第七章第2節(jié)-萬有引力定律-2020-2021【新教材】人教版高中物理必修第二冊(cè)習(xí)題課件

02萬有引力定律題型1物理學(xué)史解析第2節(jié)萬有引力定律刷基礎(chǔ)1．[浙江嘉興2019高一下期末]下列說法中正確的是()A．牛頓發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)定律B．卡文迪許測(cè)出了引力常量C．開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律D．哥白尼提出“地心說”的說法牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，開普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)定律，故A、C錯(cuò)誤．卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)證明萬有引力定律是正確的，并測(cè)出了引力常量，故B正確．哥白尼提出“日心說”，故D錯(cuò)誤B解析刷基礎(chǔ)2．[山西大學(xué)附屬中學(xué)2019高一下月考]如果設(shè)行星的質(zhì)量為m，繞太陽運(yùn)動(dòng)的線速度為v，公轉(zhuǎn)周期為T，軌道半徑為r，太陽的質(zhì)量為M，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．在探究太陽對(duì)行星的引力大小F的規(guī)律時(shí)，引入的公式實(shí)際上是牛頓第二定律B．在探究太陽對(duì)行星的引力大小F的規(guī)律時(shí)，引入的公式，實(shí)際上是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)公式C．在探究太陽對(duì)行星的引力大小F的規(guī)律時(shí)，引入的公式，實(shí)質(zhì)上是開普勒第三定律，是不可以在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證的D．在探究太陽對(duì)行星的引力大小F的規(guī)律時(shí)，得到關(guān)系式之后，又借助相對(duì)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)(也可以理解為太陽繞行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng))得到，最終用數(shù)學(xué)方法合并成關(guān)系式引入的公式，實(shí)際上是牛頓第二定律，由引力提供向心力得出的，故A正確；引入的公式是勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度與周期的關(guān)系式，故B正確；引入的公式，實(shí)質(zhì)上是開普勒第三定律，是開普勒觀測(cè)行星運(yùn)動(dòng)時(shí)得到的，因此不可以在實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，故C正確；在探究太陽對(duì)行星的引力大小F的規(guī)律時(shí)，得到關(guān)系式之后，根據(jù)牛頓第三定律得出，最終用數(shù)學(xué)方法合并成關(guān)系式，故D錯(cuò)誤．D題型2萬有引力定律的推導(dǎo)和理解第2節(jié)萬有引力定律解析刷基礎(chǔ)3．[安徽合肥六中、淮北一中2018高一下期末]牛頓以天體之間普遍存在著引力為依據(jù)，運(yùn)用嚴(yán)密的邏輯推理，建立了萬有引力定律．在創(chuàng)建萬有引力定律的過程中，牛頓()A．接受了胡克等科學(xué)家關(guān)于“吸引力與兩中心距離的二次方成反比”的猜想B．根據(jù)“月—地檢驗(yàn)”，得出地球?qū)υ虑虻囊εc太陽對(duì)行星的引力不屬于同種性質(zhì)的力C．根據(jù)F＝ma和牛頓第三定律，分析了地、月間的引力關(guān)系，進(jìn)而得出F∝m1m2D．根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了引力常量G的大小在創(chuàng)建萬有引力定律的過程中，牛頓根據(jù)地球上一切物體都以相同加速度下落的事實(shí)，得出物體受地球的引力與其質(zhì)量成正比，即F∝m的結(jié)論；同時(shí)牛頓接受了二次方反比的猜想，再根據(jù)牛頓第三定律進(jìn)而得出；然后進(jìn)行“月—地檢驗(yàn)”，進(jìn)一步得出該規(guī)律適用于月地系統(tǒng)；但牛頓沒有測(cè)出引力常量G，而是在提出萬有引力定律后100多年，卡文迪許利用扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量G的大小，故A正確．A第2節(jié)萬有引力定律解析刷基礎(chǔ)4.有兩個(gè)大小相同、由同種材料制成的均勻球體靠在一起，它們之間的萬有引力大小為F，若用上述材料制成兩個(gè)半徑更小的均勻球體靠在一起，它們之間的萬有引力大小將()A．等于FB．小于FC．大于FD．無法比較設(shè)兩球的半徑均為r，密度為ρ，則每個(gè)球的質(zhì)量為，兩球靠在一起時(shí)的萬有引力為

