浙江省2024-2025學(xué)年高中物理第五章課時(shí)訓(xùn)練1萬有引力定律含解析

PAGE5-課時(shí)訓(xùn)練1萬有引力定律基礎(chǔ)鞏固1.經(jīng)國際小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn),紫金山天文臺(tái)發(fā)覺的一顆繞太陽運(yùn)行的小行星被命名為“南大仙林星”。如圖所示,軌道上a,b,c,d四個(gè)位置中,該行星受太陽引力最大的是(A)A.a B.b C.c D.d2.依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)理論,地球圍著太陽旋轉(zhuǎn)所需的向心力來自(B)A.地球本身的重力B.太陽與地球之間的引力C.太陽與月球吸引地球的力的合力D.太陽及其他行星對(duì)地球引力的合力3.萬有引力定律的發(fā)覺讓人們相識(shí)到天上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也是可以認(rèn)知的,對(duì)解放人們的思想起到了主動(dòng)的作用。物理學(xué)家狄拉克為此寫下了漂亮的詩句:“在地球上摘朵花,你就移動(dòng)了最遠(yuǎn)的星球!”關(guān)于萬有引力,以下說法中正確的是(A)A.太陽對(duì)地球有引力B.太陽對(duì)地球的大氣層沒有引力C.地球?qū)χ懹诨鹦堑摹爸練馓?hào)”探測(cè)器沒有引力的作用D.宇宙飛船內(nèi)處于失重狀態(tài)的宇航員沒有受到地球的引力4.發(fā)覺萬有引力定律和測(cè)出引力常量的科學(xué)家分別是(A)A.牛頓、卡文迪許 B.伽利略、卡文迪許C.開普勒、牛頓 D.牛頓、伽利略解析:萬有引力定律的發(fā)覺者是牛頓,測(cè)出引力常量的科學(xué)家是卡文迪許,選項(xiàng)A正確。5.關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,下列說法符合史實(shí)的是(B)A.開普勒在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B.開普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C.開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,找出了行星依據(jù)這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的緣由D.開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,發(fā)覺了萬有引力定律解析:開普勒在大量探討前人常年觀測(cè)的天文數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。牛頓發(fā)覺了萬有引力定律,選項(xiàng)A,C,D錯(cuò)誤,B正確。6.對(duì)于萬有引力定律的表達(dá)式F=Gm1A.公式中G為引力常量,它是由牛頓通過試驗(yàn)測(cè)得的B.當(dāng)r趨于零時(shí),萬有引力趨于無窮大C.質(zhì)量為m1,m2的物體之間的引力是一對(duì)平衡力D.質(zhì)量為m1,m2的物體之間的引力總是大小相等的解析:萬有引力常量是卡文迪許通過扭秤試驗(yàn)測(cè)出的,故A錯(cuò)誤;當(dāng)物體之間的距離r趨于零時(shí),物體不能簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn),萬有引力公式不再適用,故B錯(cuò)誤;質(zhì)量為m1,m2的物體之間的引力是一對(duì)作用力與反作用力,大小總是相等,故C錯(cuò)誤,D正確。7.我國首顆人造月球衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的放射具有里程碑意義,如圖所示為“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星奔月路途示意圖,設(shè)地球?qū)πl(wèi)星的引力為F地,月球?qū)πl(wèi)星的引力為F月,則衛(wèi)星在奔月軌道上由a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中(B)A.F地減小,F月減小 B.F地減小,F月增大C.F地增大,F月減小 D.F地增大,F月增大解析:“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星在奔月過程中,離地球的距離漸漸增大,與月球距離漸漸減小,由萬有引力定律可知,衛(wèi)星與地球間引力減小,與月球間引力增大,選項(xiàng)B正確。8.(2024·杭州期末)2018年12月12日,“嫦娥四號(hào)”探測(cè)器經(jīng)過約110h奔月飛行,到達(dá)月球旁邊,勝利實(shí)施近月制動(dòng),順當(dāng)完成“太空剎車”,被月球捕獲,進(jìn)入了近月點(diǎn)100千米,遠(yuǎn)月點(diǎn)400千米的環(huán)月橢圓軌道。關(guān)于“嫦娥四號(hào)”在此環(huán)月軌道上運(yùn)行時(shí)的說法正確的是(D)A.線速度不變 B.角速度不變C.向心加速度不變 D.運(yùn)行周期不變解析:依據(jù)開普勒其次定律知,“嫦娥四號(hào)”從遠(yuǎn)月點(diǎn)向近月點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度變大,故A錯(cuò)誤;“嫦娥四號(hào)”從遠(yuǎn)月點(diǎn)向近月點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度變大,半徑r變小,依據(jù)v=ωr知,角速度變大,依據(jù)an=v2r知,向心加速度變大,故B,C錯(cuò)誤;依據(jù)開普勒第三定律,“嫦娥四號(hào)9.如有兩艘輪船,質(zhì)量都是1.0×107kg,相距10km,已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kgA.引力大小為6.67×10-5N,相比于船自身的重力,該引力可忽視B.引力大小為6.67×10-5N,相比于船自身的重力,該引力不能忽視C.引力大小為6.67×106N,相比于船自身的重力,該引力能忽視D.引力大小為6.67×106N,相比于船自身的重力,該引力不能忽視解析:由萬有引力定律F=Gm1m2R2可得F=6.67×1010-5N,作為估算,g取10m/s2,則萬有引力與重力的比值Fmg6.67×1010.(2024·浙江4月學(xué)考)土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖),每16天繞土星一周,其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為1.2×106km。