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第三章 万有引力定律 单元测试-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．万有引力理论的成就（或意义）不包括（　　）
A．测量引力常量 B．“称量”地球质量
C．发现未知天体 D．实现“天地”统一
2．中国计划在2020年发射火星探测器，并在10年后实现火星的采样返回．已知火星的质量约为地球的，火星的半径约为地球的．下列关于火星探测器的说法正确的是（ ）
A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度，可以小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的2倍
3．关于宇宙速度，下列说法正确的是（　　）
A．静止卫星绕地球运行的速度小于第一宇宙速度
B．中国空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度
C．第二宇宙速度是指飞行器脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度
D．第三宇宙速度是指飞行器脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度
4．在下列的科学家中，对万有引力定律的发现和完善有贡献的是（　　）
①安培 ②牛顿 ③焦耳 ④第谷 ⑤卡文迪许 ⑥库仑 ⑦开普勒 ⑧法拉第
A．②④⑤⑧ B．②④⑤⑦ C．①②④⑤ D．①③⑥⑧
5．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r=，则原球体剩余部分对质点P的万有引力大小变为（　　）
A．F B．F C．F D．F
6．地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G.假设地球是一个质量分布均匀的球体，体积为，则地球的平均密度是( )
A． B． C． D．
7．如图所示，A是静止在赤道上的物体，随地球自转而做匀速圆周运动，B、C是同一平面内两颗人造卫星，B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道，C是地球静止卫星。物体A和卫星B、C的线速度大小分别为vA、vB、vC，周期大小分别为TA、TB、TC，已知第一宇宙速度为v。则下列关系正确的是（　　）
A．TA=TC>TB B．TAC．vA>vB>vC D．vA=vB=vC
二、多选题
8．关于引力常量的测定，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
B．牛顿虽然发现了万有引力定律，却没能给出引力常量的数值
C．德国物理学家卡文迪什第一次在实验室中比较准确地测出了引力常量的数值
D．卡文迪什测出的引力常量与现代测量的结果是很接近的
9．已知引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径R，地球上一个昼夜的时间T1（地球自转周期），一年的时间T2（地球公转周期），地球中心到月球中心的距离L1，地球中心到太阳中心的距离L2。你能计算出（　　）
A．地球的质量m地＝ B．太阳的质量m太＝
C．月球的质量m月＝ D．太阳的平均密度ρ＝
10．北京时间2021年10月16日0时23分，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号”F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，一段时间后，“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，发射取得圆满成功。飞船入轨后，按照预定程序与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体进行自主快速交会对接。航天员进驻“天和”核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。下列说法正确的是（　　）
A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭立即做自由落体运动
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于
C．若“天和”核心舱在轨运行时受阻力作用，则其运行周期将变小
D．6个月后，返回舱返回地球，其在低轨道上的加速度小于在高轨道上的加速度
三、实验题
11．地球和水星绕太阳运转的轨道可近似看作是圆形，已知地球到太阳的距离为水星到太阳距离的倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？
12．某同学在学完《曲线运动》和《万有引力与航天》后做了以下实验：用手水平托着一物体以身体为中心轴匀速转动，转动过程中始终保持手上表面水平，且高度不变。实验中发现：
（1）若物体质量不变，而将手臂伸长一些时物体更 （选填“容易”或“不易”）被甩出。
（2）若将物体上表面再粘上一些其他物体使物体质量增大，而保持手臂长度相同时，物体被甩出的可能性将 （填“增大”“不变”或“减小”）。
（3）人在月球上跳起的最大高度比在地球上跳起的最大高度要高很多，假设该同学登上月球，在月面上做这个实验时，与在地面上做这个实验相比，物体被甩出的可能性将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
13．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材：
A．精确秒表一个 B．已知质量为m的物体一个
C．弹簧测力计一个 D．天平一台附砝码
已知宇航员在绕行时测量了绕行一圈的周期T和着陆后测量了物体重力F，依据测量数据，可求出该行星的半径R和行星质量M。
