高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行2 万有引力定律练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第七章 万有引力与宇宙航行2 万有引力定律练习，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。
高中同步测试卷(三)第三单元　行星运动和万有引力定律(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．(2016·高考全国卷丙)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　)A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律2．宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为(　　)A．0  B. C.  D.3．两颗行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半长轴分别为r1和r2，则它们的公转周期之比为(　　)A.  B. C.  D．无法确定4．设想把质量为m的物体(可视为质点)放到地球的中心，地球质量为M、半径为R.则物体与地球间的万有引力是(　　)A．零  B．无穷大 C．GMm/R2  D．无法确定5．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600 N的人在这个行星表面的重量将变为960 N．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．46．两个质量分布均匀且大小相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F，若两个半径是小铁球2倍的实心大铁球紧靠在一起，则它们之间的万有引力为(　　)A．2F  B．4F C．8F  D．16F7．英国《新科学家(New Scientist)》杂志评选出了世界8项科学之最，在XTEJ1650－500双星系统中发现的最小黑洞位列其中．若某黑洞的半径R约45 km，质量M和半径R的关系满足＝(其中c为光速，G为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为(　　)A．108 m/s2  B．1010 m/s2 C．1012 m/s2  D．1014 m/s2二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是(　　)A．伽利略发现了行星运动的规律B．卡文迪许通过实验测出了引力常量C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因D．笛卡儿对牛顿第一定律的建立做出了贡献9．下面说法中正确的是(　　)A．F＝G公式中，G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B．F＝G公式中，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大C．F＝G公式中，m1与m2受到的引力总是大小相等的，而与m1、m2是否相等无关D．F＝G公式中，m1与m2受到的引力总是大小相等、方向相反的，是一对平衡力10．地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，不正确的是(　　)A．地球公转速度是不变的  B．冬至这天地球公转速度大C．夏至这天地球公转速度大  D．无法确定11．宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上，用R表示地球的半径，g0表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的重力加速度，FN表示人对台秤的压力，下列说法中正确的是(　　)A．g′＝0  B．g′＝g0 C．FN＝0  D．FN＝mg012．小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动．则经过足够长的时间后，小行星运动的(　　)A．半径变大   B．速率变大 C．角速度变小  D．加速度变大题号123456789101112答案            三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)当地球的自转周期为多少时，赤道上的物体的重力恰好为零？(已知地球半径R＝6.4×103 km，g＝10 m/s2)      14.(10分)火星半径约为地球半径的一半，火星质量约为地球质量的.一位宇航员连同宇航服在地球上的质量为50 kg.求(取地球表面的重力加速度g＝10 m/s2)：(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1.5 m高，他以相同初速度在火星上可跳多高？     15．(10分)飞船沿半径为R的圆周绕地球运动的周期为T，地球半径为R0，若飞船要返回地面，可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，求飞船由A点到B点所需要的时间？     16.