高一物理万有引力定律测试2

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1、戴氏专用试卷- 1 -万有引力定律练习题万有引力定律练习题请认真做哈！请认真做哈！一、选择题一、选择题 1一个物体在地球表面所受的重力为 G，则在距地面高度为地球半径的 2 倍时，所受引 力为（ ）A. B. C. D.2G 3G 4G 9G2将物体由赤道向两极移动（ ） A它的重力减小 B它随地球转动的向心力增大 C它随地球转动的向心力减小 D向心力方向、重力的方向都指向球心 3宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中，处于完全失重状态，则下列说法 中正确的是（ ） A宇航员不受重力作用 B宇航员受到平衡力的作用 C宇航员只受重力的作用 D宇航员所受的重力产生向心加速度 4绕地球做匀速圆周

2、运动的人造卫星，轨道半径越大的卫星，它的 A. 线速度越大 B. 向心加速度越大 C. 角速度越大 D. 周期越大 5设想把一物体放在某行星的中心位置，则此物体与该行星间的万有引力是（设行星 是一个质量分布均匀的标准圆球） （ ） A零 B无穷大 C无法确定 D无穷小 6由于地球自转，则（ ） A地球上的物体除两极外都有相同的角速度 B位于赤道地区的物体的向心加速度比位于两极地区的大 C物体的重量就是万有引力 D地球上的物体的向心加速度方向指向地心 7下列各组数据中，能计算出地球质量的是（ ） A地球绕太阳运行的周期及日、地间距离 B月球绕地球运行的周期及月、地间距 离 C人造地球卫星在地面附

3、近的绕行速度和运动周 D地球同步卫星离地面的高 度 8绕地球运行的人造地球卫星的质量、速度、卫星与地面间距离三者之间的关系是（ ） A质量越大，离地面越远，速度越小 B质量越大，离地面越远，速度越大 C与质量无关，离地面越近，速度越大 D与质量无关，离地面越近，速度越小 9.一物体在某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的 1/4在地球 上走得很准的摆钟搬到此行星上后，此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是 A1/4 小时 B1/2 小时 C2 小时 D4 小时 10地球半径为 R，距地心高为 h 有一颗同步卫星，有另一个半径为 3R 的星球，距该 星球球心高度为 3h 处一颗同

4、步卫星，它的周期为 72h，则该星球平均密度与地球的平均密度 的比值为（ ） A1：9 B1：3 C9：1 D3：1 二、填空题二、填空题戴氏专用试卷- 2 -11已知地球半径约为，又知月球绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动，m6104 . 6则可估算出月球到地心的距离约为_m。 （结果只保留一位有效数字） 12已知地球的半径为 R，地面的重力加速度为 g，万有引力恒量为 G，如果不考虑地 球自转的影响，那么地球的平均密度的表达式为_。 13如图 6-5 所示，一双星 A、B，绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，其运行周期为 T，A、B 间的距离为 L，它们的线速度之比，试求两颗星的质量221v

5、v_，_。1m2m14在月球上以初速度自高 h 处水平抛出的小球，射程可达 x 远。已知月球半径为0vR，如果在月球上发射一颗月球的卫星，它在月球表面附近环绕月球运行的周期是 _。15地面上重力加速度为 g，地球半径为，则距地面高为 h 的地方的重力加速度为地R_。 三、解答题三、解答题 16 （8 分）在圆轨道上运动质量为 m 的人造地球卫星,与地面的距离等于地球半径 R， 地球质量为 M，求： （1）卫星运动速度大小的表达式？ （2）卫星运动的周期是多少？17地球赤道上的某物体由于地球自转产生的向心加速度为，赤22/1037. 3sma道上重力加速度，试问：2/77. 9smg （1）质量

6、为 1kg 的物体在赤道上所受的引力为多少？ （2）要使在赤道上的某物体由于地球的自转而完全没有重力（完全失重） ，地球自转的 角速度应加快到实际角速度的多少倍戴氏专用试卷- 3 -万有引力定律练习题万有引力定律练习题参考答案参考答案一、选择题 1.D2C 如图所示，地球表面上所有物体所受地球的引力，按其作用效果分为重力和向心 力，向心力使物体得以随地球一起绕地轴自转，所以说重力是地球对物体万有引力的一个分 力。万有引力、重力和向心力三个力仍遵循力的平行四边形法则。由图可知，物体由赤道向 两极移动时，万有引力大小不变，向心力减小，重力增加，当到达两极时，重力等于万有引 力。由于物体的质量不变，

7、我们也可分析出重力加速度由赤道到两极是逐渐增加的。3C、D 宇航员随航天飞机做匀速圆周运动，一定具有向心加速度，产生该向心加速度 的力只能是重力，宇航员在航天飞机中能够处于悬浮状态，因此他除受到重力外，不受其他 力的作用。本题联系实际考查宇航员的受力情况和运动特点。若只从航天飞机考虑问题，认 为宇航员可以相对航天飞机悬浮或静止，会误选 A、B。 4D 5A 解此题时易出现的错误思路是在计算物体与行星间的万有引力直接代入公式，r=0，解出 F 为无穷大。造成这种错误的原因在于对公式的适用条件认识不清，2rMmGF 不分场合地套用公式。对于不可视作质点的物质间的万有引力计算，原则上是可以分成若干

