(5)认识天体运动、认识万有引力定律-【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（粤教版）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (五)认识天体运动、认识万有引力定律 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只 有一项是符合题目要求的) 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r1,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= 4π2r C.T= 4πr D.T= 4πr Gm2 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，P1、 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S1、S2。已知由MN→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P2处 M B.S<S2 C.火星在M点和N点的角速度关系wM<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 A.Gmm 1m11m2 L B.Gmim2 2 C.G D.G- L+2r)2 物理（粤教版）必修第二册第1页（共4页） 衡水金卷·先享题 5.在登月飞船通过月、地之间的某一位置时，月球和地球对它的万有引力大小相等，该 位置到地球中心和月球中心的距离之比为9：1，则地球质量与月球质量之比约为 A.9:1 B.1:9 C.27:1 D.81:1 6.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 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 D 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有 多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 7.下列说法正确的是 A,万有引力定律的表达式F=G,心适用于两质点间的万有引力的计算 B根据F=G,,当一0时，物体mm: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=Gm,心计算，r是两球体球心间的距离 D.把质量为m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=GMm 8.如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天 文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测 下次飞近地球将在2061年。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1,线速度大 小为w1;在远日点与太阳中心的距离为2，线速度大小为2。下列说法正确的是 地球、 又哈雷彗星 太阳 高一同步周测卷五 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) A.哈雷彗星在近日点和远日点的线速度大小之比w:w2=√r2:√r B.哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比为2： C.哈雷彗星轨道的半长轴与地球公转半径之比大于15 D.从2025年到2061年的时间内，哈雷彗星的速度不断增大 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 8 答案 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(13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 物理（粤教版）必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题· 10.(15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=1.5×101m,引力常量G=6.67×101N·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 值丁地 11.(20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的球体C后，剩下部分对B的万有引力为F,冰是的值。 A 高一同步周测卷五 物理（粤教版）必修第二册第4页（共4页)高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（五） 9 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①科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 开普勒定律 易 0.85 利用万有引力定律计算卫星的 单项选择题 6 易 0.82 周期 开普勒定律、万有引力定律的 3 单项选择题 6 中 0.75 应用 4 单项选择题6 万有引力定律的应用 中 0.78 万有引力定律与天体质量的 单项选择题 中 0.65 计算 质量分布均匀的球体内部引力 6单项选择题 6 中 0.62 变化规律、万有引力定律的应用 万有引力定律的适用条件及 多项选择题 8 易 0.80 应用 开普勒定律在彗星运动中的 8 多项选择题 8 中 0.65 应用 9 非选择题 13 引力常量的测量实验 易 0.80 10 非选择题 15 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 非选择题 20 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，B项 心力有Gm=mn祭，解得T=√哥 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-→V→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V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 ·17· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 据开普勒第二定律可知单位时间内扫过的面积相等， 2061年的时间内，哈雷彗星从远日点向近日点运动， 因此S<S2,B项正确；因=wr,M>N,rN>rM,所 其速度不断增大，D项正确。 以wM>wN,C项错误；根据万有引力定律可知，火星 三、非选择题 在N点受到的万有引力大于在P点受到的万有引 9.(1)卡文迪什（或卡文迪许，4分） 力，根据牛顿第二定律有F万=ma,解得av>ap,D (2)微量放大法(4分) 项错误。 (3)CD(5分) 4.D【解析】根据万有引力定律可知，两球间的万有引 【解析】(1)牛顿发现万有引力定律后，英国科学家卡 力大小F=G+2)D项正确。 文迪什通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G。 (2)卡文迪什测量引力常量使用扭秤装置，入射光线 5.D【解析】设地球的质量为M,月球的质量为m,飞 不变，当入射角改变时，将扭秤转动的角度通过反射 船的质量为'，地球到飞船的距离为R,月球到飞船 光线在刻度尺上光斑的移动显示出来，采用的是“微 的距离为r,则有R=9r。由万有引力定律可得，地球 量放大法” 对飞铅的引力下_，月球对飞船的引 (3)当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转 R2 动，对测量石英丝极微小的扭转角没有作用，A项错 力F-”,且有F=F,可得M=81m,D项正确。 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 6.A【解析】因为质量分布均匀的球壳对壳内物体的 项错误：为了测侧量石英丝极微小的扭转角，该实验装 万有引力为零，则在距离球心x处，当x≤R时，物体 置中采用的思想方法是“微量放大法”，是利用平面镜 G4 对光线的反射来体现微小形变的，当增大刻度尺与平 所受的引力F=GMm 3rxp·m 22 面镜的距离时，转动的角度更加明显，C、D项正确。 3 10.【解析】(1)根据万有引力定律有 oe,当x>R时，F=GMm_ G 3Rp·m F=GMm r2 (3分) G2RA项正确。 解得太阳对地球的引力大小F≈3.6×102N 3x2 (4分) 二、多项选择题 (2)根据开普勒第三定律有 7.AC【解析】万有引力定律的表达式F=Gm适 2 TT (4分) 用于两质点间的万有引力的计算，A项正确；当→0 其中r=d 时，物体已经不能视为质点，物体1、2间的引力不 解得号=片 (4分) 能用公式F=G,必计算，B项错误：根据万有引力 11.【解析】B与A的球心相距为2R,则有 定律可知，它们之间的万有引力可以用F=Gm1 (3分) 2 R-G06 (2R) 计算，是两球体球心间的距离，C项正确：把质量为 A的质量M=pX号 x (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F≠6，D项错误。 C的质量M'=pX号x 2 8 (3分) 8.BCD【解析】由开普勒第二定律，在极短的△t时间 C的球心与B相距为，则C与B间的万有引力 内有子△7=之△n,解得U=rn,A项错 F'=GM'm=1 Mm (4分) R 误：根据=ma有aGM,可得aa:=:,B r2 A剩余部分对B的万有引力F2=F:一F= 项正确：地球公转周期T=1年，哈雷彗星的周期为 6兴-品c 1 (2061-1986)年=75年，根据开普勒第三定律有 (4分) 号，解得是=/厅>15，C项正确：从2025年到 所以是=号 ·18·