高考物理备考一轮总复习-万有引力章节复习卷

高中物理高考备考一轮总复习——万有引力章节复习卷一、单选题（共7题）1．测定出万有引力常量的科学家是（）A．牛顿 B．卡文迪许 C．开普勒 D．亚里士多德2．某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度小。则恒星位于（）

A．F点 B．A点 C．E点 D．O点3．下列叙述符合史实的是（）A．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了万有引力定律B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“地心说”C．牛顿发现了行星的运动规律D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许4．2021年2月，“天问一号”探测器到达火星附近并环绕火星运行，探测器的运动可视为匀速圆周运动，已知万有引力常量，利用下列物理量能计算出火星质量的是（）A．探测器绕火星运动的角速度和周期 B．探测器绕火星运动的线速度和角速度C．探测器的质量和绕火星运动的周期 D．探测器的质量和绕火星运动的半径5．下列有关物理学史的说法正确的是（）A．伽利略发现了万有引力定律B．引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的C．开普勒提出行星运动规律，并发现了万有引力定律D．牛顿发现了万有引力定律并通过实验测量出引力常量6．2021年2月10日19时52分，中国首次火星探测任务“天向一号”探测器实施近火捕获制动，顺利进入大椭圆环火轨道，成为我国第一颗人造火星卫星。后续，“天向一号”探测器还将进行多次轨道调整进入火星停泊轨道。开展预选着陆区探测。若调整轨道后，探测器进入一个环绕火星的圆周轨道测得探测器线速度大小和绕火星运行周期，将火星视为质量均匀的球体，万有引力常量已知，以下可估算的物理量是（）A．火星的密度 B．火星的质量C．火星表面的重力加速度 D．火星的自转周期7．中国首次火星探测任务“天问一号”已于2021年6月11日成功着陆火星。火星的半径为地球半径的，火星的质量为地球质量的，火星探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动（探测器可视为火星的近地卫星），探测器绕火星运行周期为T。已知火星和地球绕太阳公转的轨道都可近似为圆轨道，地球和火星可看作均匀球体，地球半径为R，则（）A．地球的质量为B．火星表面的重力加速度为C．地球的密度为D．探测器环绕火星表面运行速度与环绕地球表面运行速度之比为二、多选题（共5题）8．如图所示为双星A、B组成的双星系统，二者绕其连线上的O点做匀速圆周运动.其中AO>BO，则下列说法正确的是A．星球A受到的向心力大于星球B受到的向心力B．星球A的向心加速度一定大于星球B的向心加速度C．星球A和星球B的质量可能相等D．双星的质量一定，双星之间的距离越小，其转动周期越小9．卡文迪许巧妙地利用扭秤装置，第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值，在他的实验装置中，下列哪些措施是为了测量极小的引力而采取的（）A．将测量力变为测量力矩 B．使固定小球的质量尽可能大些C．用镜尺法显示扭秤的偏转情况 D．把实验装置放在恒温箱内10．据NASA报道，“卡西尼”号于2017年4月26日首次到达土星和土星内环（碎冰块、岩石块、尘埃等组成）之间，并在近圆轨道做圆周运动，如图所示。在极其稀薄的大气作用下，开启土星探测之旅的最后阶段——“大结局”阶段。这一阶段持续到九月中旬，直至坠向土星的怀抱。若“卡西尼”只受土星引力和稀薄气体阻力的作用，则（）A．4月26日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度小于内环的角速度B．4月28日，“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率C．5月到6月间，“卡西尼”的动能越来越大D．6月到8月间，“卡西尼”的动能、以及它与土星的引力势能之和保持不变11．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中，下列说法正确的是（）A．亚里士多德不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从此之后大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开B．第谷通过大量的天文观察，发现了行星绕太阳的运动轨迹是椭圆而不是完美的圆C．卡文迪许用扭秤实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人D．伽利略经过实验加推理得出结论:若物体在水平面上运动没有摩擦，物体将永远运动下去:同时代的笛卡尔也指出:如果运动中的物体没有受到力的作用，它将以同一速度沿同一直线运动12．据《科技日报》报道，2020年前我国将发射8颗绕地球做匀速圆周运动的海洋系列卫星:包括4颗海洋水色卫星、2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛等岛屿附近海域的监测．已知海陆雷达卫星轨道半径是海洋动力环境卫星轨道半径的倍．则（）A．海陆雷达卫星加速度是海洋动力环境卫星加速度的B．海陆雷达卫星绕地周期是海洋动力环境卫星绕地周期的倍C．海陆雷达卫星线速度是海洋动力环境卫星线速度的倍D．海陆雷达卫星所受引力是海洋动力环境卫星所受引力的三、解答题（共4题）13．天文学观测发现，一颗质量较大（至少是行星级别）且质量分布大致均匀的球形中心天体，它的平均密度为，有一颗几乎紧贴中心天体表面飞行的天然小天体，该小天体绕中心天体公转的周期为T，引力常量为G。求证：中心天体的跟中心天体的总质量及半径无关。14．已知万有引力常量，地球半径R，月球和地球之间的距离，同步卫星距地面的高度h，月球绕地球的运转周期，地球的自转周期，地球表面的重力加速度g（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律说明：为什么不同物体在地球表面的自由落体加速度大小都是相等的?为什么高山上的自由落体加速度比地面的小?（2）某同学根据以上条件，提出一种估算地球质量的方法：同步卫星绕地球做圆周运动，由得请判断结果是否正确，并说明理由；如不正确，请给出正确的解法和结果。（3）请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。15．某人的质量为m=50kg。若g=10m/s2，引力常量G=6.67×10－11Nm2/kg2，地球半径R=6.4×106m，试求：(1)试计算该人对地球的引力大小；(2)用题目中的已知量（m，g，G，R）表示地球质量M；(3)估算地球的质量（保留一位有效数字）。16．中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2018年11月19日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功将北斗三号双星送入预定轨道，成功完成北斗三号基本系统星座部署。如图所示为其中一颗北斗卫星的轨道示意图。已知该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G。(1)求地球的质量M；(2)求该卫星的轨道距离地面的高度h；(3)请推导第一宇宙速度v1的表达式，并分析比较该卫星的运行速度与第一宇宙速度的大小关系。参考答案1．B【详解】英国物理学家卡文迪许测出了引力常量，ACD错误，B正确。故选B2．C【详解】行星在B点的速度比在A点的速度小，恒星位于焦点上，且远地点速度小于近地点速度，故恒星位于E点。故选C。3．D【详解】AC．开普勒对天体的运行做了多年的研究，最终提出了行星的三大规律，牛顿发现了万有引力定律，选项AC错误；B．第谷和开普勒通过大量的天文观测和数据分析完善了“日心说”，选项B错误；D．通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学家是卡文迪许，选项D正确。故选D。4．B【详解】A．根据根据周期T和角速度ω不能求解探测器绕火星的运动半径r，则不能求解火星的质量，选项A错误；B．根据以及即已知探测器绕火星运动的线速度v和角速度ω可求解火星的质量，选项B正确；CD．根据则已知探测器的质量m和绕火星运动的周期T不能求解火星的质量；同理可知，已知探测器的质量m和绕火星运动的半径r也不能求解火星的质量，选项CD错误；故选B。5．B【详解】A．牛顿发现了万有引力定律，选项A正确；B．引力常量是卡文迪什通过实验测量并计算得出的，选项B正确；C．开普勒提出行星运动规律，牛顿发现了万有引力定律，选项A错误；D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测量出引力常量，选项D错误。故选B。6．B【详解】B．根据，可求得探测器的轨道半径，再根据，可求得火星质量，故B正确；AC．火星的半径未知，故不能求的火星的密度和火星表面的重力加速度，故AC错误；D．根据题中所给条件，无法求解火星的自转周期，故D错误。故选B。7．B【详解】A．探测器绕火星表面附近运行时，有整理得火星质量为火星的质量为地球质量的，则地球质量为A错误；B．探测器绕火星表面附近运行时，有又因为整理得火星表面的重力加速度为B正确；C．因为地球的质量为，根据公式解得，地球的密度为C错误；D．设火星、地球的半径分别为R1、R2，探测器质量为m，运行速度分别为v1、v2，则解得D错误。故选B。8．BD【详解】A．两星球受到的向心力都等于它们之间的万有引力，星球A和星球B受到的向心力大小相等，故A错误；BC．设双星质量分别为mA、mB，轨道半径RA，RB，两者间距为L，周期为T，角速度为，由万有引力定律可知：两星球同轴转动，角速度相等即：联立可得，因为，故星球A的向心加速度一定大于B的向心加速度；星球A的质量一定小于B的质量，故B错误，C错误；D．联立前面的式子得：又因为：故：双星的质量一定，双星之间的距离越小，其转动周期越小，故D正确.9．AC【解析】【详解】A．实验装置如图。根据引力的力矩与石英丝的扭转力矩平衡，得出引力的力矩，从而得到引力。故A正确。

