2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬有引力與航天3萬有引力定律課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE4-萬有引力定律(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共4小題,每題5分,共20分)1.以下說法正確的是 ()A.丹麥天文學(xué)家第谷通過長(zhǎng)期的天文觀測(cè),指出全部行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,揭示了行星運(yùn)動(dòng)的有關(guān)規(guī)律B.牛頓用“太陽—地檢驗(yàn)”驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性C.卡文迪許測(cè)出了引力常量G的數(shù)值,并進(jìn)而“稱量”出地球的質(zhì)量D.萬有引力定律和能量守恒定律一樣都是自然界普遍適用的基本規(guī)律【解析】選C。開普勒指出全部行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,揭示了行星運(yùn)動(dòng)的有關(guān)規(guī)律,故A錯(cuò)誤;牛頓用“月—地檢驗(yàn)”驗(yàn)證了萬有引力定律的正確性,故B錯(cuò)誤;卡文迪許測(cè)出了引力常量G的數(shù)值,并進(jìn)而“稱量”出地球的質(zhì)量,故C正確;萬有引力定律適用于低速宏觀世界,故D錯(cuò)誤。2.下列敘述中,正確的是 ()A.牛頓發(fā)覺的萬有引力定律,卡文迪許用試驗(yàn)方法測(cè)出萬有引力常量的數(shù)值,從而使萬有引力定律有了真正的好用價(jià)值B.物體做圓周運(yùn)動(dòng),所受的合力肯定指向圓心C.平拋運(yùn)動(dòng)的物體速度改變的方向始終是斜向下的D.曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng),所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度肯定會(huì)改變【解析】選A。牛頓發(fā)覺的萬有引力定律,卡文迪許用試驗(yàn)方法測(cè)出萬有引力常量的數(shù)值,從而使萬有引力定律有了真正的好用價(jià)值,故A正確;物體做圓周運(yùn)動(dòng),向心力指向圓心,只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)合力充當(dāng)向心力,故B錯(cuò)誤;平拋運(yùn)動(dòng)的物體速度改變的方向與重力加速度的方向一樣,始終是豎直向下的,故C錯(cuò)誤;曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng),但加速度不肯定變,可以為勻變速曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。3.(多選)對(duì)于公式F=G理解正確的是()A.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力B.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)作用力與反作用力C.當(dāng)r趨近于零時(shí),F趨向無窮大D.當(dāng)r趨近于零時(shí),公式不適用【解析】選B、D。兩物體間的萬有引力是一對(duì)相互作用力,而非平衡力,故A錯(cuò),B對(duì);萬有引力公式F=只適用于質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力計(jì)算,當(dāng)r→0時(shí),物體便不能再視為質(zhì)點(diǎn),公式不適用,故C錯(cuò),D對(duì)。4.某星球的半徑與地球相同,質(zhì)量為地球的一半,則物體在該星球表面所受的萬有引力大小是它在地球表面所受萬有引力大小的 ()A.0.25倍B.0.5倍C.2倍D.4倍【解析】選B。設(shè)地球質(zhì)量為M,半徑為R,物體的質(zhì)量為m,可知,地球?qū)ξ矬w的萬有引力為:F=G,該星球?qū)ξ矬w的萬有引力:F'=G=F,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。二、計(jì)算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)5.已知太陽的質(zhì)量為M,地球的質(zhì)量為m1,月球的質(zhì)量為m2,當(dāng)發(fā)生日全食時(shí),太陽、月球、地球幾乎在同始終線上,且月球位于太陽與地球中間,如圖所示,設(shè)月球到太陽的距離為a,地球到月球的距離為b。求:太陽對(duì)地球的引力F1和對(duì)月球的引力F2的大小之比為多少?【解析】依據(jù)萬有引力定律列出地球和月球與太陽間的引力等式。太陽對(duì)地球的引力:F1=G太陽對(duì)月球的引力:F2=G太陽對(duì)地球的引力F1和對(duì)月球的引力F2的大小之比為:=答案:(10分鐘·20分)6.(6分)設(shè)地球表面重力加速度為g0,物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由于地球的引力作用而產(chǎn)生的加速度為g,則為 ()A.1 B. C. D.【解析】選D。地球表面處的重力加速度和距離地心4R處的加速度均由地球?qū)ξ矬w的萬有引力產(chǎn)生,所以有:地面上:G=mg0距離地心4R處:G=mg聯(lián)立兩式得=()2=,故D正確。7.(14分)兩個(gè)質(zhì)量分布勻稱、密度相同且大小相同的實(shí)心小鐵球緊靠在一起,它們之間的萬有引力為F,如圖所示,現(xiàn)將其中一個(gè)小球中挖去半徑為原球半徑一半的球,并按如圖所示的形式緊靠在一起(三個(gè)球心在一條直線上),試計(jì)算它們之間的萬有引力大小?！窘馕觥坑谩案钛a(bǔ)法”處理該問題。原來是個(gè)實(shí)心球時(shí)可知F=G,假如挖空部分為實(shí)心球,則該球與左邊球之間的萬有引力為F1=G,m1∶m=∶r3=1∶8聯(lián)立得:F1=F剩余部分之間的萬有引力大小為F'=F-F1=F答案:F【加固練習(xí)】某物體在地面上受到的重力為160N,將它放置在衛(wèi)星中,在衛(wèi)星以a=g的加速度隨火箭向上加速升空的過程中,物體與衛(wèi)星中支持物相互擠壓的力為90N,衛(wèi)星距地球表面有多遠(yuǎn)?(地球半徑R地=6.4×103km10m/s2)【解析】衛(wèi)星在升空過程中可以認(rèn)為是豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)衛(wèi)星離地面的距離為h,這時(shí)受到地球的萬有引力為F=G在地球表面G=mg ①在上升至離地面h時(shí),F