，所以如果靠在一起的兩球的半徑減小，則它們之間的萬有引力將隨之減小，故B正確．B題型3萬有引力定律公式的應(yīng)用第2節(jié)萬有引力定律解析刷基礎(chǔ)5．[黑龍江鶴崗一中2019高一下期中]已知地球的半徑為R，將一物體從地面發(fā)射至離地面高為h處時(shí)，物體所受萬有引力減小到原來的一半，則h為()物體在地面時(shí)所受萬有引力為，在高空中所受萬有引力為，由題可知F1＝2F2，解得h＝()R.D第2節(jié)萬有引力定律題型4萬有引力和重力的關(guān)系解析刷基礎(chǔ)6．[河南洛陽一高2019高一下月考]假如地球的自轉(zhuǎn)速度增大，對(duì)于物體的重力，下列說法正確的是()A．放在赤道地面上的物體所受的萬有引力不變B．放在兩極地面上的物體的重力變小C．放在赤道地面上物體的重力不變D．放在兩極地面上的物體的重力增大地球的自轉(zhuǎn)速度增大，由可知物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力增大．地球的質(zhì)量和半徑都沒有變化，由可知，放在赤道地面上的物體所受的萬有引力不變，A正確；地球繞地軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩極地面上，物體的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為零，轉(zhuǎn)動(dòng)所需的向心力為零，此時(shí)物體的重力與所受萬有引力相等，故放在兩極地面上物體的重力不變，B、D錯(cuò)誤；放在赤道地面上的物體的重力與所受萬有引力的合力提供向心力，而所受的萬有引力不變，地球的自轉(zhuǎn)速度增大時(shí)物體所需向心力增大，故物體的重力將減小，C錯(cuò)誤．A第2節(jié)萬有引力定律解析刷基礎(chǔ)7．設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期為T，質(zhì)量為M，引力常量為G.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為R.同一物體在南極和赤道水平面上靜止時(shí)所受到的支持力之比為()物體在南極水平面上靜止時(shí)受到的支持力等于所受的萬有引力；設(shè)物體在赤道水平面上靜止時(shí)受到的支持力為F，則有解得，同一物體在南極和赤道水平面上靜止時(shí)所受到的支持力之比為，選項(xiàng)A正確．A第2節(jié)萬有引力定律解析刷易錯(cuò)8．[山東泰安2019高一下期末]關(guān)于萬有引力定律公式，以下說法中正確的是()A．公式中G為引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，而不是人為規(guī)定的B．當(dāng)兩物體間的距離趨近于零時(shí)，萬有引力趨近于無窮大C．當(dāng)有第三個(gè)物體m3放入m1和m2兩物體之間時(shí)，m1和m2間的萬有引力將增大D．兩物體m1和m2受到的引力是一對(duì)平衡力公式中，G為引力常量，由卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，從數(shù)學(xué)角度講，當(dāng)r趨近于零時(shí)，其值是趨于無窮大的，然而萬有引力定律公式只適用于兩個(gè)可以看成質(zhì)點(diǎn)的物體，即適用于物體的自身半徑相對(duì)兩者的間距可以忽略時(shí)，而當(dāng)距離無窮小時(shí)，相鄰的兩物體此時(shí)不可以看成質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)萬有引力定律公式不適用，故A正確，B錯(cuò)誤．根據(jù)萬有引力定律可知，當(dāng)有第三個(gè)物體m3放入m1和m2兩物體之間時(shí)，m1和m2間的萬有引力將不變，故C錯(cuò)誤；兩物體m1和m2之間的引力總是大小相等，方向相反，是一對(duì)作用力與反作用力，性質(zhì)一定相同，故D錯(cuò)誤．A易錯(cuò)點(diǎn)不明確萬有引力定律的適用條件易錯(cuò)分析本題關(guān)鍵要明確萬有引力定律的適用條件，即只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用．當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體看成質(zhì)點(diǎn)．質(zhì)量分布均勻的球體可看成質(zhì)點(diǎn)，r是兩球心間的距離．如果不注意萬有引力定律的適用條件，易錯(cuò)選B.第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升1．[黑龍江牡丹江第一高級(jí)中學(xué)2019高一下期中]關(guān)于引力常量G，下列說法正確的是()A．在不同星球上，G的數(shù)值不一樣B．在不同的單位制中，G的數(shù)值一樣C．在國際單位制中，G的數(shù)值等于兩個(gè)質(zhì)量各為1g的物體，相距1m時(shí)的相互吸引力大小D．在國際單位制中，G的單位是N·m2/kg2G的數(shù)值是卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，在不同星球上，G的數(shù)值一樣，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；在國際單位制中，G的單位是N·m2/kg2，在不同的單位制中，G的數(shù)值不一樣，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；在國際單位制中，G的數(shù)值等于兩個(gè)質(zhì)量各為1kg的物體，相距1m時(shí)的相互吸引力大小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．D第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升2．[山西大同一中2019高一下月考]如圖所示，一個(gè)質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體對(duì)球外質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力為F.如果在球體中央挖去半徑為r的一部分球體，且，則原球體剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力變?yōu)?)