第三章第三节 万有引力定律的应用—2020-2021学年【新教材】粤教版（2019）高中物理必修第二册分级训练（word含答案）

第三章第三节 万有引力定律的应用
A级　合格达标
1.地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有（　　）
A.物体在赤道处受的地球引力等于两极处，而重力小于两极处
B.赤道处的角速度比南纬30°大
C.地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D.地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
2.某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球半径的一半，那么一个物体在此行星表面上的重力是地球表面上重力的（　　）
A.倍　　　　　　　 B.倍
C.4倍 D.2倍
3.“嫦娥三号”携带“玉兔”探测车在实施软着陆过程中，“嫦娥三号”离月球表面4 m高时最后一次悬停，确认着陆点.若总质量为M的“嫦娥三号”在最后一次悬停时，反推力发动机对其提供的反推力为F，已知引力常量为G，月球半径为R，则月球的质量为（　　）
A. B.
C. D.
4.某星球的半径为R，表面的重力加速度为g，引力常量为G，则该星球的平均密度为（　　）
A. B.
C. D.
5.随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其他星球成为可能.假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的（　　）
A. B.2倍
C.4倍 D.8倍
B级　等级提升
6.月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的.一个质量为600 kg的飞行器到达月球后，下列说法错误的是（　　）
A.在月球上的质量仍为600 kg
B.在月球表面上的重力为980 N
C.在月球表面上方的高空中重力小于980 N
D.在月球上的质量将小于600 kg
7.2018年10月20日，酒泉卫星发射中心迎来60岁生日.作为我国航天事业的发祥地，它拥有我国最早的航天发射场和目前唯一的载人航天发射场.2013年6月，我国成功实现目标飞行器“神舟十号”与轨道空间站“天宫一号”的对接.已知“神舟十号”从捕获“天宫一号”到两个飞行器实现刚性对接用时为t，这段时间内组合体绕地球转过的角度为θ，地球半径为R，组合体离地面的高度为H，万有引力常量为G.据以上信息，可求地球的质量为（　　）
A. B.
C. D.
8. 对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化.某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如图所示图像，则可求得地球质量为（已知引力常量为G）（　　）
A. B.
C. D.
9.一物体在地球表面重16 N，它在以5 m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重（即物体对火箭竖直向下的压力）为9 N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（地球表面重力加速度取10 m/s2）（　　）
A.2倍　　　 B.3倍
C.4倍　　　 D.
10.火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的.一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为50 kg.地球表面的重力加速度g取10 m/s2，则
（1）在火星上宇航员所受的重力为多少？
（2）宇航员在地球上可跳1.5 m高，他以相同初速度在火星上可跳多高？
第三章第三节 万有引力定律的应用
A级　合格达标
1.地球可近似看成球形，由于地球表面上物体都随地球自转，所以有（　　）
A.物体在赤道处受的地球引力等于两极处，而重力小于两极处
B.赤道处的角速度比南纬30°大
C.地球上物体的向心加速度都指向地心，且赤道上物体的向心加速度比两极处大
D.地面上的物体随地球自转时提供向心力的是重力
解析：由F＝G可知，若将地球看成球形，则物体在地球表面任何位置受到地球的引力都相等.此引力的两个分力，一个是物体的重力，另一个是物体随地球自转的向心力.在赤道上，向心力最大，重力最小，A对.地表各处的角速度均等于地球自转的角速度，B错.地球上只有赤道上的物体向心加速度指向地心，其他位置的向心加速度均不指向地心，C错.地面上物体随地球自转的向心力是万有引力与地面支持力的合力，D错.
答案：A
2.某个行星的质量是地球质量的一半，半径也是地球半径的一半，那么一个物体在此行星表面上的重力是地球表面上重力的（　　）
A.倍　　　　　　　 B.倍
C.4倍 D.2倍
解析：物体在某星球表面的重力等于万有引力G星＝G)＝G＝2G)＝2G地，故D正确.
