7.2 万有引力定律-【无敌原创】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课时卷

为。=B里-号R。根据开普勒第三定律知 2 T ,解得五=T.故选C1】 8 6.C[解析：根据题意可得P与Q的轨道半径之比为p：ro 15:4,根据开普勒第三定律有分务可得周期之比为T: 1心58：8，根据w一华可得二≈分放选C】 7.解：由题可知，探测器在飞向火星的椭圆上运行时，其轨道半 长轴为5+R=1.25R。由开普勒第三定律可得 2 T地？一 (1.25R)3 T2 ，解得T≈1.4T地。所以探测器从地球运行轨道到火 ≈0.7年。 星运行轨道所需时间为二乞 2万有引力定律 【基础过关】 1.ABC【解析：引入的公式F=m实际上是牛顿第二定律， 抓住引力提供向心力得出的，A正确；引入的公式=严是匀 速圆周运动线速度与周期的关系式，B正确；引入的公式无=为 实质上是开普勒第三定律，是开普勒通过分析行星运动观测数 据得到的，因此无法在实验室中得到验证，C正确；在探究太阳 对行星的引力大小F的规律时，得到关系式Fo©码，根据牛顿 第三定律得出Fo陸，最终用数学方法合并成关系式Fc ,D错误。故选ABC】 2A【解析：根据万有引力定体F=G”严，可得G=, 2 力的单位是N,1N=1kg·m/s2,距离的单位是m,质量的单位 是g,所以万有引力常量的单位是。，故选A】 3.B[解析：m1与m2之间的万有引力总是大小相等、方向相 反，是一对相互作用力，不是一对平衡力，而与m1、m2是否相等 无关，A错误，B正确；万有引力存在于一切物体之间，C错误；r 为两物体之间的距离，就是重心到重心的距离，所以如果知道两 个物体间重心之间的距离，就算不能看成质点，也能用万有引力 公式进行计算。例如两个靠得很近的铅球之间的万有引力，D 错误。故选B。】 4.C【解析：根据F=GM,由题意有M与m不变，距离r增加，F 2 变小。故选C】 5.C【解析：两夸克间的万有引力F=G"m=6.67×101× 2.1×100X7.1X10”N≈3.4×10-”N。故选C.】 (1.0×10-16)2 42无敌原创·同步课时卷物理·必修第二册 6.B【解析：火箭在地面上所受万有引力为F=G,火箭上 升到某高度H处所受的引力为F'=G Mm (R+H),由题意已知 F=F,联立可解得火箭离地面的高度H=(厄-1)R。故 选B。】 7.B[解析：由题意知mg=600N,mg=960N,可以得到g 16,由万有引力等于玉力得CM=8R,即有冬一资解得 R'=2R。故选B.] 【能力提升】 1.D[解析：设两个均匀球体的质量为m,根据万有引力定律 可得F一又m专，解得F-管箭，可知F与 Gm2 r成正比。故选D。] 2.D[解析：牛顿当时还没有测量出万有引力常量，后来卡文 迪许测出了万有引力常量，所以牛顿并没有计算出地球对月球 的万有引力的数值和月球对月球表面物体的万有引力的数值， A、B错误；对任一物体在星球表面受到的重力等于星球对物体 的万有引力，即Sm山=mg,根据题意无法知道地球质量与月球 R2 的质量关系以及地球半径与月球的半径关系，故无法求出月球 表面的重力加速度与地球表面的重力加速度的大小关系，C错 误；设物体质量为m,地球质量为M,地球半径为R,月球轨道半 径r=60R,物体在月球轨道上运动时的加速度为a,由牛顿第二 定律G0=加，地球表面物体重力等于万有引力织M- mg,联立解得名品，D正确。故选D.】 3B【解析：字航员在地球上所受的万有引力，宇航 员在该星球上所受的万有引力片-，由题知M=合M, 尽一宁风懈得导-瓷×念名，故选1 4.B[解析：“嫦娥四号”逐渐远离地球，飞向月球的过程中，离 地球越来越远，离月球越来越近，由万有引力定律F=6知 地球与嫦娥四号之间由于，变大，所以引力变小，A错误，B正 确：由F=G可知，月球对“嫦娥四号”的引力由于，藏小，所 以引力变大，C、D错误。故选B。] 5.D[解析：若将挖去的小球体用原材料补回，可知剩余部分 对m的吸引力等于完整大球体对m的吸引力与挖去小球体对 m的吸引力之差，挖去的小球体球心与m重合，对m的万有引 力为零，则剩余部分对m的万有引力等于完整大球体对m的万 有引力：以大球体球心为中心，分离出半径为受的球，易知其质 量为8M,则剩余均匀球壳对m的万有引力为零，故剩余部分 对m的万有引力等于分离出的球对其的万有引力，根据万有引 1 力定律F=G8m M_3π(R+H) 为p= 。故选B。] =G。故选D】 GTR3 2R2 5.C【解析：不考虑火星自转，万有引力充当向心力，G R 6.A[解析：设地球的密度为ρ，根据题意知，质量分布均匀的 球壳对壳内物体的引力为零，若物体在地球内部，即x<R,物体 mg,得中心天体火星质量M=,A正确，不符合题意；由题 G 受到地球的万有引力即为半径等于x的球体在其表面产生的万 意有6=m二，T-2,得中心天体火星质最M=忍，B r2 有引力，mg-G”,M=p专，得到g=92,g与x成 3 正确，不符合题意；由恶意有G=m架，M为中心天体太 2 正比当公R后，8-g与成反比。