7.2 万有引力定律(基础达标)检测— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册(word含解析)

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名称 7.2 万有引力定律(基础达标)检测— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修第二册(word含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-04-25 16:16:56

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第七章万有引力与宇宙航行第二节万有引力定律基础达标(含解析)
一、单选题
1.甲、乙两个质点间的万有引力大小为
,若甲物体的质量不变,乙物体的质量增加到原来的2倍,同时,它们之间的距离减小到原来的一半,则甲、乙两个物体的万有引力大小将变为(  )
A. B. C. D.
2.关于万有引力公式,以下说法正确的是(  )
A.公式只适用于星球之间的引力计算,不适用于质量较小的物体
B.当两物体间的距离趋近于 0 时,万有引力趋近于无穷大
C.两物体间的万有引力也符合牛顿第三定律
D.公式中的 r 是到球表面的距离
3.关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是(  )
A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律
B.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律
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.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
4.平方反比律适用于万有引力或由一个局域的源向周围空间均匀蔓延的所有现象:例如蜡烛发出的光、从一块铀发出的辐射和从小喇叭发出的声音。考虑多根蜡烛火焰的光,每根蜡烛发出相同的光亮。下面情况进入你眼睛最亮的是(  )
A.从远处看1根蜡烛 B.从远处看2根蜡烛
C.从远处看3根蜡烛 D.从远处看4根蜡烛
5.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
6.2020年10月12日,我国在西昌卫星发射中心成功将“高分十三号”卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道。“高分十三号”卫星是一颗光学遥感卫星,这颗卫星绕地球的运动可看作匀速圆周运动,其轨道与地球赤道在同一平面内,从地面上看,卫星在一定高度处静止不动。已知地球半径为r1,“高分十三号”卫星轨道半径为r2。场是一种客观存在的物质,卫星与地球之间的万有引力是通过引力场发生的。与电场强度类似,可以引入引力场强度来描述引力场的强弱。若地球质量为M,卫星质量为m,则“高分十三号”卫星在运动过程中,所经各点的引力场强度的大小(  )
A.与M、m都有关 B.与M有关,与m无关
C.与M、m都无关 D.与M无关,与m有关
7.2020年7月23日12时41分,在海南岛的中国文昌航天发射场,中国用长征五号运载火箭成功将火星探测器“天问一号”送入预定轨道,迈出了中国行星探测第一步。“天问一号”探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后,到达火星附近,通过“刹车”完成火星捕获,进入环火轨道,并择机开展着陆、巡视等任务,进行火星科学探测。已知火星的质量约为地球质量的,半径约为地球半径的,若“天问一号”到达火星途中的某处与地球和火星的距离正好相等,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
8.如图所示,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,成功将第16颗北斗导航卫星发射升空并送入预定转移轨道。第16颗北斗导航卫星距离地球表面的高度为h,已知地球的质量为M,地球半径为R,该北斗导航卫星的质量为m,万有引力常量为G。则这颗卫星与地球之间的万有引力大小为(  )
A. B.
C. D.
9.“嫦娥四号”绕月运行的示意图如图所示。已知“嫦娥四号”的质量为,到月球表面的距离为;月球质量为、半径为;引力常量为。“嫦娥四号”受到月球引力的大小为(  )
A. B. C. D.
10.在人类对物质运动规律的认识过程中,许多物理学家大胆猜想、勇于质疑,取得了辉煌的成就。下列有关科学家及他们的贡献描述正确的是(  )
A.卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后,进行了“月—地检验”,将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
B.在公式中,G称为引力常量,单位是N·m2/kg2
C.开普勒潜心研究第谷的天文观测数据,提出行星绕太阳做匀速圆周运动
D.万有引力定律只适用于天体,不适用于地面上的物体
11.图甲是演示桌面在压力作用下发生形变的装置;图乙是演示玻璃瓶在压力作用下发生形变的装置;图丙是卡文迪许测定引力常数的装置。这三个实验共同体现了(  )
A.控制变量的办法
B.放大的思想
C.比较的方法
D.等效的方法
12.如图所示,一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A和B,A是半径为r的圆轨道,B为椭圆轨道,椭圆长轴QQ′为2r。P点为两轨道的交点,以下说法正确的是(  )
A.彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等
B.彗星和行星绕恒星运动的周期相同
C.彗星和行星经过P点时的速度相同
D.彗星在Q′处加速度为行星加速度的
13.量纲分析是物理学中的一种很重要的研究方法。例如,任何两个物体之间都存在相互作用的引力,引力的大小与这两个物体的质量的乘积成正比,与这两个物体之间的距离的平方成反比,其表达式可写为,式中G为万有引力常量,你可能不知道G的具体单位,但是你可以结合单位换算(量纲分析)对其做出推断,则根据你的推断,下列关于G的具体单位,表述正确的是(  )
A.N·m/kg B. C. D.
14.如图所示,两个半径分别为r1=0.40 m,r2=0.60 m,质量分布均匀的实心球质量分别为m1=4.0 kg,m2=1.0 kg,两球间距离为r0=1.0 m,则两球间相互引力的大小为(  )
A.6.67×10-11N B.大于6.67×10-11 N
C.小于6.67×10-11 N D.不能确定
15.对于质量为m1和质量为m2的两个物体间的万有引力的表达式F=G,下列说法正确的是(  )
A.公式中的G是引力常量,它是由人为规定的,而不是实验得出的
B.当两个物体间的距离r趋于零时,万有引力趋于无穷大
C.m1和m2所受引力大小总是相等的
D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力
16.如图所示,一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体,且r=,则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小变为(  )
A. B. C. D.F
二、解答题
17.你所受太阳的引力是多大?和你所受地球的引力比较一下,可得出怎样的结论?已知太阳的质量是,地球到太阳的距离为,设你的质量是。
18.一个质量均匀分布的球体,半径为2r,在其内部挖去一个半径为r的球形空穴,其表面与球面相切,如图所示。已知挖去小球的质量为m,在球心和空穴中心连线上,距球心d=6r处有一质量为m2的质点,求:
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为多大?
(2)剩余部分对m2的万有引力为多大?
19.某宇宙飞船由运载火箭先送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道,在B点实施变轨后,再进入预定圆轨道,如图所示。已知飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,近地点A距地面高度为,地球表面重力加速度为g,地球半径为R。则:
(1)飞船在近地点A的加速度为多大;
(2)远地点B距地面的高度为多少。
参考答案
1.D
【解析】
根据万有引力定律
可知,若甲物体的质量m1不变,乙物体的质量m2增加到原来的2倍,同时它们之间的距离r减为原来的一半,则甲、乙两物体间的万有引力大小为
故选D。
2.C
【解析】
A.该公式适用于两质点间万有引力的计算,同样适用于质量较小的物体。A错误;
B.当两物体间的距离趋近于 0 时,物体不能看作质点,不适用于该公式。B错误;
C.两物体间的万有引力大小相等,方向相反,也符合牛顿第三定律。C正确;
D.公式中的 r 是到质量均匀分布的球心的距离。D错误。
故选C。
3.D
【解析】
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。
故选D。
4.A
【解析】
设光强为P,根据题意可知
从1m远处看1根蜡烛此时的光强为
从2m远处看2根蜡烛此时的光强为
从3m远处看3根蜡烛此时的光强为
从4m远处看4根蜡烛此时的光强为
通过计算可知从远处看1根蜡烛的光强最大。
故选A。
5.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。
故选A。
6.B
【解析】
采用类比法,对比点电荷场强公式可知,卫星在运动过程中,所经各点的引力场强度的大小与M和到地心的距离r有关,与m无关。
故选B。
7.A
【解析】
火星和地球对它的引力的比值
故选A。
8.C
【解析】
根据万有引力定律可知,卫星与地球之间的万有引力大小为
故选C。
9.D
【解析】
根据万有引力公式可知
故选D。
10.B
【解析】
A.牛顿在发现万有引力定律过程中,进行了“月—地检验”,将天体间的力和地球上物体的重力统一起来,不是开普勒,故A错误;
B.利用公式中各物理量的单位推导可知,万有引力常量的单位是N·m2/kg2,故B正确;
C.开普勒潜心研究第谷的天文观测数据,提出行星绕太阳运动的开普勒三定律,认为行星绕太阳沿椭圆轨道运动,而不是圆周运动,故C错误;
D.万有引力定律既适用于天体,也适用于地面上的物体,适用于宇宙万物,故D错误。
故选B。
11.B
【解析】
三个实验都是将微小的力通过不同的方式放大了现象,即这三个实验共同体现了放大的思想。故选B。
12.B
【解析】
A.行星和彗星的质量可能不同,故受到的万有引力可能不同,故A错误;
B.因圆形轨道的半径和椭圆轨道的半长轴相等,则由开普勒第三定律可知,两星球运动的周期相等;故B正确;
C.虽说两星体经过P点时的速度大小有可能相等,但速度方向肯定是不同的;故速度不可能相同;故C错误;
D.由

