速率的1.5倍
D.
在2010年1月30日晚上看到的月亮最圆最大
14、已知地球质量为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍．若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为和，则
：约为　　
A.
9：4
B.
6：1
C.
3：2
D.
1：1
15、地球质量大约是月球质量的81倍，地月距离约为38万千米，两者中心连线上有一个被称作“拉格朗日点”的位置，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，则这个点到地球的距离约为（　　）
A.
3.8万千米
B.
5.8万千米
C.
32万千米
D.
34万千米
16、已知火星的质量约为地球质量的，若某时刻“天问一号”火星探测器与地球球心的距离和与火星球心的距离正好相等，此时火星和地球对它的引力的比值约为（　　）
A.
0.1
B.
0.2
C.
0.4
D.
2.5
17、.如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体．从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)(　　)
A.
G
B.
0
C.
4G
D.
G
18、有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点.现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为(　　)
A.
B.
C.
D.
19、如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
20、球穴挖在大球的正中央（如图所示），且挖去小球的半径是大球半径的，大球球心与质点间的距离为d，根据同样道理，试求剩余部分对球外质量为m的质点的引力大小．
7-2
万有引力定律
课后作业
1、在物理学发展过程中，有许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（　
　）
A.
第谷通过多年观测记录行星的运动，提出了行星运动的三大定律
B.
卡文迪许发现万有引力定律，被人们称为“能称出地球质量的人”
C.
伽利略利用“理想斜面”实验得出“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”
D.
牛顿从理论和实验两个角度，证明了轻重物体下落一样快，从而推翻了亚里士多德的“质量越大下落越快”的错误观点
【答案】C
【解析】A．第谷通过多年的观测，积累了大量可靠的数据，开普勒在精确的计算分析第谷的观测数据后得出了行星运动三定律，故A错误；
B．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，被人们称为“能称出地球质量的人”，故B错误；
C．伽利略利用“理想斜面”得出“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”的观点，故C正确；
D．伽利略从理论和实验两个角度，证明了轻、重物体下落一样快，从而推翻了古希腊学者亚里士多德的“小球质量越大下落越快”的错误观点，故D错误；
2、图（a）是用来“显示桌（或支持）面的微小形变”的演示装置；图（b）是用来“测量万有引力常量”的扭秤。由图可知，两个实验装置共同的物理思想方法是（　　
）
A.
极限的思想方法
B.
放大的思想方法
C.
控制变量的方法
D.
猜想的思想方法
【答案】B
【解析】两个实验都是通过将微小的变化放大，利于观察测量，都使用了放大的思想方法，故B正确，ACD错误。
3、牛顿在前人研究的基础上总结出万有引力定律，100多年以后，英国物理学家卡文迪许在实验室里测出了引力常量G?的数值。在国际单位制中G的单位是（　　）
A.
N·m2/kg2
B.
N·kg2/m2
C.
kg2/（N·m2）
D.
G是常量没有单位
【答案】A
【解析】
由
可得
则在国际单位制中G的单位是N·m2/kg2。
故选A。
4、关于万有引力公式，以下说法中正确的是（　　）
A.
当两物体间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大
B.
公式中引力常量G的值是卡文迪许规定的
C.
只有能看做质点的两物体间的引力才能用上述公式计算
D.
公式即适用于星球之间的引力计算，也适用于质量较小的物体
【答案】D
【解析】
A．当两物体间的距离趋近于0时，两物体已不能看成质点，万有引力公式不适用，A错误；
B．公式中引力常量G的值是卡文迪许通过扭秤实验测得的，B错误；
C．若物体不能看做质点时，万有引力公式中的r应指两物体重心的间距，仍可用该公式计算，C错误；
D．公式不仅适用于星球之间的引力计算，也适用于质量较小的物体，D正确。
5、关于万有引力定律，下列说法正确的是(　　)
A.
该定律告诉我们：物体间引力的大小与两物体的质量成正比，与两物体间的距离成反比
B.
万有引力定律是牛顿在实验室里经过反复实验后才得出来的
C.
此规律不仅适用于弱相互作用，也适用于强相互作用
D.
