第三章 万有引力定律 单元基础夯实综合检测训练（A卷）-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

第三章 万有引力定律 单元基础夯实综合检测训练（A卷） 一、单选题 1．下列说法不符合物理学史的是（　　） A．牛顿对引力常量G进行了准确测定，并于1687年发表在《自然哲学的数学原理》中 B．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值 C．牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律 D．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的 2．火星和太阳的质量分别为、，距离为r，引力常量为G，则太阳对火星产生的万有引力大小为（　　） A． B． C． 3．牛顿在开普勒、伽利略、笛卡尔等科学家研究成果的基础上创立了万有引力理论，下列关于万有引力理论及其成就的说法错误的是（　　） A．已知地球表面的重力加速度和地球半径，可以计算出地球的质量 B．胡克最先提出万有引力与距离的平方成反比 C．根据万有引力理论可以发现未知天体 D．根据万有引力理论可以预言哈雷彗星的回归 4．如图所示，某行星绕太阳运行，在轨道上所标的四个位置处，速度最小的是（   ） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 5．下列说法正确的是（　　） A．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量 B．牛顿发现了万有引力定律，并测得了引力常量 C．根据表达式可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大 D．两物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力 6．2022年11月29日，我国神舟十五号飞船成功发射，11月30日神舟十五号载人飞船与空间站组合体成功完成对接，形成“3 舱 3 船”结构，神舟十五号载人飞船三位航天员进入“天和”核心舱，与神舟十四号载人飞船的三位航天员成功会师，两艘飞船的航天员共同在空间站完成交接工作（　　） A．对接过程中，神舟飞船与空间站均可视为质点 B．载人飞船加速上升过程中，3名航天员均处于失重状态 C．空间站环绕地球做圆周运动过程中的加速度不变 D．三名航天员在空间站内绕地球做圆周运动的过程中，处于完全失重状态 7．嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.67×10-11N・m2/kg2地球质量m=6.0×1024kg，月球质量m2=7.3×1022kg，月地距离r1=3.8×105km，月球半径r2=1.7×103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为（　　） A．16m/s B．1.1×102m/s C．1.6×103m/s D．1.4×104m/s 8．阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥王星大，在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”。若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为557年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为（　　）    A． B． C． D． 9．英国物理学家卡文迪什通过实验测量了几个铅球之间的引力，并由实验结果推算出了引力常量G的值，卡文迪什把他自己的这一实验称为“称量地球的重量”。若用国际单位制的基本单位表示，G的单位应为（　　） A． B． C． D． 10．若已知火星质量是地球质量的k倍，半径是地球半径的p倍，地球表面的重力加速度为g，忽略星球的自转，则火星表面的重力加速度为k （　　） A． B． C． D． 二、多选题 11．下列说法中正确的是（　　） A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 B．牛顿通过万有引力定律测算出了地球的质量 C．开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星 D．物体做圆周运动，它所受的合外力不一定指向圆心 12．对于质量为和质量为的两个物体间的万有引力的表达式，下列说法中正确的是（　　） A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的 B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力趋于无穷大 C．和所受引力大小总是相等，而与和是否相等无关 D．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力 13．假设“嫦娥三号”探月卫星以速度v在月球表面附近做匀速圆周运动，测出运动的周期为T，已知万有引力常量为G，不计周围其他天体的影响，则下列说法正确的是（　　） A．“嫦娥三号”探月卫星的轨道半径为 B．月球的平均密度为 C．“嫦娥三号”探月卫星的质量为 D．月球表面的重力加速度为 14．