(12分)某宇航员在飞船发射前测得自身连同宇航服等随身装备共重840 N，在火箭发射阶段，发现当飞船随火箭以a＝g/2的加速度匀加速竖直上升到某位置时(其中g为地球表面处的重力加速度)，其身下体重测试仪的示数为1 220 N，设地球半径R＝6 400 km，地球表面重力加速度g取10 m/s2(求解过程中可能用到＝1.03，＝1.02)．问：(1)该位置处的重力加速度g′是地面处重力加速度g的多少倍？(2)该位置距地球表面的高度h为多大？     参考答案与解析1．[导学号94770033]　[解析]选B.开普勒在第谷的观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，B项正确；牛顿在开普勒总结的行星运动规律的基础上发现了万有引力定律，找出了行星运动的原因，A、C、D项错．2．[导学号94770034]　[解析]选B.飞船受的万有引力等于在该处所受的重力，即G＝mg，得g＝，选项B正确．3．[导学号94770035]　[解析]选C.由开普勒第三定律可知：＝，解得＝ ，故C正确．4．[导学号94770036]　[解析]选A.把物体放到地球的中心时r＝0，此时万有引力定律不再适用．由于地球关于球心对称，所以吸引力相互抵消，整体而言，万有引力为零．5．[导学号94770037]　[解析]选B.若地球质量为M0，则“宜居”行星质量为M＝6.4M0，由mg＝G得＝·＝所以＝＝＝2.6．[导学号94770038]　[解析]选D.小铁球之间的万有引力F＝G＝G大铁球半径是小铁球的2倍，其质量分别为小铁球：m＝ρV＝ρ大铁球：M＝ρV′＝ρ[π(2r)3]＝8ρ·πr3＝8m故两个大铁球间的万有引力F′＝G＝G＝16G＝16F.7．[导学号94770039]　[解析]选C.星球表面的物体满足mg＝G，即GM＝R2g，由题中所给条件 ＝ 推出GM＝Rc2，则g＝，代入数据解得g＝1012 m/s2，C正确．8．[导学号94770040]　[解析]选BD.行星运动的规律是开普勒发现的，A错误；卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力常量，B正确；伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因，C错误；笛卡儿的《哲学原理》中以第一和第二自然定律的形式比较完整地第一次表述了惯性定律：只要物体开始运动，就将继续以同一速度并沿着同一直线方向运动，直到遇到某种外来原因造成的阻碍或偏离为止，为牛顿第一定律的建立做出了贡献，D正确．9．[导学号94770041]　[解析]选AC.引力常量G是卡文迪许利用扭秤实验测得的，A正确．当r趋近于零时，物体不能看成质点，F＝G不再适用，所以由它得出的结论是错误的，B错误．m1、m2之间的引力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，但由于分别作用在两个物体上，所以不能平衡．C正确，D错误．10．[导学号94770042]　[解析]选ACD.冬至地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过的面积相等，则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时速度大，只有B项正确．11．[导学号94770043]　[解析]选BC.由关系式mg＝，得＝，故A错误，B正确；由于飞船中的人处于完全失重状态，人受到的万有引力全部用来提供其做圆周运动所需的向心力，所以对台秤没有压力，C正确，D错误．12．[导学号94770044]　[解析]选AC.根据万有引力提供向心力可得＝m＝mrω2＝ma向，解得v＝，ω＝，a向＝，恒星质量M变小，对小行星的引力变小，小行星做离心运动，半径r变大，由此可知，小行星的速率、角速度、加速度均变小，A、C项正确．13．[导学号94770045]　[解析]物体受到的万有引力全部充当随地球做圆周运动的向心力时，重力为零．即＝m (3分)又＝mg (3分)联立解得：T＝2π＝2×3.14×  s＝5 024 s＝1.4小时． (4分)[答案]1.4小时14．[导学号94770046]　[解析](1)由mg＝G， (1分)得g＝. (1分)在地球上有g＝， (1分)在火星上有g′＝， (1分)所以g′＝ m/s2， (1分)那么宇航员在火星上所受的重力mg′＝50× N≈222.2 N.  (1分)(2)在地球上，宇航员跳起的高度为h＝ (1分)即1.5＝ (1分)在火星上，宇航员跳起的高度h′＝＝， (1分)解得h′＝3.375 m.  (1分)[答案](1)222.2 N　(2) 3.375 m15．[导学号94770047]　[解析]当飞船做半径为R的圆周运动时，由开普勒第三定律知：＝k              (2分)当飞船返回地面时，从A处降速后沿椭圆轨道至B.设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′，椭圆的半长轴为a，则＝k (2分)可解得：T′＝·T (2分)由于a＝，由A到B的时间t＝ (2分)所以t＝ ·T＝. (2分)[答案]16．[导学号94770048]　[解析](1)飞船起飞前，对宇航员受力分析有G＝mg，得m＝84 kg， (2分)在h高度处对宇航员受力分析，应用牛顿第二定律有F－mg′＝ma，得＝. (4分)(2)根据万有引力定律公式，在地面处有G＝mg， (2分)在h高度处有G＝mg′ (2分)解以上两式得h＝0.02R＝128 km. (2分)[答案](1)＝　(2)128 km