(5)行星的运动、万有引力定律-【衡水金卷·先享题】2025-2026学年高一物理必修第二册同步周测卷（J）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (五)行星的运动、万有引力定律 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.关于行星绕太阳的运动，下列说法正确的是 A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C.离太阳越近的行星公转周期越小，离太阳越远的行星公转周期越大 D.在同一椭圆轨道上，行星在近日点的速度小于在远日点的速度 2.木星的卫星中有4颗是伽利略发现的，称为伽利略卫星，其中木卫二的质量为1、其 绕木星做匀速圆周运动的轨道半径为r,木星的质量为2、半径为r2、自转周期为 T1,引力常量为G,则木卫二绕木星运动的周期 A.T=T B.T= 4π2r3 C.T= 4π2r2 4π2r Gm2 Gm2 D.T=G 3.如图所示为火星绕太阳运动的椭圆轨道，M、N、P是火星依次经过的三个位置，P、 P2为椭圆的两个焦点。火星由M点运动到N点和由N点运动到P点的过程中，通 过的路程相等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S,、S2。已知由M→N→P 的过程中，火星的速率逐渐减小，下列说法正确的是 A.太阳位于焦点P,处 B.S<S2 C.火星在M点和N点的角速度关系ωM<wN D.火星在N点和P点的加速度关系aN<ap 4.如图所示，两球间的距离为L,两球的质量分别为m1、2,半径均为r,且两球的质量 分布均匀，引力常量为G,则两球间的万有引力大小为 L A.G B.Gmm mim2 2 C.G(L+r) D.G(L+2r)2 7n11n2 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 5.两颗绕地球做匀速圆周运动的天体的轨道半径之比r1:r2=4:1,则两个天体的运行 速率之比)12为 A.1:4 B.2:1 C.1:2 D.1:16 6.在讨论地球潮汐成因时，地球绕太阳运行的轨道与月球绕地球运行的轨道均可视为 圆轨道。已知太阳质量约为月球质量的2.7×10？倍，地球绕太阳运行的轨道半径约 为月球绕地球运行轨道半径的400倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引 力，下列说法正确的是 A.月球引力远大于太阳引力 B.太阳引力与月球引力相差不大 C.太阳引力约为月球引力的400倍 D.月球对不同区域海水的吸引力大小有差异 7.下列说法正确的是 A.万有引力定律的表达式F=G”m,适用于两质点间的万有引力的计算 B根据F=G,必，当→0时，物体m、m:间的引力F趋于无穷大 C.两个质量分布均匀的、分离的球体（可视为质量集中在球心），它们之间的万有引 力可以用F=G,必计算，r是两球体表面间的距离 D.把质量为的小球放在质量为M、半径为R的匀质大球外，则大球与小球间的万 有引力F=6设 8.理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。现假设地球是 一半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox,如图 所示。一个质量一定的小物体（假设它能够在地球内部移动）在x轴上各位置受到的 引力大小用F表示，则下列F随x变化的关系图像正确的是 B 】 高一同步周测卷五 物理·J必修第二册第2页（共4页） 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 5 6 7 8 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(6分)(1)牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量G的值，这是因为一 般物体间的引力非常小，很难用实验的方法将它测量出来，100多年后科学家 巧妙地利用如图所示的扭秤装置，第一次在实验室比较准确地测出了引 力常量G的值。 (2)扭秤实验涉及的物理思想方法是 (填“等效替代法”或“微量放 大法”)。 (3)为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取的主要措施是 (填 正确答案标号)。 A.增大石英丝的直径 B.减小T形架横梁的长度 C.利用平面镜对光线的反射 D.增大刻度尺与平面镜的距离 10.(12分)已知地球的质量m=6×1024kg,太阳的质量M=2×1030kg,地球绕太阳公 转的轨道半径r=1.5×1011m,引力常量G=6.67×10-11N·m/kg,将地球绕太 阳的运动视为匀速圆周运动。 (1)求太阳对地球的引力大小F(结果保留两位有效数字)； (2)若火星绕太阳公转的轨道半径为地球绕太阳公转的轨道半径的d(d>1)倍，将 火星绕太阳的运动也视为匀速圆周运动，求火星与地球分别绕太阳公转的周期的比 T火 值 物理·J必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题· 11.(18分)如图所示，球体A的质量为M、半径为R、密度均匀分布，与球体A表面距离 为R处有一质量为m的质点B,此时A对B的万有引力为F1,从A中挖去一半径 为R的球休C后，利下部分对B的万有引力为F,咏后的值。 