经长期观测，人们在宇宙中已经发现了“双星系统”，“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，m1的公转周期为T，引力常量为G，各自做圆周运动的轨道半径之比为r1∶r2=3∶2。则可知（　　） A．两天体的质量之比为m1∶m2=3∶2 B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为2∶3 C．两天体的总质量一定等于 D．m1、m2做圆周运动的向心力大小相等 15．如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q、N再返回P的运动过程中（　　） A．从P到M所用时间小于 B．从P到Q阶段，速率一直变小 C．海王星在Q点的角速度等于P点的角速度 D．海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比与海王星的质量有关 16．任何有质量的物体周围都存在引力场，万有引力是通过引力场发生作用的．引入“引力场强度”A来表示引力场的强弱和方向，质量为m的物体在距离地心r处（r大于地球半径）受到的万有引力为F，则地球在该处产生的引力场强度A=，以下说法正确的是（    ） A．A的单位与加速度的单位相同 B．A的方向与该处物体所受万有引力的方向一致 C．r越大，A越大 D．m越大，A越小 三、填空题 17．1798年，英国物理学家卡文迪什巧妙地利用扭秤装置，第一次比较精确地测出了_________，该值的单位为_________。 18．行星运动的近似处理 行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说： （1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。 （2）行星绕太阳做_______。 （3）所有行星_____的三次方跟它的公转周期T的二次方的_____，即。 19．假设地球自转速度达到使赤道上的物体“飘”起（完全失重），估算一下地球上的一天等于______h（地球赤道半径为6.4×106m，保留两位有效数字），若要使地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳，地球自转的周期等于______d（天）（g取10m/s2）。 20．如图有两颗同向公转的行星分别位于a、b两点，中心与a、b共线,两颗行星只受中心恒星引力吸引（未画出），某一时刻两星第二次与中心共线，这时b点的行星移到了c点，转动的角度为。此时靠近恒星的行星转动的角度为___________（弧度制），角速度ωa___________ωb（填“>”或“<”）    四、解答题 21．地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是正确的？ 22．已知太阳的质量为M，地球的质量为m1，月球的质量为m2，设月亮到太阳的距离为a，地球到月亮的距离为b，则当发生日全食时，太阳对地球的引力F1和对月亮的吸引力F2的大小之比为多少？ 23．我国中继卫星“鹊桥”是运行于地月拉格朗日点的通信卫星，点位于地球和月球连线的延长线上，“鹊桥”可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，如图所示。已知“鹊桥”质量远小于月球质量，可忽略“鹊桥”对月球的影响，地球与月球的中心距离为r，点与月球的中心距离为，月球绕地球公转周期为T，引力常量为G。求： （1）“鹊桥”在点的加速度大小a； （2）地球质量与月球质量的比值。 24．中国行星探测任务名称为“天问系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。若已知“天问一号”探测器在距离火星表面高为H的轨道上做匀速圆周运动，其周期为，火星半径为，自转周期为，引力常量为G，若火星与地球运动情况相似。求： （1）火星的质量； （2）火星表面的第一宇宙速度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第三章 万有引力定律 单元基础夯实综合检测训练（A卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A A A A D C C C D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 CD AC ABD CD AB AB 1．A 【详解】AB．英国物理学家卡文迪什在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量G的数值．故A不符合物理学史，符合题意，B不符合题意； C．牛顿做了月地检验，证明了地面物体所受引力和天体间引力遵循相同的规律，故C正确，但不符合题意； D．开普勒行星运动定律是开普勒在第谷留下的观测记录的基础上整理和研究出来的，故D正确，但不符合题意。 故选A。 2．A 【详解】根据万有引力定律可知太阳对火星产生的万有引力大小为 故选A。 3．A 【详解】A．根据地球表面的物体万有引力等于重力得 已知地球表面的重力加速度和地球半径，但不知引力常量G，则不可以计算出地球的质量，A错误； B．胡克最先提出万有引力与距离的平方成反比，B正确； C．根据万有引力理论发现了海王星的存在，C正确； D．根据万有引力理论可以预言哈雷彗星的回归，D正确； 故选A。 4．A 【详解】根据开普勒第二定律可知，行星在相同的时间内扫过的面积相同，则可知越远离太阳的地方行星速度越小，即a点速度最小。 