高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.2  万有引力定律是怎样发现的达标测试

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册4.2  万有引力定律是怎样发现的达标测试，共10页。试卷主要包含了如图所示,a，如图所示，卫星A，两个物体的质量分别是m1，两颗人造卫星A等内容，欢迎下载使用。
1．若地球半径减小1%，而其质量不变，则地球表面重力加速度g的变化情况是_______（填“增大”．“减小”．“不变”），增减的百分比为____________%。（取一位有效数字）
2．西昌卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1，周期为T1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2．周期为T2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，线速度为v3．周期为T3．则v1．v2．v3的大小关系是________；T1．T2．T3的大小关系是________（用“＞”或“=”连接）

3．科学探测表明，月球上存在丰富的氧．硅．铝．铁等资源．设想人类开发月球，不断把月球上的矿藏搬运到地球上，假定经过长期的开采后月球与地球仍可看作均匀球体，月球仍沿开采前的轨道运行，则与开采前相比地球与月球间的万有引力将 ．（填“不变”“变大”或“变小”）
4．如图所示,a．b为地球的两颗人造卫星,b的轨道半径大于a的轨道半径,则a的速度______ b的速度,a的运动周期______ b的运动周期（填“大于”．“小于”或“等于”）
5．如图所示，卫星A．B均绕地球做匀速圆周运动，轨道半径rA＜rB，则线速度VA VB，角速度ωA ωB，周期TA TB．（选填“大于”．“等于”或“小于”）
6．某星球的半径是地球的p倍，质量是地球的n倍，该星表面的自由落体加速度_______，该星球的第一宇宙速度 _________（已知地球表面的自由落体加速度为g，地球的第一宇宙速度为V1）。
7．两个物体的质量分别是m1．m2,当它们相距为r时,它们间的引力是F,则
1.当m1增大为2m1,m2增大为3m2,其他条件不变,则引力为__________F;
2.当r增大为2r,其他条件不变,则引力为__________F;
3.当m1．m2．r都增大为原来的2倍,则引力为__________F.
8．卡文迪许实验的重大意义在于_____．_____
9．两颗人造卫星A．B绕地球做圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半径之比为 ，运动速率之比为 ．

10．物理学界最新的观测成果是引力波的发现，这对物理学的理论产生了重大的影响。引力波可认为是两个黑洞绕着共同的中心做匀速圆周运动时产生的。如果观测到一对黑洞产生的引力波的频率为f，这对黑洞间的平均距离为L，万有引尢常量为G，则可估算这对黑洞的总质量约为M= ____________。
11．设地球质量为M，半径为R，自转角速度为ω，引力常量为G，则此同步卫星离地高度为 ，此同步卫星的线速度大小为 ．
12．月球的质量为m，绕地球做匀速圆周运动的周期为T，轨道半径为r，已知引力常量为G，则月球受到地球的引力F=______；地球的质量M=______。
13．牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做____________，其计算公式为________，卡文迪许利用_________实验测出了引力常量，其值为G=6.67×10-11_____________。
14．关于行星绕太阳的运动，离太阳越远的行星公转周期___________（填“越大”或“越小）．
15．只知道天体表面的重力加速度和天体的轨道半径就可以估算该天体的密度．（______）
16．有一绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，其运行方向与地球的自转方向相同，轨道半径为2R（R为地球半径）。地球自转的角速度为，在极点处的重力加速度为g。若某时刻卫星正经过赤道上某幢楼房的正上方，那么卫星第二次经过这幢楼房正上方所需时间为______。
17．地球赤道上有一物体随地球自转,向心加速度为a1,线速度为v1,角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略),向心加速度为a2,线速度为v2,角速度为ω2;地球同步卫星的向心加速度为a3,线速度为v3,角速度为ω3;则 a1___________a2___________ a3；v1__________v2_________v3；ω1___________ ω2_____________ ω3。（填“大于”．“小于”或“等于”）
18．北斗卫星导航系统是我国自主开发的导航系统，设北斗卫星离地高度为h，地球半径为R，万有引力常量为G，地球质量为M，则卫星的周期是____
参考答案与试题解析
1．【答案】增加 2％
【解析】【来源】江苏省南通巿启东中学2019-2020学年高一上学期第一次质量检测物理试题（创新班)
【详解】
在地球表面有
，
解得
，
若地球半径减小1%，而其质量不变，则g增大，
地球表面的重力加速度增加量为
，
解得：
，
即增加了2％。
2．【答案】v2＞v3＞v1 T1=T3＞T2
【解析】
【分析】
【详解】
对于待发射卫星和同步卫星，角速度相等，根据v=rω知，v3＞v1，由于同步卫星的周期与地球上的物体随地球自转的周期相同，即T1=T3，
根据万有引力提供向心力得：，半径越大，线速度越小，由于同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故v2＞v3 ，所以v1．v2．v3的大小关系是v2＞v3＞v1；
根据万有引力提供向心力得：，半径越大，周期越大， 由于同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，故T3＞T2，所以T1．T2．T3的大小关系是T1=T3＞T2 ．
3．【答案】变小
【解析】【考点】万有引力定律及其应用．
【专题】万有引力定律的应用专题．
【分析】根据万有引力定律，表示出地球与月球间万有引力，根据地球和月球质量的变化求出地球与月球间万有引力的变化．
【解答】解：设月球质量为m，地球质量为M，月球与地球之间的距离为r，
根据万有引力定律得：
地球与月球间的万有引力F=，
由于不断把月球上的矿藏搬运到地球上，所以m减小，M增大．
由数学知识可知，当m与M相接近时，它们之间的万有引力较大，当它们的质量之差逐渐增大时，m与M的乘积将减小，它们之间的万有引力值将变小．
故答案为：变小．
【点评】要比较一个物理量大小或变化，我们应该把这个物理量先表示出来，再进行比较．这是常用的方法，难度不大．
4．【答案】大于 小于
【解析】【来源】天津市四合庄中学2019-2020学年高二上学期第一次月考物理试题
【详解】
[1][2] 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得：
解得：
则知，卫星的轨道半径越小，速度越大，周期越小，所以a的速度大于b的速度，a的运动周期小于b的运动周期。
5．【答案】大于；大于；小于．
【解析】【考点】 人造卫星的加速度．周期和轨道的关系．
【分析】根据万有引力提供向心力得出线速度．角速度．周期与轨道半径的关系，从而比较出大小．
【解答】解：根据万有引力提供向心力得：，解得：v=，，T=则轨道半径越大，线速度越小．角速度越小，周期越大，所以卫星A的线速度大于卫星B的线速度，卫星A的角速度大于卫星B的角速度，卫星A的周期小于卫星B的周期
故答案为：大于；大于；小于．