因慧星在Q'点离恒星中心的距离小于行星半径的二倍;故慧星在Q'处加速度大于行星加速度的。
故D错误。
故选B。
13.B
【解析】
根据
可得
则G的单位是
故选B。
14.A
【解析】
根据万有能力定律可得F=G=6.67×10-11× N=6.67×10-11N
故选A。
15.C
【解析】
A.公式中的G是引力常量,它不是由人为规定的,而是实验得出的,选项A错误;
B.当两个物体间的距离r趋于零时,万有引力定律不再适用,选项B错误;
C.m1和m2之间的作用力是相互作用力,总是相等的,选项C正确;
D.两个物体间的引力总是大小相等、方向相反,是一对相互作用力,选项D错误。
故选C。
16.C
【解析】
设原球体的质量为M,质点P的质量为m0,球心与质点P的距离为L。根据
知,挖去部分的小球的质量
没挖去前,原球体对质点P的引力
挖去的部分对质点P的引力
则剩余部分对质点P的引力
故选C。
17.人所受太阳的引力是0.35N;地球对人的引力要比太阳对人的引力大一千六百多倍,平时计算时可以不考虑人受太阳的万有引力
【解析】
地球半径为6.4×?106?m?,与地球到太阳的距离1.5×?1011?m?相比相差近10万倍,因此人距太阳的距离可以认为也是1.5×?1011?m?,故人受太阳的引力为
人受地球的引力为
两个引力满足
地球对人的引力要比太阳对人的引力大一千六百多倍,平时计算时可以不考虑人受太阳的万有引力。
18.(1)G;(2)G
【解析】
(1)被挖去的小球挖去前对m2的万有引力为F2=G=G
(2)将挖去的小球填入空穴中,由V=πR3,m=ρV可知,大球的质量为8m,则挖去小球前大球对m2的万有引力为F1=G=G
m2所受剩余部分的万有引力为F=F1-F2=G
19.(1);(2)
【解析】
(1)设地球质量为M,飞船的质量为m,在A点飞船受到的地球引力为
地球表面的重力加速度
由牛顿第二定律得
(2)飞船在预定圆轨道飞行的周期
由牛顿第二定律得
解得