TR A 高一同步周测卷五 物理·J必修第二册第4页（共4页）高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（五） 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究( 科学态度与责任 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 8 开普勒行星定律 易 0.85 利用万有引力定律计算卫星的 单项选择题 8 易 0.82 周期 开普勒定律、万有引力定律的 3 单项选择题 8 中 0.75 应用 4 单项选择题8 万有引力定律的应用 中 0.78 行星运动中速率与轨道半径的 单项选择题 中 0.65 关系 6 单项选择题 8 万有引力定律的应用 中 0.70 万有引力定律的适用条件及 单项选择题 中 0.65 应用 质量分布均匀的球体内部引力 单项选择题 中 0.62 变化规律、万有引力定律的应用 9 非选择题 6 引力常量的测量实验 易 0.80 10 非选择题 12 万有引力定律的计算 中 0.70 万有引力定律在挖空球体问题 11 非选择题 18 难 0.55 中的应用 香考答案及解析 一、单项选择题 1.C【解析】根据开普勒第一定律可知，所有行星都在 4元立，B项 心力有G"m匹三mn4红，解得T=G ri 不同的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳位于椭圆的一个 正确。 焦点上，A、B项错误：根据开普勒第三定律可知，离 3.B【解析】已知由M→N→P的过程中，火星速率逐 太阳越近的行星公转周期越小，离太阳越远的行星公 渐减小，根据开普勒第二定律可知，火星和太阳的距 转周期越大，C项正确；根据开普勒第二定律可知，在 离越来越大，即太阳位于焦点P1处，A项错误；火星 同一椭圆轨道上，行星在近日点的速度大于在远日点 由M点运动到N点和由N点运动到P点的过程中， 的速度，D项错误。 通过的路程相等，速率逐渐减小，所以火星由M点运 2.B【解析】木卫二绕木星运动，根据万有引力提供向 动到N点的时间小于由N点运动到P点的时间，根 据开普勒第二定律可知单位时间内扫过的面积相等， ·17· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 因此S<S2,B项正确；因v=wr,M>N,rN>rM,所 (2)微量放大法(2分》 以M>wN,C项错误；根据万有引力定律可知，火星 (3)CD(2分) 在N点受到的万有引力大于在P点受到的万有引 【解析】(1)牛顿发现万有引力定律后，英国科学家卡 力，根据牛顿第二定律有F万=ma,解得aN>ap,D 文迪什通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G。 项错误。 (2)卡文迪什测量引力常量使用扭秤装置，入射光线 4.D【解析】根据万有引力定律可知，两球间的万有引 不变，当入射角改变时，将扭秤转动的角度通过反射 11722 力大小F=GL十2D项正确。 光线在刻度尺上光斑的移动显示出来，采用的是“微 量放大法”。 5.C【解析】根据万有引力提供向心力有GMm (3)当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转 动，对测量石英丝极微小的扭转角没有作用，A项错 m号，解得=√，因为=41，解得 误：当减小T形架横梁的长度时，会导致石英丝不容 易转动，对测量石英丝极微小的扭转角没有作用，B 1:2,C项正确。 项错误：为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装 6.D【解析】根据万有引力定律可知，太阳引力F1= 置中采用的思想方法是“微量放大法”，是利用平面镜 6“,月球引力=6，时得异总 对光线的反射来体现微小形变的，当增大刻度尺与平 R 面镜的距离时，转动的角度更加明显，C、D项正确。 =168.75,A,B,C项错误；由于月心到不同区域 10.【解析】(1)根据万有引力定律有 M月 海水的距离不同，所以引力的大小有差异，地球潮汐 F-GMm (3分) 是由于月球对海水不同程度的吸引造成的，D项 解得太阳对地球的引力大小F≈3.6×102N 正确。 (3分) 7.A【解析】万有引力定律的表达式F=Gm1m适用 (2)根据开普勒第三定律有 r r3r'3 于两质点间的万有引力的计算，A项正确；当r→0 T一T炙 (3分) 时，物体已经不能视为质点，物体1、2间的引力不 其中r=d 能用公式℉=G"mm计算，B项错误；根据万有引力 2 解得票=片 (3分) 定律可知，它们之间的万有引力可以用F=Gm1 11.【解析】B与A的球心相距为2R,则有 r2 计算，r是两球体球心间的距离，C项错误：把质量为 F=G 深=6 (3分) m的小球放在质量为M、半径为R的匀质大球外，此 时周球心的距离大于R,故下≠GD项错误。 A的质量M=pX4, (3分) 8.A【解析】因为质量分布均匀的球壳对壳内物体的 C的质最M-p×号（号y=号 (3分) 万有引力为零，则在距离球心x处，当x≤R时，物体 所受的引力F-GMm_G·青xp·n C的球心与B相距为要，则C与B间的万有引力 (3分) 3 oex,当x>R时，F=GMm= G3Rpm A剩余部分对B的万有引力F:=F:一F= x 4 R,A项正确。 o0o0= (3分) R 3x2 二、非选择题 所以是=号 (3分) 9.(1)卡文迪什（或卡文迪许，2分） 18·