内容正文:
[合格考练]
1.关于万有引力和万有引力定律的理解,正确的是( )
A.不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力
B.只有能看作质点的两物体间的引力才能用F=计算
C.由F=知,两物体间距离r减小时,它们之间的引力增大
D.万有引力常量的大小首先是由牛顿测出来的,且约等于6.67×10-11 N·m2/kg2
解析:C [任何物体间都存在相互作用的引力,故称万有引力,选项A错误;两个质量分布均匀的球体间的万有引力也能用F=来计算,选项B错误;物体间的万有引力与它们间距离r的二次方成反比,故r减小,它们间的引力增大,选项C正确;引力常量G是由卡文迪什精确测出的,选项D错误.]
2.两个质量均匀的球体相距r,它们之间的万有引力为10-8 N,若它们的质量、距离都增加为原来的2倍,则它们间的万有引力为( )
A.10-8 N B.2×10-8 N
C.4×10-8 N D.8×10-8 N
解析:A [根据万有引力定律F=G,若它们的质量、距离都增加为原来的2倍,则万有引力不变,仍为10-8 N,选项A正确.]
3.火箭在高空某处所受的引力为它在地面某处所受引力的一半,则火箭离地面高度与地球半径之比为( )
A.(+1)∶1 B.(-1)∶1
C.∶1 D.1∶
解析:B [设地球的半径为R,火箭离地面高度为h,所以Fh=,F地=,其中Fh=F地,因此=,选项B正确.]
4.某未知星体的质量是地球质量的,直径是地球直径的,则一个质量为m的人在未知星体表面受到的引力F星和地球表面所受引力F地的比值为( )
A.16 B.4 C. D.
解析:B [根据万有引力定律F=G∝,故=·=×2=4.选项B正确.]
5.(多选)要使两物体间的万有引力减小到原来的,下列办法可以采用的是( )
A.使两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大为原来的2倍,质量不变
D.使两物体间的距离和质量都减小为原来的
解析:ABC [由万有引力定律F=G可知,A、B、C选项中两物体间的万有引力都将减小到原来的,而D选项中两物体间的万有引力保持不变,故应选A、B、C.]
6.设地球表面重力加速度为g0,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的引力作用而产生的加速度为g,则为 ( )
A.1 B.
C. D.
解析:D [地球表面处的重力加速度和离地心高4R处的加速度均由地球对物体的万有引力产生,所以有:
地面上:G=mg0.①
离地心4R处:G=mg②
由①②两式得=2=,故D正确.]
[等级考练]
7.一颗人造卫星在地球引力作用下,绕地球做匀速圆周运动,已知地球的质量为M,地球的半径为R,卫星的质量为m,卫星离地面的高度为h,引力常量为G,则地球对卫星的万有引力大小为( )
A.G B.G
C.G D.G
解析:C [根据万有引力的大小公式F=G,r=R+h所以F=G,故选项C正确,选项A、B、D错误.]
8.关于万有引力F=G和重力,下列说法正确的是( )
A.公式中的G是一个比例常数,没有单位
B.到地心距离等于地球半径2倍处的重力加速度为地面重力加速度的
C.m1、m2受到的万有引力是一对平衡力
D.若两物体的质量不变,它们间的距离减小到原来的一半,它们间的万有引力也变为原来的一半
解析:B [G的单位是N·m2/kg2,A错误;设地球质量为M,半径为R,则地球表面的重力加速度为,到地心距离等于地球半径2倍处的重力加速度为,所以B正确;m1、m2受到的万有引力是一对作用力与反作用力,C错误;根据万有引力公式,若两物体的质量不变,它们间的距离减小到原来的一半,它们间的万有引力应变为原来的4倍,D错误.]
9.已知太阳的质量为M,地球的质量为m1,月球的质量为m2,当发生日食时,太阳、月球、地球几乎在同一直线上,且月球位于太阳与地球中间,如图所示.设月球到太阳的距离为a,到地球的距离为b,则太阳对地球的引力F1和太阳对月球的引力F2的大小之比为多少?
解析:由太阳对地球和月球的吸引力满足F=G,知:
太阳对地球的引力F1=G,太阳对月球的引力
F2=G,故=.
答案:
10.火星半径是地球半径的,火星质量大约是地球质量的,那么:
(1)地球表面上质量为50 kg的宇航员在火星表面上受到的重力是多少?
(2)若宇航员在地球表面能跳1.5 m高,那他在火星表面能跳多高?(在地球表面的重力加速度g取10 m/s2)
解析:(1)在地球表面有mg=G,
得g=G,
同理可知,在火星上有g′=G
即g′=== g= m/s2
宇航员在火星上受到的重力
G′=mg′=50× N=222.2 N.
(2)在地球表面宇航员跳起的高度H=,
在火星表面宇航员跳起的高度
h=
综上可知,h=H=×1.5 m=3.375 m.
答案:(1)222.2 N (2)3.375 m
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