高中物理人教版第六章万有引力与航天万有引力定律 第3节同步练习检测

第3节万有引力定律（满分100分，45分钟完成）班级_______姓名_______目的要求：1．了解地心说和日心说的两种不同观点，知道开普勒对行星运动的描述；2．理解万有引力定律的含义；3．了解卡文迪许实验装置。第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。选错或不选的得0分。1．假设行星绕恒星的运动轨道是圆，则其运行周期T的平方与其运行轨道半径R的三次方之比为常数，那么该常数的大小 （） A．只与行星有关 B．只与恒星有关 C．与行星及恒星都有关 D．与恒星的质量及行星的速率有关2．关于地心说和日心说的下列说法中，正确的是（） A．地心说的参考系是地球 B．日心说的参考系是太阳 C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值 D．日心说是由开普勒提出来的3．关于万有引力定律，下列说法正确的是（） A．天体间万有引力与它们的质量成正比，与它们之间的距离成反比 B．任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比 C．万有引力与质量、距离和万有引力恒量都成正比 D．万有引力定律对质量大的物体适用，对质量小的物体不适用4．下列说法中错误的是（） A．开普勒确切描述了行星的运动 B．牛顿发现了万有引力定律 C．卡文迪许测出了引力常量 D．阿基米德被称为称出地球质量的人5．某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3，则此卫星运行的周期大约是 （） A．1～4天 B．4～8天 C．8～16天 D．16～20天6． 一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的 （） A．6倍 B．4倍 C．倍 D．12倍7．设地球表面的重力加速度go，物体在距地面3R（R是地球半径）处，由于地球作用而产生的加速度为g，则g∶go为 （） A．1∶16 B．16∶1 C．1∶9 D．9∶18．月球表面重力加速度只有地球表面重力加速度的1/6，一根绳子在地球表面能拉着3kg的重物产生最大为10m/s2的竖直向上的加速度，g地＝10m/s2，将重物和绳子均带到月球表面，用该绳子能使重物产生沿月球表面竖直向上的最大加速度为 （） A．60m/s2 B．20m C．18.3m/s2 D．10m第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。把正确答案填写在题中横线上或按要求作答。9．牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出准确的引力常量。一百多年后，英国的物理学家_________巧妙地用扭秤装置，第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量。10．在太阳系中，有九大行星绕太阳运行，按照距太阳的距离排列，由近及远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星，如果把这些行星的运动近似为匀速圆周运动，那么它们绕太阳运行一周所用时间最长的是___________，运行角速度最大的是__________。11．木星的公转周期为12个地球年，设地球至太阳的距离为1天文单位，那么木星至太阳的距离为________天文单位。12．已知月球和地球中心距离大约是地球半径的60倍，则月球绕地球运动的向心加速度与地面上的重力加速度之比为________。13．在一次测定万有引力恒量的实验里，两个小球的质量分别是0.80kg和×10－3kg，当它们相距×10－2m时相互吸引的作用力是×10－10N，则万有引力恒量G＝___________N·m2/kg三、计算题：本大题共2小题，计27分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。14．（12分）如图所示，是卡文迪许扭秤实验的示意图。其中固定在T形架上的小平面镜起着非常大的作用，它利用光的反射可以把T形架的微小转动放大到能够精确测量的程度。设小平面镜到圆弧形刻度尺的距离为L，且小平面镜位于圆弧的圆心位置；T形架两端固定的两个小球中心相距为l，设放置两个大球m′后，刻度尺上的反射光点向左移动的弧长为Δx，那么在万有引力作用下，小球向大球移动了多少？15．（15分）月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高处，人造地球卫星随地球一起转动时，就像停留在空中不动一样（地球半径为×103km参考答案一、选择题：1．【答案】B【点拨】根据开普勒第三定律：，其中k是一个与行星无关的常数，这个常数只与中心天体有关，B正确。2．【答案】AB【点拨】地心说是把地球看作静止不动的，其他星体都绕地球运动，是以地球为参考系的。日心说认为太阳是静止不动的，其他行星都绕太阳匀速圆周运动，是以太阳为参考系的。两者是两种对立的观点，日心说的代表人物是哥白尼，A、B正确。3．【答案】B【点拨】根据万有引力定律的内容可知，B正确。4．【答案】D【点拨】根据地面上物体所受的重力等于物体与地球间的万有引力，只要测出了万有引力常量，就可求出地球质量。所以，卡文迪许被称为称出地球质量的人。D错误，本题答案为D。5．【答案】B【点拨】根据开普勒第三定律可求出T＝天，B正确。6．【答案】C【点拨】在星球表面，忽略星球的自转，认为重力等于万有引力，即,得，代入数值得，C正确。7．【答案】A【点拨】物体所受的重力近似等于万有引力，，，由以上两式可得g∶g0＝＝1∶16，A正确。8．【答案】C【点拨】绳子能够承受的最大拉力T＝mg地+ma地＝60N，在月球上T＝mg月+ma月，有以上两式解得a月＝18.3m二、填空、实验题：9．【答案】卡文迪许【点拨】引力常量的测定是卡文迪许通过扭秤实验测出的。10．【答案】冥王星；水星【点拨】根据开普勒第三定律，轨道半径越大，周期越长，角速度越小。所以，离太阳近的水星角速度大，离太阳远的冥王星周期最长。11．【答案】【点拨】地球公转周期即一个地球年，由开普勒第三定律可解。12．【答案】1∶3600【点拨】在地球表面有：；地球对月球的万有引力产生月球的向心加速度，有，两式联立得：g∶a＝1∶3600。13．【答案】×10－11【点拨】由万有引力定律公式，通过计算可求出G值。三、计算题：14．【答案】【解析】由题意知，小平面镜反射的光线旋转的角度为：由光的反射定律知，在入射光线方向不变的情况下，反射光线旋转的角度是平面镜旋转角度的2倍，故平面镜与T形架旋转的角度为：根据几何关系知，小球向