3.2 认识万有引力定律 课时优化训练 -2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

认识万有引力定律--2024-2025学年高中物理粤教版必修二课时优化训练 一、单选题 1．2024年中秋假期，航天员在距离地球表面的中国空间站，从太空拍下了节日期间祖国大地万家灯火的夜景。取地球半径，同步卫星距离地球表面，空间站与同步卫星的线速度大小之比约为5:2，忽略地球自转，由以上信息，我们可以得知( ) A.航天员在空间站外作业时，他所受到的引力大小与他在地球表面所受引力的比值为0.09 B.航天员在空间站一天可以看到16次月升月落 C.中国空间站的质量约为100吨 D.中国空间站所受万有引力约为 2．万有引力的发现实现了物理学史上第一次大统一：“地上物理学”和“天上物理学”的统一，它表明天体运动和地面上物体的运动遵从相同的规律。牛顿在发现万有引力定律的过程中，他将行星的椭圆轨道简化为圆轨道，还应用到了其他的规律和结论。下面的规律和结论没有被用到的( ) A.开普勒的研究成果 B.卡文迪什通过扭秤实验得出的引力常量 C.牛顿第二定律 D.牛顿第三定律 3．小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是( ) A.用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力 B.测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期 C.从高处释放一个重物、测量其下落高度和时间 D.测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径 4．2024年4月，神舟十八号飞船航天员乘组携带“水生密闭生态实验模块”进入中国空间站“问天”实验舱，实施国内首次在轨水生生态系统研究项目。该模块主体为一个充满水的“太空鱼缸”，其中有金鱼藻和4条斑马鱼。该系统在轨运行期间，忽略空间站受到的空气摩擦力和地球之外的天体引力，则( ) A.斑马鱼受到浮力、地球引力和向心力 B.斑马鱼受到的浮力与地球引力大小相等，方向相反 C.斑马鱼所受向心力来自地球引力 D.斑马鱼所受地球引力与其在地面所受引力大小相等 5．北京时间2024年4月21日7时45分，中国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感四十二号02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。若将该卫星在轨道上的运动看成绕地球做匀速圆周运动，其线速度的二次方与轨道半径的倒数的关系图像恰好是一条过原点、斜率为k的直线（k与卫星的质量无关），如图所示，已知引力常量为G，则由图像可得( ) A.地球的密度 B.地球的质量 C.地球的自转周期 D.地球的公转周期 6．云南籍航天员桂海潮在我国航天事业中作出了突出贡献，于2024年4月18日获得了“英雄航天员”称号。若桂海潮随中国空间站绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，桂海潮质量为m，地球质量为M，引力常量为G，则地球对桂海潮的万有引力大小为( ) A.mG B.MG C. D. 7．地球绕着太阳公转，其运动可看成匀速圆周运动.已知万有引力常量为G，如果要通过观测求得太阳的质量，还需要测量下列哪些量( ) A.地球公转的轨道半径和公转周期 B.地球公转的轨道半径和自转周期 C.地球半径和地球的公转周期 D.地球半径和地球的自转周期 8．牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但不知道引力常量G的值，第一个在实验室比较准确测定引力常量G值的科学家是( ) A.哥白尼 B.第谷 C.开普勒 D.卡文迪许 9．两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2倍，那么它们之间万有引力的大小变为( ) A. B.4F C. D.2F 10．中国北斗卫星导航系统由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星.其中两颗卫星的线速度大小之比为k，则这两卫星所在轨道处的重力加速度大小之比为( ) A.k B. C. D. 二、多选题 11．下列关于万有引力定律的说法中，正确的是( ) A.万有引力定律是卡文迪许在实验室中发现的 B.对于相距很远、可以看成质点的两个物体，万有引力定律中的r是两质点间的距离 C.对于质量分布均匀的球体，公式中的r是两球心间的距离 D.质量大的物体对质量小的物体的引力大于质量小的物体对质量大的物体的引力 12．