設(shè)質(zhì)點(diǎn)與原球體球心的間距為l，其所受的萬有引力為F，則；在球體中央挖去半徑為的一部分球體后，原球體剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)的萬有引力為F1，則C正確．C第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升3．(多選)宇宙中存在著由四顆星組成的孤立星系．如圖所示，一顆母星處在正三角形的中心，三角形的頂點(diǎn)處各有一顆質(zhì)量相等的小星圍繞母星做圓周運(yùn)動(dòng)．如果兩顆小星間的萬有引力為F，母星與任意一顆小星間的萬有引力為9F.則()A．每顆小星受到的萬有引力為B．每顆小星受到的萬有引力為C．母星的質(zhì)量是每顆小星質(zhì)量的3倍D．母星的質(zhì)量是每顆小星質(zhì)量的倍假設(shè)每顆小星的質(zhì)量為m，母星的質(zhì)量為M，正三角形的邊長(zhǎng)為a，則小星繞母星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為根據(jù)萬有引力定律，兩顆小星間的萬有引力為，母星與任意一顆小星間的萬有引力為,,聯(lián)立解得M＝3m，故C正確，D錯(cuò)誤．任意一顆小星受到的萬有引力，故A錯(cuò)誤，B正確．BC第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升4.[江西上饒2018高一下期中]理論上已經(jīng)證明：質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的萬有引力為零．現(xiàn)假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的實(shí)心球體，O為球心，以O(shè)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)軸Ox，如圖所示．一個(gè)質(zhì)量一定的小物體(假設(shè)它能夠在地球內(nèi)部移動(dòng))在x軸上各位置受到的萬有引力大小用F表示，則下列選項(xiàng)中四個(gè)F隨x變化的關(guān)系圖正確的是()設(shè)地球的密度為ρ，在地球表面，重力和萬有引力大小相等，有.由于地球的質(zhì)量為，所以根據(jù)題意有，質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的萬有引力為零，則在x<R時(shí)，物體受到地球的萬有引力即為半徑等于x的球體在其表面產(chǎn)生的萬有引力，，當(dāng)x<R時(shí)，g與x成正比，當(dāng)x>R后，g與x2成反比．即質(zhì)量一定的小物體受到的萬有引力大小F在地球內(nèi)部與x成正比，在外部與x2成反比，A正確．A第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升5．[河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2019高一下月考]經(jīng)過逾6個(gè)月的飛行，質(zhì)量為40kg的“洞察號(hào)”火星探測(cè)器終于在北京時(shí)間2018年11月27日03：54在火星安全著陸．著陸器到達(dá)距火星表面高度800m時(shí)速度為60m/s，在著陸器底部的火箭助推器作用下開始做勻減速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)高度下降到距火星表面100m時(shí)速度減小為10m/s.該過程助推器沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，不計(jì)助推器質(zhì)量的變化及火星表面的大氣阻力，已知火星的質(zhì)量和半徑分別為地球的和，地球表面的重力加速度為g＝10m/s2.求：(1)火星表面重力加速度的大??；(2)火箭助推器對(duì)“洞察號(hào)”作用力的大?。?1)設(shè)火星表面的重力加速度為g火，則，已知，聯(lián)立解得g火＝0.4g＝4m/s2.(2)設(shè)著路器到達(dá)距火星表面高度h1＝800m時(shí)速度為v1，高度h2＝100m時(shí)速度為v2，著陸下降的高度為h＝h1－h(huán)2＝700m，設(shè)該過程的加速度為a，則，由牛頓第二定律有mg火－F＝ma，解得F＝260N.4m/s2260N第2節(jié)萬有引力定律解析刷提升6．如圖所示，陰影區(qū)域是質(zhì)量為M、半徑為R的均勻球體挖去一個(gè)小圓球后的剩余部分，所挖去的小圓球的球心和大球球心間的距離是，小球的半徑是，則球體剩余部分對(duì)球體外離球心O距離為2R、質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P的引力為多少？根據(jù)知挖去部分的質(zhì)量是球體質(zhì)量的，即挖去部分的質(zhì)量.沒挖之前，球體對(duì)質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力，挖去部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)P的萬有引力，則球體剩余部分對(duì)質(zhì)點(diǎn)P的引力大小.第2節(jié)萬有引力定律解析刷素養(yǎng)7．[中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)2017自主招生]假設(shè)地球?yàn)橘|(zhì)量分布均勻的球體．已知地球表面的重力加速度在兩極處的大小為g0，在赤道處的大小為g，地球半徑為R，則地球的自轉(zhuǎn)周期T為________．以M表示地球的質(zhì)量，m表示物體的質(zhì)量，根據(jù)萬有引