2022届高三物理知识点优化训练：万有引力物理试卷一、选择题1.以下关于万有引力定律的说法，正确的选项是A．万有引力定律是卡文迪许发现的B．万有引力定律适用于自然界中的任何两个物体之间C．万有引力定律公式F=中的G是一个比例常数，是没有单位的D．万有引力定律公式说明当r等于零时，万有引力为无穷大2.关于万有引力定律的适用范围，以下说法中正确的选项是A．只适用于天体，不适用于地面物体B．只适用于球形物体，不适用于其他形状的物体C．只适用于地面物体，不适用于天体D．适用于自然界中任意两个物体之间3.三种宇宙速度分别是7.9km/s，11.2km/s，16.7km/s，那么说明A．物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是7.9km/sB．物体绕地球做匀速圆周运动的最小速度是11.2km/sC．物体绕地球做匀速圆周运动的最大速度是7.9km/sD．物体绕太阳转动的最大速度是7.9km/s4.不同国家发射的地球同步卫星，相同的是A．周期 B．向心力 C．质量 D．向心加速度5.牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创立万有引力定律的过程中，牛顿A．承受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜测10/10\nB．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fµm的结论C．根据Fµm和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fµm1m2D．根据大量实验数据得出了比例系数G的大小6.关于天体的运动，以下说法正确的选项是A．金星和木星绕太阳运动的轨道半径三次方与周期平方的比值相同B．围绕地球运动的所有同步卫星质量相同C．我国“神舟七号”的载人返回舱要返回地球就必须在原轨道上加速D．我国成功发射的“嫦娥一号”围绕地球运行时的速度大于11.2km/s7.天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动，并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出 A．行星的质量 B．行星的半径 C．恒星的质量 D．恒星的半径8.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图这样选址的优点是，在赤道附近A．地球的引力较大B．地球自转线速度较大C．重力加速度较大10/10\nD．地球自转角速度较大9.地球同步卫星到地心的距离r可由r3=求出，已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，那么A．a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球外表处的重力加速度B．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是同步卫星的加速度C．a是赤道周长，b是地球自转的周期，c是同步卫星的加速度D．a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球外表处的重力加速度10.地球半径为R，高考资源网地面上重力加速度为g，在高空绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，其线速度的大小可能是A．B．C．D．211.据报道，高考资源网我国将于今年十月发射首个火星探测器“萤火一号”，假设其发射过程为：先以第一宇宙速度环绕地球外表飞行，再调整速度进入地火转移轨道，最后再一次调整速度以线速度环绕火星外表飞行。假设认为地球和火星都是质量分布均匀的球体，已知地球和火星的半径之比为，密度之比为，那么约等于：A．B．C．D．12.两个行星A、B，在这两个行星外表附近各有一颗卫星，假设这两颗卫星运动的周期相等，那么以下说法正确的选项是 A．两颗卫星的角速度、线速度一定分别相等 B．行星A、B外表重力加速度与它们的半径成反比 C．行星A、B的质量和半径一定分别相等 D．行星A、B的密度一定相等10/10\n13.火星的质量和半径分别约为地球的和，地球外表的重力加速度为g，那么火星外表的重力加速度约为 A．0.2g B．0.4g C．2.5g D．5g14.要使两物体间的万有引力减小到原来的，以下方法不可采用的是：A．使两物体的质量各减少一半，距离不变B．使其中一个物体的质量减小到原来的，距离不变C．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变D．使两物体间的距离和质量都减为原来的二、填空题15.图中，有两颗人造地球卫星围绕地球运动，它们运行的轨道可能是__________，不可能是___________。16.在下面括号内列举的科学家中，对发现和完善万有引力定律有奉献是 。（安培、牛顿、焦耳、第谷、卡文迪许、麦克斯韦、开普勒、法拉第）17.一探月卫星在地月转移轨道上运行，某一时刻正好处于地心和月心的连线上，卫星在此处所受地球引力与月球引力之比为4∶1。已知地球与月球的质量之比约为81∶1，那么该处到地心与到月心的距离之比约为 。18. 