【物理】高中必修2第六章《第二节太阳与行星间的引力》课时训练（含答案）

16.2太阳与行星间的引力1．牛顿发现万有引力定律的思维过程是下列的()A．理想实验——理论推导——实验检验B．假想——理论推导——实验检验C．假想——理论推导——规律形成D．实验事实——假想——理论推导2．牛顿时代的科学家们围绕万有引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践．在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是()A．开普勒研究了第谷的行星观测记录，提出了开普勒行星运动定律B．牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律C．卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值D．牛顿推导出了引力常量G的数值3．把行星运动近似看做匀速圆周运动以后，开普勒第三定律可写为T2＝r3/k，m为行星质量，则可推得()A．行星受太阳的引力为F＝kmr2B．行星受太阳的引力都相同C．行星受太阳的引力为F＝k4π2mr2D．质量越大的行星受太阳的引力一定越大4．“月—地检验”的结果说明()A．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种性质的力B．地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力不是同一种性质的力C．地面物体所受地球的引力只与物体的质量有关，即G＝mgD．月球所受地球的引力只与月球质量有关5．对于万有引力定律的表达式F＝Gm1m2r2，下列说法中正确的是()A．公式中的G为比例常数，无单位B．m1与m2之间的相互作用力，总是大小相等，方向相反，是一对作用力和反作用力C．当r趋近于0时，F趋向无穷大D．当r趋近于0时，公式不成立6．关于引力常量G，下列说法中正确的是()A．G值的测出使万有引力定律有了真正的实用价值B．引力常量G的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比C．引力常量G在数值上等于两个质量都是1kg的可视为质点的物体相距1m时的相互吸引力D．引力常量G是不变的，其值大小与单位制的选择无关7．关于万有引力，下列说法中正确的是()A．万有引力只有在研究天体与天体之间的作用时才有价值B．由于一个苹果的质量很小，所以地球对它的万有引力几乎可以忽略C．地球对人造卫星的万有引力远大于卫星对地球的万有引力D．地球表面的大气层是因为万有引力的约束而存在于地球表面附近8．地球质量大约是月球质量的81倍，一飞行器位于地球与月球之间，当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，飞行器距月球球心的距离与月球球心距地球球心之间的距离之比为()2A．1∶9B．9∶1C．1∶10D．10∶19．要使两个物体之间的万有引力减小到原来的14，可采用的方法是()A．使两物体之间的距离增至原来的2倍，质量不变B．使两物体的质量各减少一半，距离保持不变C．使其中一个物体的质量减为原来的14，距离保持不变D．使两物体的质量及它们之间的距离都减为原来的1410．假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体．一矿井深度为d(矿井宽度很小)．已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零．矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为()A．1－dRB．1＋dRC.R－dR2D.RR－d211．有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点．现从M中挖去半径为12R的球体，如图1所示，则剩余部分对m的万有引力F为()图1A.7GMm36R2B.7GMm8R2C.GMm18R2D.7GMm32R212．设地球表面重力加速度为g0，物体在距离地心4R(R是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则gg0为()A．1B.19C.14D.11613．一物体在地球表面重16N，地面上重力加速度为10m/s2.它在以5m/s2的加速度加速上升的火箭中的视重为9N，则此火箭离地球表面的距离为地球半径的(忽略地球自转)()A．2倍B．3倍C．4倍D．一半14．火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的19.一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为50kg.求：(1)在火星上宇航员所受的重力为多少？(2)宇航员在地球上可跳1.5m高，他以相同初速度在火星上可跳多高？(取地球表面的重力加速度g＝10m/s2)3参考答案：1．