故选A。 5．A 【详解】A．卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，故A正确； B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测得了引力常量，故B错误； C．当r趋近于零时，两物体不能视为质点，万有引力定律不适用，故C错误； D．两物体间的万有引力总是大小相等，方向相反，是相互作用力，故D错误。 故选A。 6．D 【详解】A．神舟十五号载人飞船与空间站对接过程中，神舟飞船与空间站的大小形状均不能忽略，因此均不可视为质点，A错误； B．载人飞船加速上升过程中，加速度方向向上，3名航天员均处于超重状态，B错误； C．空间站环绕地球做圆周运动过程中的加速度大小不变，方向不断改变，加速度是矢量，因此加速度是变化的，C错误； D．三名航天员在空间站内绕地球做圆周运动的过程中，由地球的万有引力提供向心力，处于完全失重状态，D正确。 故选D。 7．C 【详解】根据 可得 故选C。 8．C 【详解】依题意，由开普勒第三定律可得 解得阋神星绕太阳运行的轨道半径为 故选C。 9．C 【详解】根据万有引力定律 可得 所以G的单位为 故选C。 10．D 【详解】设地球的质量为m，地球的半径为r，在地球表面有一质量为的物体，地球对物体的引力等于物体受到的重力，即 由题意知火星的质量为，火星的半径为，将此物体放于火星表面，火星对物体的引力等于物体在火星上受到的重力，即 联立解得 故D正确，ABC错误。 故选D。 11．CD 【详解】A．匀速圆周运动的加速度是不断变化的，是非匀变速曲线运动，选项A错误； B．牛顿发现了万有引力定律，但没有测出引力常量，卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量，从而可以根据万有引力定律计算出地球的质量，故B错误； C．开普勒第三定律也适用于围绕地球运行的所有卫星，故C正确； D．只有匀速圆周运动的时候，合力才指向圆心。非匀速的圆周运动，合力不指向圆心，故D正确。 故选CD。 12．AC 【详解】A．公式中的G是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的，选项A正确； B．当两物体间的距离r趋于零时，万有引力定律不再适用，选项B错误； CD．与之间的引力是相互作用力，总是大小相等，方向相反，而与和是否相等无关，选项C正确，D错误。 故选AC。 13．ABD 【详解】A．设月球半径为R，由 T＝ 解得 R＝ 故A正确； B．由万有引力提供向心力 G＝m 及 R＝ 可得月球质量 M＝ 由 ρ＝ 可得 ρ＝ 故B正确； C．由题给条件无法求出“嫦娥三号”探月卫星的质量，故C错误； D．由 mg月＝mv· 解得 g月＝ 故D正确。 故选ABD。 14．CD 【详解】ABD．对双星系统绕O点转动的角速度相同，则两天体做圆周运动的向心力由两天体间的万有引力提供，即 可得 选项AB错误，D正确； C．根据 可得 ， 则 选项C正确； 故选CD。 15．AB 【详解】AB．根据开普勒第二定律可知，海王星在点速率最大，在点速率最小，则从P到Q阶段，速率一直变小，由对称性可知，所用时间为，则从P到M所用时间小于，故AB正确； C．根据题意，由公式可得 由于 则有 故C错误； D．由开普勒第三定律可知，海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比与中心天体的质量有关，即与太阳的质量有关，故D错误。 故选AB。 16．AB 【详解】AB、F为质量为m的物体在距离地心r处（r大于地球半径）受到的万有引力，则A=表示的就是物体的加速度，根据牛顿第二定律定律，A的方向与该处物体所受万有引力的方向一致，故AB正确． CD、由万有引力定律F=G知，r越大，引力F越小，则A越小；由A=知，A与m无关，故CD错误． 17． 万有引力常量 N·m2/kg2 【详解】[1][2]卡文迪什巧妙地利用扭秤装置，第一次比较精确地测出了万有引力常量的数值，其单位为N·m2/kg2。 18． 圆心 匀速圆周 轨道半径r 比值都相等 【详解】略 19． 1.4 365 【详解】[1]根据 得 [2]当地球的自转周期和公转周期相等时，地球的半面始终朝着太阳，另半面始终背着太阳．则地球自转周期为365d。 20． / 【详解】[2]行星只受中心恒星引力作用做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 可得 由于，所以。 [1]两行星连线第二次与中心天体共线时，两行星分别位于中心天体两侧，所以靠近恒星的行星转动的角度为。 21．见解析 【详解】地心说认为地球是宇宙的中心，并且是不动的，周围的一切天体都绕着地球转：日心说认为太阳是宇宙的中心，地球是运动的，行星及周围天体都绕着太阳转。现在看来这两种观点都是错误的，日心说的观点中太阳不是宇宙的中心。 22． 【详解】由万有引力公式 F＝ 知太阳对地球的引力大小和太阳对月亮的引力大小分别为 F1＝，F2＝ 得 ＝ 23．（1） ；（2） 【详解】（1）“鹊桥”在点的加速度 （2）设“鹊桥”质量为m，地球质量为，月球质量为，对“鹊桥” 对月球 解得 24．（1）；（2） 【详解】（1）设火星的质量为M，根据万有引力提供向心力可得 解得 （2）设火星表面的第一宇宙速度为，由 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $