第3章 第2节 万有引力定律-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（教科版）

第三章万 第1节天体运动 白题基础过关练 1.D2.B 3.C解析：AB.根据开普勒第二定律可知，海王星从P到Q阶 段，速率逐渐变小，在P点速率最大，在Q点速率最小，由对 称性可知从P到Q的时间为了，所以从P到M的时间小于 4,从M到Q的时间大于？，放AB错误；B根据开音新第 二定律可知相同时间内，海王星与太阳的连线扫过的面积相 同，由于P点到太阳的距离比Q点更近，所以P点的角速度 大于Q点的角速度，故C正确；D由上分析可知，从Q到N 的时间大于？，故从M到N的时间大于号，放D结误故 选C. 4.AC解析：AB.在轨道I上A是轨道I上的近地点，B是轨 道I上的远地点，根据开普勒第二定律，在轨道I上经过B 时的线速度比经过A时小，A正确，B错误；CD根据开普勒 第三定律%=k,轨道Ⅱ的半径大于轨道1的半长轴，在轨道 I上运行的周期比在轨道Ⅱ上小，C正确，D错误故选AC. 5.D解析：根据几何知识可知，圆轨道半径为r=R+R=2R椭 6R 圆轨道的半长轴为a= =3R,设乙的运动周期为T.由开普 2 勒第三定律得二。 元7，可得r=36 T,故ABC错误，D正确 故选D. 黑题应用提优练 1D解析：A根据开音颗第三定律有。-因为<7火，可 知地球公转的周期小于火星公转的周期，故A错误；B.探测 器进入地火转移轨道后，根据开普勒第二定律，从近日点P 到远日点Q,线速度逐渐减小，故B错误；CD.根据开普勒第 「火+r地）3 2 三定律有 三在，因为”大，可知探测器 T女T地 2 在地火转移轨道上的周期小于火星公转周期，且T= T火+打地 2 T地，探测器从发射到被火星俘获，经历的时间 心，其中1=35天，联立上述各式，代入数据得1。 255天，故C错误，D正确.故选D 2.C 3.B解析：根据开普勒第二定律可知，对于一个卫星而言，地 球和卫星的连线在相等的时间内扫过相等的面积若取一小 段很短的时间，则有24：风=弓4山尾，即=尼 ACD错误，B正确.故选B. 必修第二册·JK 有引力定律 4AD解析：A根据开普勒第三定律了-，可知木星的公转 半径约为地球公转半径的5.2倍，所以木星和地球最近的距 离大约是地球公转半径的4.2倍，故A正确，B错误；CD.木 星、地球和太阳再次处于同一直线时地球比木星多转半周， 有，解得L山年，放C错误，D正确故选心 压轴挑战 5.BD解析：AB.由题意可知，海王星与天王星相距最近时，对 天王星的影响最大，且每隔时间。发生一次最大的偏离，则 有资头-2，得得1经放8下孩4结误，①曲 开音勒第三定律可发解得R=R又因正如 o-T。1 6 联立解得R=R,么故C错误，D正确故选D, 第2节万有引力定律 白题基础过关练 1.D2.C3.D 4.A解析：设飞船到地球中心的距离与到月球中心的距离分 别为12，飞船质量为m',飞船所受地球、月球引力合力为 06会6罗架公层数法 5.A解析：设地球半径为R,地球质量为M,引力常量为G,地 球表面重力加速度为g。,太空电梯离地高度为h,太空电梯 所在位置处面力加速度为g,心=心，根据地球表面 物体所受万有引力等于重力有G=mg。,整理得 R2 R、=6,解得R=子，解得h三R1593km放选A 6.C解析：A.地球对三颗卫星的引力大小相同，方向不同， 故A错误；B根据题意，由万有引力定律可得，地球与每一颗 星之间的引力大小为F=,故B错误；C两颗卫星种 地球引力大小都为C夹角为120，根搭平行西边形定则， 两颗卫呢对地好引力的合为大小P。-=2a心，故 C正确；D.