故选A.】 阳的质量，火星质量已经被消去，不能计算火星质量，C错误，符 7.解：由太阳与行星间的引力公式F=GM得太阳对地球的引 合题意：由题意有G=m架得中心天体火星的质量M= 2 力=G太阳对月球的引力=G,联立可得 ÷D正确，不符合题意。故选C] a2 【能力提升】 F2m2(a+b)· 1.D[解析：设天体的质量为m,月亮的质量为M,天体做圆周 3万有引力理论的成就 运动的轨道半径为R,由万有引力提供向心力则有G 【基础过关】 m装G-m(停)R,由以上两式解得M一花D正确： 1.AD[解析：开普勒用了20年时间研究第谷的行星观测记 由于天体的质量在上面的式子中两边都约掉了，所以无法测量， 录，发现了行星运动的三大定律，A正确；牛顿提出了万有引力 还有天体的半径与月亮的半径也没有用到，轨道半径是天体到 定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，B错误；“地心说”的 月亮的距离。故选D。] 代表人物亚里士多德和托勒密，认为地球是宇宙的中心，其他星 2.A[解析：卫星围绕“超宜居”行星运行，根据万有引力提供 球都在绕地球运动，C错误；海王星是运用万有引力定律在“笔 Mm 尖”下发现的行星，D正确。故选AD。】 向心力可得GR平=m(R+A)祭 ，解得“超宜居”行星的质 2B[解析：在星球表面有mg一G,解得g一G兰。 ,所以题 量M=(R),A正确：“超宜居”行星的体积V=专R, g地 GT 当·念==云·代人数指得=云X8g 则其密度为p=节 C祭款，B错误：根据6=m号可 M3π(R+h)3 1.6m/s,由牛顿第二定律可知上升器的加速度为a=F一m题≈ m ,可知卫星的轨道半径越大，则线速度越小，C错 2.1m/s2。故选B。] 误；根据GMm r2 3.C[解析：设地球表面的重力加速度是g,地球的半径为R, 心r可得如一√受可知卫星的轨道半径越 小，则角速度越大，D错误。故选A。】 黄金代换式GM=gR,已知火星的半径是地球半径的？，质量 3B【解析：根据万有引力等于重力袋密=m,得g兴。 是地球质量的号，则火星表面的重力加速度是地球表面的重力 因为行星质量约为地球质量的6.4倍，其半径是地球半径的2 加速度的于，即一g,运动员以初速度%在地球起跳时，根据竖 4 倍，则行星表面重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，而 人的举力认为是不变的，则人在行星表面所举起的重物质量为 直上抛的运动规律得出运动员跳起后双脚离地的最大高度h 器石，由于火星表面的重力加速度是音8，运动员以相同的初速 m=器=kg=60kg.故选B] 4.A[解析：在M=I3与F=ma的类比中，与转动惯量I对应 度在火星上起跳时，跳起后双脚离地的最大高度《=？~2m 的物理量是m,其物理意义是反映改变地球绕地轴转动情况的 故选C。] 难易程度，A正确；3为单位时间内地球的角速度的改变量，则 4B【解析：在月球表面有G=mg,结合球体积公式V= g一岩其单位是a=ad/g,B错误；地球自转利车过程中， 地球自转的角速度逐渐减小，则根据mg=F引一muR,可知赤 gR 4 M 3r,则密度为p=宁= =G在缩绿六号上有G 道表面附近的重力加速度逐渐变大，C错误；地球停止自转后， 3πR3 赤道附近和两极点附近的重力加速度大小相等，D错误。故 RD=加禁(R+D,结合球体积公式V-号”，则密度 Mm 选A。】 5.AD[解析：若已知“天问一号”的运行周期和轨道半径，则根物理 2 万有引力定律 基础过关) 1.(多选)如果设行星的质量为，绕太阳运动的线速度为v,公转周期为T,轨道半径为r,太阳的质 量为M,则下列说法正确的是 A.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引入的公式F=m”实际上是牛顿第二定律 B.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引人的公式=实际上是匀速圆周运动的一个公 式 戡 三三三 C在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，引入的公式分 =k实质上是开普勒第三定律，是不 地 可以在实验室中得到验证的 D.在探究太阳对行星的引力大小F的规律时，得到关系式F○”之后，又借助相对运动的知识（也 脚 可以理解为太阳绕行星做匀速圆周运动)得到F©生，最终用数学方法合并成关系式Fomm r2 2.