2023年人教版物理必修2同步测试卷及答案：6.2-3太阳与行星间的引力万有引力定律.pdf

第二节 太阳与行星间的引力 第三节 万有引力定律 1(行星运动向心力来源)如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是()A行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力 B行星受到太阳的引力，行星运动不需要向心力 C行星同时受到太阳的万有引力和向心力 D行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等 2(太阳与行星间的引力)(多选)对于太阳与行星间的引力表达式FGMmr2，下列说法正确的是()A公式中的G为比例系数，与太阳、行星均无关 BM、m彼此受到的引力总是大小相等 CM、m彼此受到的引力是一对平衡力，合力等于 0，M和m都处于平衡状态 DM、m彼此受到的引力是一对作用力与反作用力 3(万有引力定律的理解)(多选)下列关于万有引力的说法，正确的有()A物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力 B万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的 C地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力 DFGm1m2r2中，G是一个比例常数，没有单位 4(万有引力定律的理解)关于万有引力公式FGm1m2r2，下列说法中正确的是()A当两个物体之间的距离趋近于零时，F趋于无穷大 B只要两个物体是球体，就可用此式求解万有引力 C两只相距 0.5 m 的小狗之间的万有引力可用此式计算 D任何两个物体间都存在万有引力 5(万有引力定律的理解)要使两物体间的万有引力减小到原来的14，下列办法不正确的是()A使两物体的质量各减小一半，距离不变 B使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变 C使两物体间的距离增大到原来的 2 倍，质量不变 D两物体的质量和距离都减小到原来的14 6(重力加速度的理解)火星的质量和半径分别约为地球的110和12，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为()A0.2g B 0.4g C 2.5g D 5g 7(重力加速度与高度的关系)地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g2，则该处距地球表面的高度为()A(21)R BR C.2R D2R 8(万有引力定律的应用)设地球是半径为R的均匀球体，质量为M，若把质量为m的物体放在地球的中心，则物体受到的地球的万有引力大小为()A零 B无穷大 CGMmR2 D无法确定 9(万有引力定律的应用)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的距离之比为()A19 B 91 C 110 D 101 10(万有引力定律的应用)两个完全相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球 2 倍的实心大铁球紧靠在一起，则两大铁球之间的万有引力为()A2F B 4F C 8F D 16F 11.(万有引力定律的应用)如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且rR2，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为()A.F2 B.F8 C.7F8 D.F4 12(万有引力定律的应用)理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。假设地球是一个半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体(可视为质点，假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则下列选项中的四个F随x的变化关系图正确的是()13.(重力与高度的关系)如图所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面发射后，以加速度g2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为发射前压力的1718。已知地球半径为R，求火箭此时离地面的高度。(g为地面附近的重力加速度)心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有 心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有答案 1(行星运动向心力来源)如果认为行星围绕太阳做匀速圆周运动，那么下列说法中正确的是()A行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力 B行星受到太阳的引力，行星运动不需要向心力 C行星同时受到太阳的万有引力和向心力 D行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等 答案 A 解析 行星受到太阳的引力，引力提供行星做圆周运动的向心力，A正确，B错误；向心力是效果力，实际受力分析时不分析向心力，行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源于太阳的引力，所以行星受到太阳的引力与它运行的向心力相等，C、D错误。2(太阳与行星间的引力)(多选)对于太阳与行星间的引力表达式FGMmr2，下列说法正确的是()A公式中的G为比例系数，与太阳、行星均无关 BM、m彼此受到的引力总是大小相等 CM、m彼此受到的引力是一对平衡力，合力等于 0，M和m都处于平衡状态 DM、m彼此受到的引力是一对作用力与反作用力 答案 ABD 解析 太阳与行星间的引力是两物体因质量而引起的一种力，分别作用在两个物体上，是一对作用力与反作用力，大小相等，不能进行合成，故 B、D正确，C错误；公式中的G为比例系数，与太阳、行星均没有关系，A正确。3(万有引力定律的理解)(多选)下列关于万有引力的说法，正确的有()A物体落到地面上，说明地球对物体有引力，物体对地球没有引力 B万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的 C地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力 DFGm1m2r2中，G是一个比例常数，没有单位 答案 BC 解析 物体间力的作用是相互的，物体落到地面上，地球对物体有引力，物体对地球也存在引力，A错误；万有引力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的，B 正确；地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮，受到的合力都是地球的万有引力，C正确；国际单位制中质量m、距离r、力F的单位分别是 kg、m、N，根据牛顿的万有引力定律FGm1m2r2，得到G的单位是 Nm2/kg2，D错误。