如图，两颗卫星之间的距离L=2rcos30°=√3r,所 以两颗卫星之间的引力大小为F'=Gm'-Gm2 ,(323,,一颗卫星 受另外两颗卫星的引力的合力大小F哈=2Fcos30°=2× 号-g,做D鼠放避C 309 黑白题18 黑题应用提优练 1.A解析：假定火星质量为M、半径为R,根据引力定律，依题 意同一物体放在火星表面与地球表面所受引力大小分别为 g=c F=G- G)2,则同一物体在火星表面与在地球表 面受到的引力大小的比值约为F1:F2=0.4,故选A. 2.A解析：由题意可知，两颗卫星做圆周运动的角速度相等， 并设为ω，乙卫星由万有引力定律及牛顿第二定律可得 Mm mF2=mw,对甲卫星有G t=m心2(r+子）， 联立求得两颗卫星间悬绳的张力大小为P,,,故 选A. 3.A解析：球体的半径为R,则质量M=4 nR,半径为r=号 的球体的质量为M=,由题意可知F=G mM' R2,F= 2 C G只，解得x=2R,故选A 4.A解析：挖去之前球体与质点之间的万有引力大小为F,= G2八2，挖去部分的小球体与质点之间的万有引力大小为 M'm F,=G 由于球体密度均匀，则有 (3R+2R） M' M (3 4 -,剩余部分与m之间的万有引力大小 为F=E,-P,解得F=G0OP2,故选A 压轴挑战 5.ABC解析：地球绕太阳运动的周期为一年，飞船从D到Q 所用的时间为三个月，则地球从D到Q的时间为三个月，即 四分之一个周期，转动的角度为90度，根据几何关系知，D、 Q的距离为√2R,故A正确：因为P到D的时间为一年，D到 Q的时间为三个月，可知P到D的时间和P到Q的时间之 比为4：5，根据x=子a得，P,D和P,Q距离之比为 16:25,则P、D和D、Q的距离之比为16：9，DQ=√2R,则 PD=16.2R,B正确：地球与太阳间的万有引力等于地球做 圆周运动的向心力，对PD段，根据位移公式有16,5R 9 ara 二因为P到D的时间和D到Q的时间之比为 4:1,则子子即T,向心力P,=M行R联立解得地球 与太阳之间的万有引力大小F=92M,故C正确， 16m D错误 参考答案与解析 第3节预言未知星体计算天体质量 白题 基础过关练 1.AC 2.B解析：对于该行星两极处的物体m,可得GMm- R2=mng,对于 赤道处的物体m',可得GMm R2-m'w2R=m'. ·88,解得该行 星自转的角流度为w子√爱放选取 3.A解析：月球表面的重力加速度为g,月球的半径为R,不 考虑月球自转的影响，根据重力等于万有引力，=mg, 解得月球的质量M-公故A正确，BCD错误故选A 4.D解析：设该行星的半径为R,质量为M,卫星的质量为m, 根据题意，由万有引力提供向心力有GMm三 (2R)2=m R对沿 行星表面附近飞行的卫星，则有G杯4分 '卫R,解得M= 故选D 6B解析：AB,根据万有引力提供向心力可得”=m亡，解 r G,可知卫星的质量被约掉，知道卫星的绕地线速度 得M= 和绕地半径可以求出地球的质量，故A错误，B正确；CD.根 帮万有引功提供向心力可得m行 27p=mw,解得M= Cp,Mwis 4π2r3 =G,可知要求出地球的质量，需要知道卫星的绕 地角速度和绕地半径，或者知道卫星的绕地周期和绕地半 径，故CD错误故选B. &A解析：根据G恤o,得广c,可知图线的斜率 为GM,由图像可知GM=。,解得M=品故选A 7.B解析：设“比邻星”的半径为R,质量为M,根据牛顿第二 定律可得，CMm」 GMm 《。、2=g,。、乏=m·4g'”,联立解得 R=h,M=9gR,根据密度的计算公式P=V,其中V= 青，代人数解解得D器放选取 4 8.A解析：根据万有引力提供向心力有GWm (R+h)2=n(R+h)4 ,地 球的密度为p=M,解得p=3CR, 4 GR,故选A 9.B解析：星球恰好不瓦解时，赤道处物体所受万有引力恰 好提候向心力6=m心，质量为M=p·手R,联立解 得94灯即心与P成正比，放B正确，AcD错误 p 黑白题19黑题应用提优练 1.（2023·浙江杭州二 模)如图所示，是某火 地 星探测器简化飞行路 转移 太阳O 轨道 线图，其地火转移轨道 P °火星 是椭圆轨道假设探测 地球 器在近日点P点进入地火转移轨道，在远日 点Q被火星俘获已知火星的轨道半径是地球 轨道半径的1.5倍，则（√1.25≈1.12）（) A.地球公转的周期大于火星公转的周期 B.探测器进入地火转移轨道后，线速度逐渐增大 C.探测器在地火转移轨道上的周期大于火星 的公转周期 D.探测器从发射到被火星俘获，经历的时间 约255天 2.(2023·山东泰安期中)我国通信卫星中星26 号，于北京时间2023年2月23日在西昌卫星 发射中心成功发射，如图中星26与椭圆轨道 侦察卫星的运行周期都为T,两星轨道相交于 A、B两点，C、D连线过地心，D点为远地点.下 列说法正确的是 地球 中星26 侦查卫星 A.