2019高中物理课时提升作业九6.3万有引力定律（含解析）新人教必修2.doc

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1、1万有引力定律(40 分钟 100 分)一、选择题(本题共 8 小题,每小题 7 分,共 56 分)1.关于万有引力定律和引力常量的发现,下列说法中正确的是 ( )A.万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由伽利略测定的B.万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的C.万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由胡克测定的D.万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的【解析】选 D。根据物理学史可知,牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许测定了引力常量,故选项 D 正确。2.下列力中,属于万有引力的是 ( )A.月亮与地球之间的吸引力B.起重机钢绳吊起重物的力C.两个

2、带异种电荷的带电体之间的吸引力D.两个异名磁极之间的吸引力【解析】选 A。起重机钢绳吊起重物的力属于弹力;电荷之间的作用力和磁极之间的作用力属于电磁力;月亮与地球之间的吸引力属于万有引力。选项 A 正确。3.万有引力定律首次揭示了自然界中物体间一种基本相互作用的规律,以下说法正确的是 ( )世纪金榜导学号 35684148A.物体的重力不是地球对物体的万有引力引起的B.人造地球卫星离地球越远,受到地球的万有引力越大C.人造地球卫星绕地球运动的向心力由地球对它的万有引力提供D.宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于没有受到万有引力的作用【解析】选 C。重力是由于地球的吸引(万有引力)而使物体受到的

3、力,选项 A 错误;根据 F=可知卫星离地球越远,受到的万有引力越小,选项 B 错误;卫星绕地球做圆周运动,其所需的向心力由万有引力提供,选项 C 正确;宇宙飞船内的宇航员处于失重状态是由于万有引力用来提供他做圆周运动所需要的向心力,选项 D 错误。24.在某次测定引力常量的实验中,两金属球的质量分别为 m1和 m2,球心间的距离为 r,若测得两金属球间的万有引力大小为 F,则此次实验得到的引力常量为( )A. B. C. D.F12 F212【解析】选 B。由万有引力定律公式 F=G 得 G= ,所以 B 项正确。5.两个大小相同的实心均质小铁球,紧靠在一起时它们之间的万有引力为 F;若两个

4、半径为小铁球 2 倍的实心均质大铁球紧靠在一起,则它们之间的万有引力为 世纪金榜导学号35684149( )A.2F B.4F C.8F D.16F【解析】选 D。设小铁球的半径为 R,则两小球间:F=G =G = G 2 2R4,同理,两大铁球之间:F=G = G 2 2(2R)4= (433)24216F。【补偿训练】有两个大小一样同种材料组成的均匀球体紧靠在一起,它们之间的万有引力为 F,若用上述材料制成的两个半径更小的靠在一起的均匀球体,它们间的万有引力将 ( )A.等于 F B.小于 FC.大于 F D.无法比较【解析】选 B。设球体的半径为 R,密度为 ,则球的质量为 m=V= ,

5、由万有引力定律得,两个同样的球靠在一起时的万有引力大小为 F=G = G 2R4 2,由此可知,用同种材料制成两个更小的球,靠在一起时的万有引力 F,比两个大球靠在一起时的万有引力F 小,选项 B 正确。6.(2017焦作高一检测)如图所示,两个半径分别为 r1=0.40m,r2=0.60m,质量分布均匀的实心球质量分别为 m1=4.0kg,m2=1.0kg,两球间距离为 r0=1.0m,则两球间相互引力的大小为 ( )3A.6.6710-11N B.大于 6.6710-11NC.小于 6.6710-11N D.不能确定【解析】选 A。F=G12(1+0+2)2=6.6710-11 N=6.6