答案B解析牛顿发现万有引力定律的思维过程是先假想维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，同样遵从“平方反比”定律，然后通过理论推导得到理论上的结果，最后通过实验测得的数据计算实际结果，并将两种结果加以对比，从而得出结论，故B正确．2．答案ABC解析开普勒总结出了行星运动的三大规律，故A正确；牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，故B正确；牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许在实验室中准确地得出了引力常量G的数值，故C正确，D错误．3．答案C解析行星受到的太阳的引力提供行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力，则有F＝mv2r，又因为v＝2πrT，代入上式得F＝4π2mrT2.由开普勒第三定律r3T2＝k，得T2＝r3k，代入上式得F＝k4π2mr2.太阳与行星间的引力与太阳、行星的质量及太阳与行星间的距离有关．故选C.4．答案A解析通过完全独立的途径得出相同的结果， 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 地球表面上的物体所受地球的引力和月球所受地球的引力是同一种性质的力．5．答案BD解析万有引力公式中的G为引力常量，不但有大小而且有单位，单位是N·m2/kg2，故A错；m1与m2之间万有引力是一对作用力和反作用力，B正确；当r趋于0时，无论是球体还是其他形状的两个物体，都不能看成质点，故公式不成立，C错误，D正确．6．答案AC解析引力常量G是一个普遍适用的常量，其物理意义是两个质量都是1kg的质点相距1m时的万有引力为6.67×10－11N，它的大小与所选的单位制有关．7．答案D解析由万有引力定律知D对．万有引力定律不但在天体之间有价值，在天体与物体间也有价值，如重力，故A、B错；由牛顿第三定律知C错．8．答案C解析设月球质量为m，则地球质量为81m，地月间距离为r，飞行器质量为m0，当飞行器距月球为r′时，地球对它的引力等于月球对它的引力，则Gmm0r′2＝G81mm0r－r′2，所以r－r′r′＝9，r＝10r′，r′∶r＝1∶10，故选项C正确．9．答案ABC解析根据F＝Gm1m2r2可知，当两物体质量不变，距离增至原来的2倍时，两物体间的万有引力F′＝Gm1m22r2＝14·Gm1m2r2＝14F，A正确；当两物体的距离保持不变，质量各减少一半时，万有引力F′＝G·12m1×12m2r2＝14·Gm1m2r2＝14F，4B正确；当只有一个物体的质量减为原来的14时，万有引力F′＝G·14m1m2r2＝14·Gm1m2r2＝14F，C正确；当两物体的质量及它们之间的距离都减为原来的14时，万有引力F′＝G·14m1×14m214r2＝Gm1m2r2＝F，D错误．10．答案A解析设地球的密度为ρ，地球的质量为M，根据万有引力定律可知，地球表面的重力加速度g＝GMR2.地球质量可表示为M＝43πR3ρ.因质量分布均匀的球壳对球壳内物体的引力为零，所以矿井下以(R－d)为半径的地球的质量为M′＝43π(R－d)3ρ，解得M′＝R－dR3M，则矿井底部处的重力加速度g′＝GM′R－d2，则矿井底部处的重力加速度和地球表面的重力加速度之比为g′g＝1－dR，选项A正确，选项B、C、D错误．11．答案A解析质量为M的球体对质点m的万有引力F1＝GMm2R2＝GMm4R2挖去的球体的质量M′＝43πR2343πR3M＝M8质量为M′的球体对质点m的万有引力F2＝GM′mR＋R22＝GMm18R2则剩余部分对质点m的万有引力F＝F1－F2＝GMm4R2－GMm18R2＝7GMm36R2.故选项A正确．12．答案D解析地球表面上的重力加速度和在离地心4R处的加速度均由地球对物体的万有引力产生，忽略自转所以有在地面上，GmMR2＝mg0，①离地心4R处，GmM4R2＝mg，②由①②两式得gg0＝R4R2＝116.13．答案B解析设此时火箭上升到离地球表面高度为h处，火箭上物体的视重等于物体受到的支持力FN，物体受到的重力为mg′，g′是h高处的重力加速度，由牛顿第二定律得FN－mg′＝ma①其中m＝Gg，代入①式得mg′＝FN－Gga＝9－1610×5N＝1N在距离地面为h处，物体的重力为1N，忽略自转，物体的重力等于万有引力．在地球表面：mg＝GMmR2地②在距地面h高处，mg′＝GMmR地＋h2③5②与③相除可得mgmg′＝R地＋h2R2地，所以R地＋h＝mgmg′R地＝161R地＝4R地所以h＝3R地，故选B.14．答案(1)222.2N(2)3.375m解析(1)忽略自转由mg＝GMmR2，得g＝GMR2.在地球上有g＝GMR2，在火星上有g′＝G·19M12R2，所以g′＝409m/s2，那么宇航员在火星上所受的重力mg′＝50×409N≈222.2N.(2)在地球上，宇航员跳起的高度为h＝v202g即1.5m＝v202×10m/s2在火星上，宇航员跳起的高度h＝v202g′＝v202×409m/s2，联立以上两式得h＝3.375m． 6.2太阳与行星间的引力