公式中的引力常量G的大小是卡文迪许通过扭秤实验测出的
【答案】D
【解析】A．该定律告诉我们：物体间引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与两物体间的距离平方成反比，A错误；
B．万有引力定律是牛顿在前人理论成就和实验结果的基础上推理出来的，B错误；
C．自然界中有四大相互作用：强相互作用、若相互作用、电磁相互作用、引力相互作用，该公式仅是引力相互作用的表达式，和其他三个没有必然联系，C错误；
D．公式中的引力常量G的大小是卡文迪许通过扭秤实验测出的，D正确。
6、在牛顿的月—地检验中有以下两点：
(1)由天文观测数据可知，月球绕地球运行的周期为27.32天，月球与地球间相距，由此可计算出加速度；
(2)地球表面的重力加速度为，月球的向心加速度与地球表面重力加速度之比为，而地球半径和月球与地球间距离的比值为。这个比值的平方与上面的加速度比值非常接近。
以上结果说明（　　）
A.
地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力
B.
地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力
C.
地面物体所受地球的引力只与物体质量有关，即
D.
月球所受地球的引力除与月球质量有关外，还与地球质量有关
【答案】A
【解析】牛顿进行了“月--地检验”，说明天上和地下的物体都遵从万有引力定律，即地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一性质的力，故A正确。
7、太阳对地球有相当大的引力，地球对太阳也有引力作用，为什么它们不靠在一起？其原因是(　　)
A.
太阳对地球的引力与地球对太阳的引力，这两个力大小相等、方向相反、互相平衡
B.
太阳对地球的引力还不够大
C.
不仅太阳对地球有引力作用，而且太阳系里其他星球对地球也有引力，这些力的合力为零
D.
太阳对地球的引力不断改变地球的运动方向，使得地球绕太阳运行
【答案】D
【解析】A．太阳对地球有相当大的引力和地球对太阳的引力是一对相互作用力，不是平衡力，A错误；
BCD．太阳对地球引力的作用效果是不断改变地球的运动方向，使得地球绕太阳运行，所以BC错误；D正确。
8、两个质点之间万有引力的大小为F，如果将这两个质点之间的距离变为原来的4倍，那么它们之间万有引力的大小变为（　　）
A.
B.
4F
C.
16F
D.
【答案】D
【解析】根据万有引力定律公式得，将这两个质点之间的距离变为原来的4倍，则万有引力的大小变为原来的，故万有引力变为。
9、2020年12月6日，嫦娥五号成功将月球样品容器安全转移至返回器中，进入环月等待运行状态，择机返回地球。设月球样品质量为m，距离月球表面的高度为h，月球质量为M，半径为R，万有引力常量为G，则该运行状态下，月球样品受月球引力大小为（　　）
A.
0
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】根据万有引力定律可知，月球样品受月球引力大小为
10、地球的质量为M，半径为R。质量为m的宇航员离地面高度为h时，受到地球的万有引力为（
）
A.
F＝G
B.
F＝G
C.
F＝G
D.
F＝G
【答案】D
【解析】根据万有引力公式有，其中
万有引力大小为
故D正确，ABC错误；
11、地球的半径为R，地球表面处物体所受的重力为mg，近似等于物体所受的万有引力。关于物体在下列位置所受万有引力大小的说法正确的是（　　）
A.
离地面高度R处为4mg
B.
离地面高度R处为
C.
离地面高度2R处为
D.
离地面高度处为
【答案】C
【解析】AB．由于近似等于物体所受的万有引力，得
则当物体离地面高度R时的万有引力
故AB错误；
C．离地面高度2R时的万有引力
故C正确；
D．离地面高度时的万有引力
故D错误。
12、要使两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法不可采用的是（　　）
A.
使物体的质量各减小一半，距离不变
B.
使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变
C.
使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
D.
使两物体间的距离和质量都减为原来的
【答案】D
【解析】根据万有引力公式
A．使物体的质量各减小一半，距离不变，万有引力变为原来的，A正确；
B．使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变，万有引力变为原来的，B正确；
C．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变，万有引力变为原来的，C正确；
D．使两物体间的距离和质量都减为原来的，两物体间的万有引力不变，D错误。
13、2010年1月30日，出现了稀有的天文现象：太阳、地球、月亮和火星处在同一直线上，该天月亮距地球最近。已知火星到太阳的距离约为地球到太阳距离的1.5倍。下列说法正确的是（
）
A.
在2011年1月30日太阳、地球、火星也在同一直线上
B.