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kgA.5×1017kg B.5C.7×1033kg D.4解析:依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力可得GMmr2=mr4π11.太陽系中有兩個(gè)行星質(zhì)量分別為mA和mB,軌道半徑分別為rA和rB,太陽對(duì)兩個(gè)行星的引力分別為FA和FB,已知mA>mB,rA<rB。則(A)A.FA>FB B.FA<FBC.FA=FB D.無法推斷解析:由萬有引力定律F=GMmr2可知,FA=GMmArA2,FB=GMmBrB2,由于m12.(2024·浙江11月學(xué)考)20世紀(jì)人類最宏大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域。現(xiàn)有一艘遠(yuǎn)離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船,為了測(cè)量自身質(zhì)量,啟動(dòng)推動(dòng)器,測(cè)出飛船在短時(shí)間Δt內(nèi)速度的變更為Δv,和飛船受到的推力F(其他星球?qū)λ囊珊鲆?。飛船在某次航行中,當(dāng)它飛近一個(gè)孤立的星球時(shí),飛船能以速度v在離星球的較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知星球的半徑為R,引力常量用G表示。則宇宙飛船和星球的質(zhì)量分別是(D)A.FΔvΔt,vC.FΔtΔv,v解析:依據(jù)牛頓其次定律,有F=ma,又a=ΔvΔt,解得m=FΔtΔv;飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πRv,半徑為R=實(shí)力提高13.物體在一行星表面旁邊自由落下,第1s內(nèi)下落了9.8m,若該行星的半徑為地球半徑的一半,那么它的質(zhì)量是地球的(A)A.12 B.2倍 C.1解析:在地球表面有mg=GMmR2,在行星表面有mg′=GM'mR'2,M'M=g'R'2gR2;由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律知行星表面重力加速度g′=2ht14.設(shè)想隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類不斷向月球“移民”,經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后,月球和地球仍可視為勻稱的球體,總?cè)藬?shù)不變,且地球的總質(zhì)量仍大于月球的總質(zhì)量。月球仍按原軌道運(yùn)動(dòng),則與“移民”前相比,以下說法中錯(cuò)誤的是(A)A.地球與月球間的萬有引力將變小B.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期將變長(zhǎng)C.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度將變小D.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度將變小解析:設(shè)月球質(zhì)量為m,地球質(zhì)量為M,月球與地球之間的距離為R,依據(jù)萬有引力定律得:地球與月球間的萬有引力F=GMmR2,假想人類不斷向月球“移民”,經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后,m增大,M減小。由數(shù)學(xué)學(xué)問可知,當(dāng)它們的質(zhì)量之差漸漸減小時(shí),m與M的乘積將增大,它們之間的萬有引力值將增大,故A錯(cuò)誤。假想人類不斷向月球“移民”,經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間后,月球和地球仍可視為勻稱球體,依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力得Gmv2R=m4π2RT2=ma,得T=2πRRGM,v=15.1821年,人們發(fā)覺天王星的實(shí)際軌道與由萬有引力定律計(jì)算出的理論軌道存在較大的差異,當(dāng)時(shí)人們提出了以下各種猜想,之后被證明符合事實(shí)的是(C)A.可能是天文觀測(cè)的數(shù)據(jù)還不夠精確B.可能是天王星內(nèi)側(cè)的土星和木星對(duì)它的吸引而產(chǎn)生的C.可能是天王星外側(cè)的一顆未知行星對(duì)它的吸引而產(chǎn)生的D.可能是天王星的一顆質(zhì)量很大的衛(wèi)星對(duì)它的吸引造成的解析:天王星的實(shí)際軌道與由萬有引力定律計(jì)算出的理論軌道存在較大的差異,是因?yàn)樘焱跣峭鈧?cè)的海王星(當(dāng)時(shí)未知)對(duì)它的吸引而產(chǎn)生的。16.(2024·浙江4月學(xué)考)如圖所示,設(shè)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng),金星自身的半徑是火星的n倍,質(zhì)量為火星的k倍。不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響,則(B)A.金星表面的重力加速度是火星的knB.金星的“第一宇宙速度”是火星的knC.金星繞太陽運(yùn)動(dòng)的加速度比火星小D.金星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期比火星大解析:質(zhì)量為m的物體在行星表面有mg=GMmR2,即g=GMR2,可知g金g火=kn2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,依據(jù)“第一宇宙速度”的表達(dá)式v=GMR可知,v金v火=kn,選項(xiàng)B正確;行星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí),萬有引力充當(dāng)向心力,則有GM日m行r2=m行an17.如圖所示,在火星與木星軌道之間有一小行星帶。假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力,并繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是(C)A.太陽對(duì)各小行星的引力相同B.各小行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期均小于一年C.小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度值大于外側(cè)小行星的向心加速度值D.小行星帶內(nèi)各小行星圓周運(yùn)動(dòng)的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值解析:各小行星到太陽中心的距離皆大于地球到太陽中心的距離,依據(jù)萬有引力公式GMmr2=mv2r=m(2πT)2r=ma知,太陽對(duì)各小行星的