牛顿发现了万有引力定律，其内容是：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连 线上，引力的大小F与物体的质量m1和m2的乘积成正比、与它们之间距离r的二次方成反比，即 F=Gmi 2。 请你根据所学知识，推导比例系数G的国际制单位为 A. m3 m2 g·s2 B kg·s2 C.kg·s D.kg·s2 m m' 3.关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是 A.m1与2受到的引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力 B.m1与m2受到的引力总是大小相等，而与m1、m2是否相等无关 C.不能看作质点的两个物体间不存在相互作用的引力 D.只有能看作质点的两个物体间的引力才能用F=Gm计算 r2 4.2020年7月23日12时41分，长征五号遥四运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射首次火星 探测任务“天问一号”探测器。在运载火箭离地球越来越远的过程中，地球对火星探测器万有引力 大小的变化情况是 () A.变大 B.不变 C.变小 D.无法确定 5.一个质子由两个u夸克和一个d夸克组成。一个夸克的质量是7.1×10-30kg,则两个夸克相距 1.0×1016m时的万有引力约为（引力常量G=6.67×10-1N·m/kg2) () A.2.9×10-35N B.3.1×10-36N C.3.4×10-37N D.3.5×10-38N 6.已知地球的半径为R,火箭上升到某高度H处所受的引力为它在地面上所受引力的一半（设火箭 质量不变)，则火箭离地面的高度H为 () A.R B.(2-1)R C.√2R D.2R 7.据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面 重量为600N的人在这个行星表面的重量将变为960N。由此可推知，该行星的半径与地球半径 之比约为 () A.0.5 B.2 C.3.2 D.4 ■能力提升) 1.两个半径为r、由同种材料制成的均匀球体，球心之间的距离是100r,它们之间的万有引力大小是 F,则F与r的关系是 () A.F与r2成反比 B.F与r2成正比 C.F与r3成正比 D.F与r4成正比 19 2.1687年，牛顿在总结了前人研究成果的基础上提出了万有引力定律，并通过月一地检验证明了地 球对地面物体的引力与行星对卫星的引力具有相同的性质。当时牛顿掌握的信息有：地球表面的 重力加速度g,月球轨道半径为地球半径的60倍，月球的公转周期约为27.3天。下列关于月一地 检验的说法中正确的是 () A.牛顿计算出了地球对月球的万有引力的数值，从而完成了月一地检验 B.牛顿计算出了月球对月球表面物体的万有引力的数值，从而完成了月一地检验 C.牛顿计算出了月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的后，从而完成了月一地检验 1 D,牛顿计算出了月球绕地球做圆周运动的加速度约为地球表面重力加速度的360，从而完成了 月一地检验 3.已知某星球的质量是地球质量的日，直径是地球直径的？。 1 一名宇航员来到该星球，宇航员在该星 球上所受的万有引力大小是他在地球上所受万有引力大小的 () A号 C.2 D.4 4.2018年12月8日，我国发射的“嫦娥四号”探测器成功升空，并于2019年1月3日实现了人造探测 器首次在月球背面软着陆。在探测器逐渐远离地球，飞向月球的过程中 A.地球对探测器的引力增大 B.地球对探测器的引力减小 C.月球对探测器的引力减小 D.月球对探测器的引力不变 5.如图所示，有一个质量为M,半径为R,密度均匀的大球体。从中挖去一个半径为的 小球体，并在空腔中心放置一质量为的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有 引力大小为（已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零） ()第5题图 A.G B.0 C.4G Mm Mm R2 D.G 20 无敌原创·同步课时卷物理·必修第二册 6.设地球是一质量分布均匀的球体，O为地心。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。 在下列四幅图中，能大致描述之轴上各点的重力加速度g的分布情况的是 ( B D 7.已知太阳的质量为M,地球的质量为m1,月球的质量为m2,当发生日全食时，太阳、月球、地球几乎 在同一直线上，且月球位于太阳与地球之间，如图所示。设月球到太阳的距离为α，地球到月球的 距离为b,则太阳对地球的引力F和对月球的引力F2的大小之比为多少？ 月球地球 ○ -0--○ 蕊 第7题图