设地球绕太阳做匀速圆周运动，半径为R，速度为，那么太阳的质量可用、R和引力常量G表示为__________。太阳围绕银河系中心的运动可视为匀速圆周运动，其运动速度约为地球公转速度的7倍，轨道半径约为地球公转轨道半径的2×10910/10\n倍。为了粗略估算银河系中恒星的数目，可认为银河系中所有恒星的质量都集中在银河系中心，且银河系中恒星的平均质量约等于太阳质量，那么银河系中恒星数目约为__________。三、证明题19.宇航员驾驶一飞船在靠近某行星外表附近的圆形轨道上运行，已知飞船运行的周期为T，行星的平均密度为。试证明（万有引力恒量G为已知，是恒量）四、计算题20.已知地球的半径为R，地球外表的重力加速度为g，引力常量为G，（1）求地球的平均密度；（2）我国自行研制的“神舟七号”载人飞船于2022年9月25日从中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场用长征二号F火箭发射升空。飞船于2022年9月28日成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。神舟七号载人航天飞行圆满成功，是我国航天科技领域的又一次重大胜利，实现了我国空间技术开展具有里程碑意义的重大跨越，标志着我国成为世界上第三个独立掌握空间出舱关键技术的国家。假设“神舟七号”飞船进入预定轨道后绕地球做匀速圆周运动，运行的周期是T，结合题干中所给的已知量，求飞船绕地球飞行时离地面的高度h。21.宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，已观测到稳定的三星系统存在两种根本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为的圆轨道上运行，如图甲所示。另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示，设每个星体的质量均为，（1）试求第一种形式下，星体运动的线速度和周期；10/10\n（2）假设两种形式星体的运动周期相同，第二种形式下星体之间的距离应为多少？22.神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，它由可见星A和不可见的暗星B构成，两星视为质点，不考虑其它天体的影响，A、B围绕两者的连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，如以下图，引力常量为G，由观测能够得到可见星A的速率v和运行周期T。（1）可见星A所受暗星B的引力FA可等效为位于O点处质量为m＇的星体（视为质点）对它的引力，设A和B的质量分别为m1、m2。试求m＇（用m1、m2表示）（2）求暗星B的质量m2与可见星A的速率v、运行周期T和质量m1之间的关系式。参考答案一、选择题1.B2.D3.C4.A5.AB解析：题干要求“在创立万有引力定律的过程中”，牛顿知识承受了平方反比猜测，和物体受地球的引力与其质量成正比，即Fµm的结论，而提出万有引力定律后，后来利用卡文迪许扭称测量出万有引力常量G的大小，只与C项也是在建立万有引力定律后才进展的探索，因此符合题意的只有AB。10/10\n6.A7.C解析：根据可知M=，所以C正确；而行星的质量、行星的半径及恒星的半径是无法求出的，所以正确答案为C。8.B9.AD10.AB11.C12. D13.B解析：考察万有引力定律。星球外表重力等于万有引力，G=mg，故火星外表的重力加速度==0.4，故B正确。14.D二、填空题15.①③；②16.第谷、开普勒、牛顿、卡文迪许解析：第谷搜集记录天文观测资料、开普勒发现开普勒三定律、牛顿发现万有引力定律、卡文迪许测定万有引力常数17.9:210/10\n解析：由万有引力定律，卫星受到地球和月球的万有引力分别为F地=G，F月=G，代入题目给定的数据可得R地:R月=9:2。18.；解析：地球绕太阳做圆周运动的向心力由太阳对地球的万有引力充当。根据万有引力定律和牛顿第二定律有，整理得 太阳绕银河系运动也是由万有引力充当向心力。 同理可得。三、证明题19.证明：设行星半径为R、质量为M，飞船在靠近行星外表附近的轨道上运行时，有w.w.w.k.s.5.u.c.o.m即①（6分）又行星密度②（2分）将①代入②得证毕（2分）四、计算题20.解析：（1）设地球的质量为M，对于在地面处质量为m的物体有：10/10\n①（2分）又因为：②（1分）由①②两式解得：（1分）（2）设飞船的质量为，那么：③（2分）由①③两式解得：（2分）21.解析：（1）第一种形式下，如图甲所示，以某个运动的星体为研究对象，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有，那么求得星体运动的线速度。又有可求得星体运动的周期为：。（2）第二种形式下，设星体之间的距离为,如图乙所示，那么三个星体做圆周运动的半径为，由于星体做圆周运动所需要的向心力靠其他两个星体的万有引力的合力提供，由力的合成和牛顿第二定律，有：，解得：。22.解析：10/10\n（1）设A、B的圆轨道半径分别为r1、r2,由题意知，A、B做匀速圆周运动的角速度相同，其为。由牛顿运动定律，有设A、B之间的距离为r又r=r1+r2，由上述各式得 ①由万有引力定律，有将①代入得令比较可得 ②（2）由牛顿第二定律，有 ③又可见星A的轨道半径 ④由②③④式可得 10/10