质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动.已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重力加速度为g，引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的( ) A.线速度 B.角速度 C.运行周期 D.向心加速度 三、计算题 13．英国物理学家卡文迪什利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，被称为是第一个“称量地球的质量”的人。已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G。若忽略地球自转的影响： （1）求地球的质量M和密度ρ； （2）若，，，，试估算地球的质量M和密度。（结果用科学记数法表示，保留一位有效数字） 14．如图，人造卫星能够绕地球做匀速圆周运动是因为地球对卫星的万有引力提供了卫星做圆周运动所需要的向心力。已知地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星与地球之间的距离为d，万有引力常量为G。 （1）求卫星运动的线速度大小； （2）若卫星与地球之间的距离为2d，求卫星运动的周期。 参考答案 1．答案：B 解析：由题给条件可知航天员在空间站所受的万有引力可表示为，航天员在地面所受的引力可表示为，解得，A错误；，又，解得，所以在空间站一天可以看到次月升月落，B正确；由已知条件无法求出中国空间站的质量，C错误；由已知条件无法求出中国空间站所受的万有引力，D错误。 2．答案：B 解析：牛顿在发现万有引力定律的过程中，他将行星的椭圆轨道简化为圆轨道就是利用了开普勒第一定律，由牛顿第二定律可知万有引力提供向心力，再借助于牛顿第三定律来推算物体对地球的作用力与什么有关系，同时运用开普勒第三定律来导出万有引力定律。而卡文迪什通过扭秤实验得出的引力常量是在牛顿发现万有引力定律之后，故选B。答案：B 3．答案：D 解析：在天宫实验室内，物体处于完全失重状态，重力提供了物体绕地球匀速圆周运动的向心力，故ABC中的实验均无法得到天宫实验室轨道处的重力加速度。由重力提供绕地球做匀速圆周运动的向心力得，整理得轨道重力加速度为，故通过测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径可行，D正确。 故选D。 4．答案：C 解析：ABC.浮力产生的原因为液面不同高度的压力差，空间站绕地稳定飞行时，地球对它的万有引力提供向心力，处于完全失重状态，液面没有压力差，所以斑马鱼只受万有引力作用，不受浮力作用，故AB错误，C正确； D.根据万有引力表达式 可知，斑马鱼所在轨道的半径更大，所以其所受地球引力比其在地面所受引力大小更小，故D错误。 故选C。 5．答案：B 解析：本题考查万有引力。根据万有引力提供向心力，有，可得，根据题意，有，可求得地球的质量，但不能求出地球体积，因而也不能计算出地球的密度，A项错误，B项正确；根据上述方程可知，地球的自转周期和公转周期都不能计算得出，C、D项错误。 6．答案：D 解析：根据万有引力定律可知，地球对桂海潮的万有引力大小为故选D。 7．答案：A 解析：设地球质量为m，太阳质量为M，地球公转半径为r，万有引力提供向心力， 解得 8．答案：D 解析：根据物理学史可知，第一个在实验室比较准确测定引力常量G值的科学家是卡文迪许. A.哥白尼，与结论不相符，选项A错误； B.第谷，与结论不相符，选项B错误； C.开普勒，与结论不相符，选项C错误； D.卡文迪许，与结论相符，选项D正确； 9．答案：A 解析：万有引力 将这两个质点之间的距离变为原来的2倍，它们之间万有引力的大小变为 故选A。 10．答案：D 解析：根据，可得，根据，可得，联立解得，故D正确. 11．答案：BC 解析：A.万有引力定律是牛顿发现的，故A错误;B.对于相距很远、可以看成质点的两个物体，万有引力定律中的r是两质点间的距离，故B正确;C.对于质量分布均匀的球体，公式中的r是两球心间的距离，故C正确;D.物体之间的万有引力时作用力和反作用力，不论质量大小，两物体之间的万有引力总是大小相等，故D错误。故选BC。 12．答案：AC 解析：由万有引力等于向心力有,则线速度,A项正确;角速度,B项错误;运行周期,C项正确;由可得向心加速,D项错误. 13．答案：（1），；（2）， 解析：（1）忽略地球自转，在地球表面万有引力等于重力 得 由密度公式和球体积公式得 （2）由（1）中结论带入数据得 14．答案：（1）（2） 解析：（1）根据万有引力充当向心力 解得 （2）根据万有引力充当向心力 解得 学科网（北京）股份有限公司 $$