地球受到太阳的引力约是火星受到太阳引力的2.25倍
C.
地球绕太阳公转的速率约是火星绕太阳公转速率的1.5倍
D.
在2010年1月30日晚上看到的月亮最圆最大
【答案】D
【解析】A．本题考查的是对万有引力定律问题的了解，并不能推断在2011年1月30日太阳、地球、火星也在同一直线上，A错误；
B．根据
，
火星质量与地球质量不等，故地球受到太阳的引力约并不是火星受到太阳引力的2.25倍；B错误；
C．地球绕太阳公转的速率约是火星绕太阳公转速率的1.224倍不是1.5倍，C错误；
D．在2010年1月30日晚上看到的月亮最圆最大，此时月球距离地球最近，D正确；
14、已知地球质量为月球质量的81倍，地球半径约为月球半径的4倍．若在月球和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为和，则
：约为　　
A.
9：4
B.
6：1
C.
3：2
D.
1：1
【答案】A
【解析】设月球质量为，半径为，地球质量为M，半径为R．
已知，，
根据万有引力等于重力得：
则有：
因此…①
由题意从同样高度抛出，…②
联立①、②解得：
在地球上的水平位移
在月球上的；
因此得到：，故A正确，BCD错误．
15、地球质量大约是月球质量的81倍，地月距离约为38万千米，两者中心连线上有一个被称作“拉格朗日点”的位置，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，则这个点到地球的距离约为（　　）
A.
3.8万千米
B.
5.8万千米
C.
32万千米
D.
34万千米
【答案】C
【解析】以M表示地球的质量，m表示月球的质量，表示飞行器的质量，
表示地月距离，x表示飞行器到月球的距离，
表示月球公转的角速度根据万有引力定律和牛顿第二定律，有
，
联立以上两式，得
，
由于
则
即
，
解得
所以，飞行器与地球的距离为
16、已知火星的质量约为地球质量的，若某时刻“天问一号”火星探测器与地球球心的距离和与火星球心的距离正好相等，此时火星和地球对它的引力的比值约为（　　）
A.
0.1
B.
0.2
C.
0.4
D.
2.5
【答案】A
【解析】根据万有引力公式
可知，火星探测器与地球球心的距离和与火星球心的距离正好相等，万有引力与中心天体的质量成正比，所以火星和地球对它的引力的比值约为0.1。
17、.如图所示，有一个质量为M，半径为R，密度均匀的大球体．从中挖去一个半径为的小球体，并在空腔中心放置一质量为m的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)(　　)
A.
G
B.
0
C.
4G
D.
G
【答案】D
【解析】若将挖去的小球体用原材料补回，可知剩余部分对m的吸引力等于完整大球体对m的吸引力与挖去小球体对m的吸引力之差，挖去的小球体球心与m重合，对m的万有引力为零，则剩余部分对m的万有引力等于完整大球体对m的万有引力；以大球体球心为中心分离出半径为
的球，易知其质量为M，则剩余均匀球壳对m的万有引力为零，故剩余部分对m的万有引力等于分离出的球对其的万有引力，根据万有引力定律
F＝G
＝G
A．G，与结论不相符，选项A错误；
B．0，与结论不相符，选项B错误；
C．4G，与结论不相符，选项C错误；
D．G，与结论相符，选项D正确；
18、有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点.现从M中挖去半径为R的球体，如图所示，则剩余部分对m的万有引力F为(　　)
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】挖去小球前球与质点的万有引力，挖去的球体的质量；被挖部分对质点的引力为，则剩余部分对质点m的万有引力，A正确．
19、如图所示，木星是太阳系中最大的行星，与太阳的距离为7.8×108km，木星和太阳的质量分别为1.9×1027kg和2.0×1030kg。试求木星与太阳之间的万有引力大小。
【答案】4.2×1023N
【解析】由题意可知，m1=1.9×1027kg，m2=2.0×1030kg，r=7.8×1011m
根据公式
可得所求引力
20、球穴挖在大球的正中央（如图所示），且挖去小球的半径是大球半径的，大球球心与质点间的距离为d，根据同样道理，试求剩余部分对球外质量为m的质点的引力大小．
【答案】
【解析】大球的质量
被挖去的小球的质量为
则
球穴挖在大球正中央，球穴和大球的中心到质点间的距离相等，均为d，则
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