4(万有引力定律的理解)关于万有引力公式FGm1m2r2，下列说法中正确的是()A当两个物体之间的距离趋近于零时，F趋于无穷大 B只要两个物体是球体，就可用此式求解万有引力 C两只相距 0.5 m 的小狗之间的万有引力可用此式计算 D任何两个物体间都存在万有引力 答案 D 解析 当两个物体之间的距离趋近于零时，物体不能看成质点，就不能直接用FGm1m2r2来计算万有引力，所以距离很近时，不能用此公式推出F趋于无穷大，A错误；球体间只有质量分布均匀时，才能用公式FGm1m2r2求解万有引力，B 错误；两只小狗相距 0.5 m 时，它们之间的距离与它们的尺寸相差不多，故不能看成质点，不可以用FGm1m2r2求它们之间的万有引力，C错误；由万有引力定律知 D正确。心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有5(万有引力定律的理解)要使两物体间的万有引力减小到原来的14，下列办法不正确的是()A使两物体的质量各减小一半，距离不变 B使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变 C使两物体间的距离增大到原来的 2 倍，质量不变 D两物体的质量和距离都减小到原来的14 答案 D 解析 万有引力定律的表达式为FGm1m2r2，根据该公式可知，使两物体的质量各减小一半，距离不变，则万有引力变为原来的14，A正确；使其中一个物体的质量减小到原来的14，距离不变，则万有引力变为原来的14，B正确；使两物体间的距离增大到原来的 2 倍，质量不变，则万有引力变为原来的14，C正确；两物体的质量和距离都减小到原来的14，则万有引力大小不变，D错误。6(重力加速度的理解)火星的质量和半径分别约为地球的110和12，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为()A0.2g B 0.4g C 2.5g D 5g 答案 B 解析 在星球表面近似有mgGMmR2，设火星表面的重力加速度为g火，则g火gM火M地R地R火20.4，故 B正确。7(重力加速度与高度的关系)地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g2，则该处距地球表面的高度为()A(21)R BR C.2R D2R 答案 A 解析 万有引力近似等于重力，设地球的质量为M，物体质量为m，该处距地面的高度为h，分别列式GMmR2mg，GMmRh2mg2，联立得 2R2(Rh)2，解得h(21)R，A正确。8(万有引力定律的应用)设地球是半径为R的均匀球体，质量为M，若把质量为m的物体放在地球的中心，则物体受到的地球的万有引力大小为()A零 B无穷大 CGMmR2 D无法确定 答案 A 解析 设想把物体放到地球的中心，此时FGMmr2已不适用，但地球的各部分对物体的吸引力是对称的，故物体受到的地球的万有引力的合力是零，故应选 A。9(万有引力定律的应用)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的距离之比为()心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有A19 B 91 C 110 D 101 答案 C 解析 设月球质量为m，地月间距离为r，飞行器质量为m0，则地球质量为 81m，当飞行器距月球的距离为r时，月球对它的引力等于地球对它的引力，则Gmm0r2G81mm0rr2，所以rrr9，r10r，rr110，故 C正确。10(万有引力定律的应用)两个完全相同的实心小铁球紧靠在一起，它们之间的万有引力为F。若将两个用同种材料制成的半径是小铁球 2 倍的实心大铁球紧靠在一起，则两大铁球之间的万有引力为()A2F B 4F C 8F D 16F 答案 D 解析 两个小铁球之间的万有引力为FGm22r2。实心小铁球的质量为mV43r3，大铁球的半径r是小铁球的 2 倍，则大铁球的质量m与小铁球的质量m之比为mmr3r381。故两个大铁球间的万有引力为FGm22r216F，故选 D。11.(万有引力定律的应用)如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F。如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且rR2，则原球体剩余部分对质点P的万有引力变为()A.F2 B.F8 C.7F8 D.F4 答案 C 解析 利用填补法来分析此题。原来物体间的万有引力为F，挖去的半径为R2的球体的质量为原来球体的质量的18，其他条件不变，所以挖去的球体对质点P的万有引力为F8，故剩余部分对质点P的万有引力为FF87F8，C正确。12(万有引力定律的应用)理论上已经证明：质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有引力为零。假设地球是一个半径为R、质量分布均匀的实心球体，O为球心，以O为原点建立坐标轴Ox，如图所示。一个质量一定的小物体(可视为质点，假设它能够在地球内部移动)在x轴上各位置受到的引力大小用F表示，则下列选项中的四个F随x的变化关系图正确的是()心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有 答案 A 解析 由题意可知，物体在地球内部距离球心x(xR)的位置时，外面球壳对其引力为 0，内部以x为半径的球体对物体的引力为FGMmx2G43x3mx243Gmx，Fx，图象为过原点的倾斜直线；当xR时，地球对物体的引力为FGMmx2G43R3mx2，F1x2，图象为随x增大而减小的曲线，故 A正确。13.(重力与高度的关系)如图所示，火箭内平台上放有测试仪器，火箭从地面发射后，以加速度g2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为发射前压力的1718。已知地球半径为R，求火箭此时离地面的高度。(g为地面附近的重力加速度)答案 R2 解析 火箭上升过程中，测试仪器受竖直向下的重力和竖直向上的支持力，设高度为h时，重力加速度为g，根据牛顿第三定律及平衡条件可知，高h处测试仪器受到的支持力为FN1718mg，由牛顿第二定律得FNmgmg2，解得g49g，心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有由万有引力定律知：GMmRh2mg，GMmR2mg，联立解得hR2。心力行星同时受到太阳的万有引力和向心力行星受到太阳的引力与它运动的向心力不相等太阳与行星间的引力多选对相等彼此受到的引力是一对平衡力合力等于和都处于平衡状态彼此受到的引力是一对作用力与反作用力万有引力定律力定律是牛顿在总结前人研究的基础上发现的地面上自由下落的苹果和天空中运行的月亮受到的合力都是地球的万有