B．由于引力常量G非常小，两球的质量之间的引力很小，固定小球的质量增大，并不能使引力明显增大，故B错误。C．为了测量石英丝极微小的扭转角，该实验装置中采取使“微小量放大”。利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变的。当增大刻度尺与平面镜的距离时，转动的角度更明显，采用镜尺法显示扭秤的偏转情况；故C正确。D．引力与温度无关，温度测量结果没有影响，故D错误。故选AC。10．BC【详解】A．根据万有引力提供向心力得即“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的角速度大于内环的角速度，故A错误；B．根据万有引力提供向心力即“卡西尼”在近圆轨道上绕土星的速率大于内环的速率，故B正确；C．根据万有引力提供向心力得即“卡西尼”的轨道半径越来越小，动能越来越大，故C正确；D．“卡西尼”的轨道半径越来越小，动能越来越大，由于稀薄气体阻力做负功，则动能与引力势能之和减小，故D错误。故选BC。11．CD【详解】A．伽利略不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从此之后大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开，故A错误；B．开普勒通过大量的天文观察，发现了行星绕太阳的运动轨迹是椭圆而不是完美的圆，故B错误；C．卡文迪许用扭秤实验测出万有引力恒量，由此称他为第一个“测出地球质量”的人，故C正确；D．伽利略经过实验加推理得出结论:若物体在水平面上运动没有摩擦，物体将永远运动下去:同时代的笛卡尔也指出:如果运动中的物体没有受到力的作用，它将以同一速度沿同一直线运动，故D正确。故选CD。12．AC【解析】由万有引力提供向心力：可得，，由可得海陆雷达卫星加速度是海洋动力环境卫星加速度的，所以A正确．由可得海陆雷达卫星线速度是海洋动力环境卫星线速度的，则C正确由可得海陆雷达卫星绕地周期是海洋动力环境卫星绕地周期的倍，故B错误．因不知两颗卫星的质量，故无法比较万有引力的大小，故D错误．所以选择AC.【点睛】万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律列式比较线速度、周期、向心加速度的大小的表达式，由此可以判断各个选项.13．证明过程见解析【详解】万有引力提供向心力解得中心天体质量为则中心天体的密度为变形得则中心天体的跟中心天体的总质量及半径无关。14．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析【详解】（1）依据牛二定律，在表面处时解得即不同物体在地球表面的自由落体加速度大小都是相等的。在高山处有解得即高山上的自由落体加速度比地面的小。（2）上面结果是错误的，地球的半径R在计算过程中不能忽略，正确解法和结