（1）绕行时和着陆时都不需要的测量器材为 用序号ABCD表示。
（2）其中 ，质量为 。用序号ABCD表示
A． B． C． D．
14．引力常量的测量
（1）英国科学家 通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G。
（2）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”的主要措施是( )
A．增大石英丝的直径
B．减小T型架横梁的长度
C．利用平面镜对光线的反射
D．增大刻度尺与平面镜的距离
《第三章 万有引力定律 单元测试-2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C A B C A A BD AB BC
1．A
【详解】万有引力理论的成就包括“称量”地球质量，发现未知天体以及实现“天地”统一，但是不包括测量引力常量。
故选A。
2．C
【详解】ABC.火星探测器前往火星，脱离地球引力束缚，还在太阳系内，发射速度应大于第二宇宙速度，可以小于第三宇宙速度，故A、B不符合题意，C符合题意．
D.由得，已知火星的质量约为地球的，火星的半径约为地球的，则火星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的，火星探测器环绕火星运行的最大速度为火星的第一宇宙速度，故D不符合题意．
3．A
【详解】AB．第一宇宙速度是最小发射速度，最大的环绕速度，静止卫星绕地球运行的速度和中国空间站绕地球运行的速度均小于第一宇宙速度，A正确，B错误；
C．第二宇宙速度是指脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度，C错误；
D．第三宇宙速度是指脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度，D错误。
故选A。
4．B
【详解】第谷和开普勒积累了大量的天文观测资料，开普勒提出了开普勒三大定律，牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量G的值。故B正确，ACD错误。
故选B。
5．C
【详解】设原球体的质量为M，质点P的质量为m0，球心与质点P的距离为L。根据
m=ρπr3
知挖去部分的小球的质量
m=M
未挖时，原球体对质点P的引力
F=G
挖去的部分对质点P的引力
F'=F
则剩余部分对质点P的引力
F″=F-F'=F
故选C。
6．A
【详解】由万有引力等于重力可得
解得
又地球体积为
V=
故密度为
故选A。
7．A
【详解】A.地球赤道上的物体与静止卫星具有相同的周期，故
而B的轨道半径小于C的，由
可得
A正确；
B．根据A分析可知，，B错误
C．地球赤道上的物体与静止卫星具有相同的角速度，故由
可得
卫星B的轨道半径小于C的，由
可知
而所有高轨卫星的线速度都小于第一宇宙速度，C错误；
D．根据C的分析可知，，D错误；
故选A。
8．BD
【详解】AB．牛顿在前人的基础上，总结出了万有引力定律，G值的准确给出与万有引力定律的证明是后来卡文迪什在实验室里完成的，因此选项A错误；选项B正确；
CD．卡文迪什是英国物理学家、化学家。由于他采取了扭秤装置，通过两次“放大”效应，使得万有引力产生的效果比较显著﹐因为实验比较成功，当时测出的引力常量与现代的测量结果很接近，因而选项C错误；选项D正确；
故选BD。
9．AB
【详解】A．对地球表面的一个物体m0来说，应有
m0g＝
所以地球质量
m地＝
故A项正确；
B．对地球绕太阳运动来说，有
＝
则
m太＝
故B项正确；
C．对月球绕地球运动来说，能求出地球质量，无法求出月球的质量，故C项错误；
D．由于不知道太阳的半径，T2为地球绕太阳运动周期，不能求出太阳的平均密度，故D项错误。
故选AB。
10．BC
【详解】A．“神舟十三号”载人飞船与火箭成功分离后，火箭不会立即做自由落体运动，而会先上升一段距离再下落，A错误；
B．“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱和“天舟二号”“天舟三号”组合体对接后的运行速度小于第一宇宙速度，B正确；
C．若“天和”核心舱受阻力作用，轨道半径减小，则它的运行速度增大，周期将变小，C正确；
D．返回舱返回地球，在低轨道上的加速度大于在高轨道上的加速度，D错误。
故选BC。
11．
【详解】设地球绕太阳运转的半径为，周期为，水星绕太阳运转的半径为，周期为，由开普勒第三定律得
因为地球与水星均绕太阳做匀速圆周运动，可得
，
联立可得
12． 不易 增大 不变
【详解】（1）[1]若物体质量不变，而将手臂伸长一些时，转动半径R增大，线速度不变，则根据可知，所需要的向心力将减小，物体更不易被甩出。
（2）[2]物体质量增大，保持手臂长度相同时，线速度不变，则根据可知，需要的向心力增大，物体被甩出的可能性将增大；
（3）[3]由可知，物体做圆周运动所需向心力的大小与重力加速度大小无关，故在月面上做这个实验时，与在地面上做这个实验相比，物体被甩出的可能性将不变。
13． D
【详解】(1)[1] 因而需要用计时表测量周期T，用弹簧秤测量物体的重力F，已知质量为m的物体一个，不需要天平；故选D
(2)[2]对于在轨道上的飞船，万有引力等于向心力和重力
故选A。
[3]由题意可知
把R的值代入得
故选D。
14． 卡文迪许 CD
【详解】（1）[1]牛顿发现万有引力定律后，英国科学家卡文迪许通过图所示的扭秤实验测得了引力常量G；
（2）[2]A．当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不容易转动，对测量石英丝极微小的扭转角却没有作用，故A错误；
B．当减小T型架横梁的长度时，会导致石英丝不容易转动，对测量石英丝极微小的扭转角却没有作用，故B错误；
CD．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，故CD正确；
故选CD。

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