中星26在C点线速度大小v,与侦察卫星 在D点线速度大小v,相等 B.中星26与侦察卫星可能相遇 C.相等时间内中星26与地球的连线扫过的面 积大于侦察卫星与地球的连线扫过的面积 D.相等时间内中星26及侦察卫星与地球的 连线扫过的面积相等 3.由开普勒定律可知卫星在 R 远地点运动速率比近地点 地球 运动的速率小，如果近地 第三章 限时：20min 点距地心距离为R,远地点距地心距离为 R2,则该卫星在近地点运动速率和远地点 运动的速率的比值为 () c E D. R 4.(2023·上海期末)（多选）夜跑时，抬头常常 能看见木星，其绕日运行周期为12年，与十二 生肖的轮回一致，中国古代把它称为“岁星”. 以下说法正确的是 （) A.木星和地球最近的距离大约是地球公转半 径的4.2倍 B.木星和地球最近的距离大约是地球公转半 径的5.2倍 C.每过5.5年，木星、地球和太阳将再次处于 同一直线 D.每过1.1年，木星、地球和太阳将再次处于 同一直线 压轴挑战 5.(2023·重庆期中)（多选）人们经长期观测 发现，天王星绕太阳圆周运动实际运行的 轨道总是周期性地每隔t。时间发生一次最 大的偏离.英国剑桥大学学生亚当斯和法国 天文学家勒维耶认为形成这种现象的原因 是天王星外侧还存在着一颗未知行星，这就 是后来被称为“笔尖下发现的行星”—海 王星，已知天王星运行的周期为T。,轨道半 径为R.则得到海王星绕太阳运行周期T, 轨道半径R正确的是 ( A.T=toTo to+To B.Ts。1, t0-T, 3 场 C.R=Ro √(。+To)2 D.R=Ro √(0-T)2 进阶突破拔高练P08 黑白题047 第2节 白题基础过关练 题型1万有引力公式的推导和理解 1.(2023·湖南长沙期末)若想检验“使月球绕 地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同 样的规律，在已知月地距离约为地球半径60 倍的情况下，需要验证 A.地球吸引苹果的力约为地球吸引月球的力 的1 602 B.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表 面动 C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表 面的日 D.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速 度的 02 2.关于引力常量G,下列说法正确的是（) ①在国际单位制中，G在数值上等于两个质量 都为1kg的物体相距1m时的相互作用力大 小②牛顿发现万有引力定律时，给出了引 力常量的值③引力常量G的测定，使万有 引力定律有了真正的实用价值④G是一个 没有单位的比例系数，它的数值是人为规定的 A.①②B.③④ C.①③ D.②④ 3.(2023·安徽马鞍山期中)对于万有引力定律的 表达式F=6%,下列说法正确的是(） A.该表达式仅对质量较大的天体适用 B.当r趋于零时，万有引力趋于无穷大 C.质量为m1、m2的物体之间的引力是一对平 衡力 D.质量为m1、m2的物体之间的引力总是大小 相等 必修第二册·JK 有引力定律 限时：15min 题型2万有引力公式的应用 4.地球、月球的质量分别为M、m.嫦娥五号从地 球奔向月球过程中，当它所受到的地球、月球 的引力的合力为零时，它到地球中心的距离 和它到月球中心的距离之比为 A.m m c n罗 5.(2023·淅江温州二模)某影片中，太空电梯 高耸入云，在地表与太空间高速穿梭.太空电 梯上升到某高度时，质量为2.5kg的物体重力 为16N.已知地球半径为6371km,不考虑地 球自转，则此时太空电梯距离地面的高度约为 () A.1593km B.3584km C.7964km D.9955km M 0 (第5题) (第6题) 6.(2023·山西运城期中)如图所示，三颗质量 均为m的地球卫星等间隔分布在半径为π的 圆轨道上.已知引力常量为G,地球质量为M, 地球半径为R,下列说法正确的是 () A.地球对三颗卫星的引力相同 B.地球对一颗卫星的引力大小为GMm (r-R)2 C.两颗卫星对地球引力的合力大小为SMm 2 D.一颗卫星受另外两颗卫星的引力的合力大 小为3Gn3 黑白题048