6、710-11N,选项 A 正确。7.(2015海南高考)若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体,它们在水平方向运动的距离之比为 2 。已知该行星质量约为地7球的 7 倍,地球的半径为 R,由此可知,该行星的半径约为 世纪金榜导学号 35684150( )A. R B. R C.2R D. R【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)先根据平抛运动水平方向 x=v0t 判断两次时间的关系。(2)再根据竖直方向 h= gt2得 g= 确定两星球表面 g 值的关系。(3)最后结合万有引力公式确定星球半径。【解析】选 C。物体平抛时水平方向满足 x=v0t,所

7、以 = = ;竖直方向由 h= gt2得 g=,因此 = = 。在星球表面物体所受的重力等于万有引力,由 g= 得= =2,又因为 R2=R,所以 R1=2R,故选 C。M12218.(2017郑州高一检测)假设地球是一半径为 R、质量分布均匀的球体,一矿井深度为 d,已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 4( )A.1- B.1+C. D.【解析】选 A。设地球的密度为 ,地球的质量为 M,根据万有引力定律可知,地球表面的重力加速度 g= 。地球质量可表示为 M= R 3。因质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,所以矿井下以(R-d)为半径的地

8、球的质量为 M=(R-d) 3,解得 M= M,则矿井底部处的重力加速度 g= ,则矿井底部的重力加速度和地球表面的重力加速度之比为 =1- ,选项 A 正确。二、计算题(本题共 2 小题,共 44 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)9.(22 分)两艘轮船,质量都是 1.0107kg,相距 10km,它们之间的万有引力是多大?请将这个力与轮船所受重力进行比较,看看是重力的多少倍。(g 取 10m/s2)【解析】由万有引力定律 F=G 可得F=6.6710-11 N=6.671 N(1.0107)2(1.0104)2万有引力与重力的比值= =6.6710-136.671

9、051.010710答案:6.6710 -5N 6.6710 -13倍10.(22 分)(2017威海高一检测)某物体在地面上受到的重力为 160N,将它放置在卫星中,在卫星以 a= g 的加速度随火箭向上加速升空的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互挤压的力为 90N 时,卫星距地球表面有多远?(地球半径 R 地 =6.4103km,g 表示重力加速度,g取 10m/s2)5【解题指南】(1)卫星离开地面后,所在位置的重力加速度随高度的增加而不断减小,不再等于 10m/s2。(2)本题属于牛顿第二定律与重力、万有引力关系式综合应用问题。【解析】卫星在升空过程中可以认为是竖直向上做匀加速直线运

10、动,设卫星离地面的距离为h,这时受到地球的万有引力为 F=G在地球表面 G =mg 在上升至离地面 h 时,F N-G =ma 由式得 =则 h= R 地 将 m=16kg,FN=90N,a= g=5m/s2,R 地 =6.4103km,g=10m/s2代入式得 h=1.92104km答案:1.9210 4km【能力挑战区】1.(多选)如图所示,三颗质量均为 m 的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上,设地球质量为 M,半径为 R。下列说法正确的是 ( )世纪金榜导学号 35684151A.地球对一颗卫星的引力大小为B.一颗卫星对地球的引力大小为6C.两颗卫星之间的引力大小为D.三颗

11、卫星对地球引力的合力大小为【解析】选 B、C。由万有引力定律知 A 项错误,B 项正确;因三颗卫星连线构成等边三角形,圆轨道半径为 r,由数学知识易知任意两颗卫星间距 d=2rcos30= r,由万有引力定律知3C 项正确;因三颗卫星对地球的引力大小相等且互成 120,故三颗卫星对地球引力的合力为0,D 项错误。2.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 50kg。求: 世纪金榜导学号 35684152(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 1.5m 高,他以相同初速度在火星上可跳多高?(地球表面的重力加速度 g 取 10m/s2)【解析】(1)由 mg=G ,得 g=在地球上有 g= ,在火星上有 g=所以 g= m/s2那么宇航员在火星上所受的重力mg=50 N222.2 N(2)在地球上,宇航员跳起的高度为7h= =1.5mv202在火星上,宇航员跳起的高度 h=联立以上两式得 h=3.375m答案:(1)222.2 N (2)3.375 m