6．【答案】；
【解析】【来源】河北省滦州市第一中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题
【详解】
设地球质量为M，半径为R，那么星球的质量M'=nM，半径R'=pR；设金星表面的重力加速度为g'，第一宇宙速度为v；根据星球表面物体重力等于万有引力可得：，解得，所以，；由万有引力做向心力可得：，所以有：，解得；
7．【答案】（1）．6; （2）． （3）．1
【解析】
8．【答案】证明了万有引力的存在的普遍性正确性 巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大
【解析】【来源】上海市南模中学2017-2018学年高一下学期期末物理试题
【详解】
[1][2]卡文迪什的扭秤实验测量了引力常量G，证明了万有引力的存在的普遍性正确性； 巧妙地利用等效法合理地将微小量进行放大。
9．【答案】1：4，2：1
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力，
对A卫星有：，
对B卫星有：，
化简得：＝=
用速度表示向心力，
对A卫星有：，
对B卫星有：，
化简得：，
10．【答案】
【解析】根据万有引力定律可得
解得；
则
11．【答案】：﹣R；．
【解析】【考点】 同步卫星；48：线速度．角速度和周期．转速．
【分析】在地球表面重力与万有引力相等，同步卫星周期与地球周期相同，同步卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，由此展开分析．
【解答】解：同步卫星的万有引力提供圆周运动向心力有F万=m（R+h）ω2
即： =m（R+h）ω2
可得：R+h=，
依据黄金代换公式，GM=gR2；
那么此同步卫星离地高度为h=﹣R=﹣R
据线速度与角速度的关系有v=ωr=？ω==，
故答案为：﹣R；．
12．【答案】
【解析】【来源】安徽省阜阳市颍上县颍上第二中学2019-2020学年高一（下)第二次练考物理试题
【分析】
【详解】
[1]根据牛顿第二定律得
[2]根据万有引力定律有
两式联立
13．【答案】万有引力 扭秤 N·m2/kg2
【解析】【来源】上海市徐汇中学2018-2019学年高一下学期期中物理试题
【详解】
[1][2]牛顿在前人研究的基础上提出万有引力定律，指出所有物体之间都存在的相互吸引力，并且牛顿把所有物体之间都存在的相互吸引力叫做万有引力；其计算公式为：
[3][4]卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值；由万有引力公式可得：
所以G的单位是：
N·m2/kg2
14．【答案】越大
【解析】行星绕太阳运动过程中，万有引力充当向心力，故有，解得，所以公转半径越大，周期越大，即离太阳越远的行星公转周期越大．
【点睛】本题也可以根据开普勒第三定律分析．
15．【答案】×
【解析】【来源】衡水中学2020届高考一轮专题复习：第4章曲线运动与万有引力航天
【详解】
根据可知只知道天体表面的重力加速度和天体的半径不可以估算该天体的质量和密度，所以题干中说法错误；
16．【答案】
【解析】【来源】陕西省西安市高新第一中学2019-2020学年高一（下）期中物理试题
【分析】
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出角速度的表达式，卫星再次经过这幢楼房的上空，地球多转动一圈。
【详解】
人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m．轨道半径为r．地球质量为M，有
计算得出
卫星再次经过这幢楼房的上空，卫星多转动一圈，有
地球表面的重力加速度为
联立上式，计算得出
【点睛】
解决本题的关键
(1)根据万有引力提供向心力求解出角速度；
(2)根据地球表面重力等于万有引力得到重力加速度表达式；
(3)根据多转动一圈后再次到达城市上空列式。
17．【答案】小于 大于 小于 大于 小于 大于
【解析】同步卫星与地球自转同步，故，则有，由于地球同步卫星的轨道半径大于地球半径，根据，则有；人造卫星与地球同步卫星，地球同步卫星处于高轨道，根据万有引力提供向心力，则有，，；所以有，，
18．【答案】2
【解析】【来源】浙江省嘉兴市2018-2019学年高一下学期期末物理试题
【详解】
根据万有引力充当向心力有：G=m(R+h)，北斗卫星的周期T=2。