答案：D
3.“嫦娥三号”携带“玉兔”探测车在实施软着陆过程中，“嫦娥三号”离月球表面4 m高时最后一次悬停，确认着陆点.若总质量为M的“嫦娥三号”在最后一次悬停时，反推力发动机对其提供的反推力为F，已知引力常量为G，月球半径为R，则月球的质量为（　　）
A. B.
C. D.
解析：设月球的质量为M′，由G＝Mg和F＝Mg解得M′＝，选项A正确.
答案：A
4.某星球的半径为R，表面的重力加速度为g，引力常量为G，则该星球的平均密度为（　　）
A. B.
C. D.
解析：根据重力近似等于星球的万有引力，有G＝mg，解得M＝.把该星球看作均匀球体，则星球体积为V＝πR3，则其密度为ρ＝＝.
答案：B
5.随着太空技术的飞速发展，地球上的人们登陆其他星球成为可能.假设未来的某一天，宇航员登上某一星球后，测得该星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的2倍，而该星球的平均密度与地球的差不多，则该星球质量大约是地球质量的（　　）
A. B.2倍
C.4倍 D.8倍
解析：由G＝mg得M＝，而M＝ρ·πR3，由两式可得R＝，所以M＝，易知该星球质量大约是地球质量的8倍.D正确.
答案：D
B级　等级提升
6.月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的.一个质量为600 kg的飞行器到达月球后，下列说法错误的是（　　）
A.在月球上的质量仍为600 kg
B.在月球表面上的重力为980 N
C.在月球表面上方的高空中重力小于980 N
D.在月球上的质量将小于600 kg
解析：物体的质量与物体所处的位置及运动状态无关，故A正确，D错误；由题意可知，物体在月球表面上受到的重力为地球表面上重力的，即F＝mg＝×600×9.8 N＝980 N，故B正确；由F＝G知，r增大时，引力F减小，在月球表面，物体的重力可近似认为等于物体所受的万有引力，故C正确.
答案：D
7.2018年10月20日，酒泉卫星发射中心迎来60岁生日.作为我国航天事业的发祥地，它拥有我国最早的航天发射场和目前唯一的载人航天发射场.2013年6月，我国成功实现目标飞行器“神舟十号”与轨道空间站“天宫一号”的对接.已知“神舟十号”从捕获“天宫一号”到两个飞行器实现刚性对接用时为t，这段时间内组合体绕地球转过的角度为θ，地球半径为R，组合体离地面的高度为H，万有引力常量为G.据以上信息，可求地球的质量为（　　）
A. B.
C. D.
解析：组合体在圆轨道运行的周期T＝·t，根据万有引力定律和牛顿定律得＝m（R＋H），所以M＝.选项A正确.
答案：A
8. 对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化.某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出如图所示图像，则可求得地球质量为（已知引力常量为G）（　　）
A. B.
C. D.
解析：根据G＝mr，得r3＝，由题图可知＝＝，所以地球的质量M＝.
答案：B
9.一物体在地球表面重16 N，它在以5 m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重（即物体对火箭竖直向下的压力）为9 N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的（地球表面重力加速度取10 m/s2）（　　）
A.2倍　　　 B.3倍
C.4倍　　　 D.
解析：设此时火箭离地球表面高度为h.
由牛顿第二定律得FN－mg′＝ma，①
在地球表面处mg＝G，②
由①可得g′＝0.625 m/s2.③
又因h处mg′＝G，④
由②④得＝.
代入数据，得h＝3R，故选B.
答案：B
10.火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的.一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为50 kg.地球表面的重力加速度g取10 m/s2，则
（1）在火星上宇航员所受的重力为多少？
（2）宇航员在地球上可跳1.5 m高，他以相同初速度在火星上可跳多高？
解析：（1）由mg＝G，得g＝，
在地球上有g＝，在火星上有g′＝，
所以g′＝ m/s2，
那么宇航员在火星上所受的重力
mg′＝50× N≈222.2 N.
（2）在地球上，宇航员跳起的高度为h＝,2g)＝1.5 m，
在火星上，宇航员跳起的高度h′＝,2g′)，
联立以上两式得h′＝3.375 m.
答案：（1）222.2 N　（2）3.375 m