8、质点间的引力求解的。 根据万有引力定律，任意两物体间均存在着彼此作用的万有引力。而这一计算公式是利用质点间的引力计算的。物体位于行星的中心，显2rmMGF引然此时行星不能再视为质点。所以求解两者间的万有引力需另辟蹊径。如图所示，将行星分 成若干块关于球心对称的小块 m、m，其中每一块均可被视作质点，显然 m、m对球心 处物体的万有引力可以彼此平衡掉。所以行星与物体间存在着万有引力，但这些力的合力为 0。戴氏专用试卷- 4 -6A、B 如图所示，地球绕轴 OO自转，因此，地球上的物体除两极 A=B 外都有相同 的角速度，A 对。地球上的物体作圆周运动的圆轨道平面，垂直于地球的自转轴 OO，因此

9、它们的向心加速度方向不一定指向地心，只有赤道上的物体的向心加速度指向地心，如图，赤道上的 Q 点的向心力指向地心，P 点的向心力指向 N 点，所以 D 错。同时，由，ra2向地球上每点作圆周运动的轨道半径不同，赤道上的物体做圆周运动的轨道半径大，越靠近两 极轨道半径越小，随之向心加速度也小，因此 B 对。地球上物体受两个力作用，一是万有引 力，一是地球对它的支持力（重力的平衡力） ，这两个力的合力就是物体做圆周运动的向心 力。因此，万有引力与重力有区别，只是向心力比万有引力小得多，根据具体情况，有时可 认为它们大小相等。C 错。7B、C 万有引力常量作为已知条件，根据题中各选项给出的数据，可选

10、用的公式有：vrT2rvmrMmG22rvmmg2 显然 D 不正确。由、两式可知，若地球绕太阳运行的周期为 T，日、地间距离为r，则能计算出太阳的质量，不能得出地球的质量，所以 A 不正确。由、两2324 GTrM式可以算出地球质量，其中 T 为月球绕地球运行的周期，r 为月地间距离，B 正2324 GTrM戴氏专用试卷- 5 -确。由式得出，代入式可得出地球质量，其中 v、T 分别表示人造地2Tvr GTvM23 球卫星在地面附近的绕行速度和运动周期，可见 C 正确。8C 对人造地球卫星，由万有引力提供向心力，得rvmrMmG22离地面越近，轨道半径 r 越小，速度越大，它们与质量无关，选

11、 C。rMGv 9C 10A 同步卫星的运动周期与星球是相同的，由万有引力定律得)()2()(2 2hRTmhRGMm)33()2()33(2 2hRTmhRmMG由、可知31 19 271)(2712TT MM3333)3(133434VRRRRMM MVM 91 二、填空题118104提示：本题已知条件仅给出地球的半径，要求估算月球到地心的距离。因此，解题关键 是必须根据万有引力定律和匀速圆周运动规律，自己先补充已知条件，利用变形公式求解。 设地球的质量为 M，月球的质量为 m，月球绕地球公转周期为 T，月球到地心的距离为 R， 月球绕地球做匀速圆周运动所需要的向心力由地球对它的万有引力提

12、供，所以有RTmRvmRMmG22224可知，将，将、3 224GMTR 2211/1067. 6kgmNG戴氏专用试卷- 6 -、代入，得出月球到地心的距离约为。kgM241000. 6sT61036. 2m810412GRg 43提示：由2RMGg 得GgRM2 地球密度RGgRGgR VM 433432 13 3 2234LGT3 2238LGT提示：双星 A、B 的向心力是由它们之间的万有引力提供，则 ）（）（2 1 2 222212 11221RmLmmGRmLmmG由、式得2 222 11RmRm又LRR21由、式得1221 mm RR，212211 mmm RRR ，LmmmR2

13、12 1LmmmR211 2，即，221vv221RR 221RR戴氏专用试卷- 7 -由、可知，22112RR mm即122mm 又2212 11LmmGRm，2212212 1LmmGLmmmmGLmm232122 3 143GTLm则 ，3 22134LGTm3 22238LGTm14Rhhvx20提示：设月球表面的重力加速度为 g，小球做平抛运动，则对小球：水平方向：tvx0竖直方向：221tgh 两式联立得22 02xhvg 卫星在月球表面附近环绕，因此其向心加速度等于 g，得RTg2)2(Rhhvx hvRxT22 2402 022 15ghRR2)(地地提示：在地球表面有mgRG

14、Mm2戴氏专用试卷- 8 -，2)( hRR gg 地地即 ghRRg2)(地地16 （1）（2）RGMv2GMRRT4三、解答题17解：（1）使赤道上的物体做匀速圆周运动的向心力是地球对物体的引力与向F引F地面对物体支持力 N 的合力，即maNFF引向物体的重力等于地面对物体的支持力，则N=mg 把式代入式有NmmgmaF804. 9)77. 91037. 3(2 引（2）由向心力公式，代入式有RmF2NFRm引2向心力随地球自转角速度 的增大而增大，但地球对物体的万有引力是恒定的，向F引F这样，地面对物体的支持力 N 随地球自转角速度的增大而减小，当自转角速度增大到某值时， N=0，此时物体完全失重，则有RmF2引将中算得的值代入式：引FRm2804. 9又 m=1kg 804. 92R设地球自转的实际角速度为 ，对应的向心力，得到：maF向Rm221037. 3221037. 3R/，9 .2901037. 3804. 9222 戴氏专用试卷- 9 -1 .17即地球自转的角速度加快到实际角速度的 17.1 倍时，处在赤道上的物体将完全失重。