2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題練：萬(wàn)有引力定律（含解析）

2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題練：萬(wàn)有引力定律

一、單選題1．下列關(guān)于萬(wàn)有引力定律的說法，正確的是()A.開普勒通過研究行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律B.牛頓通過地—月引力計(jì)算首先推算出了引力常量C.萬(wàn)有引力定律中引力常量G的單位是D.研究微觀粒子之間的相互作用時(shí)萬(wàn)有引力不能忽略2．2021年6月17日上午9點(diǎn)22分我國(guó)“神舟”十二號(hào)載人飛船發(fā)射圓滿成功，不久前我國(guó)自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成功發(fā)射并入軌運(yùn)行，核心艙繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，航天員一天時(shí)間內(nèi)可觀察到16次日出，已知引力常量為G，再知道下列哪個(gè)物理量可計(jì)算出地球的質(zhì)量()A.核心艙的質(zhì)量 B.核心艙繞地半徑C.核心艙離地面的高度 D.核心艙的角速度3．火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，半徑約為地球半徑的，則同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為()A.0.2 B.0.4 C.2.0 D.2.54．2024年7月5日，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征六號(hào)改運(yùn)載火箭，成功將天繪五號(hào)02組衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。該衛(wèi)星從發(fā)射到進(jìn)入預(yù)定軌道的過程中，所受的地球引力F和距地面高度h的變化關(guān)系圖像可能正確的是()A. B. C. D.5．牛頓吸收了胡克等科學(xué)家“行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的引力與行星到太陽(yáng)距離的平方成反比”的猜想，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律證明了行星受到的引力，論證了太陽(yáng)受到的引力，進(jìn)而得到了（其中M為太陽(yáng)質(zhì)量，m為行星質(zhì)量，r為行星與太陽(yáng)的距離）。牛頓還認(rèn)為這種引力存在于所有的物體之間，通過蘋果和月球的加速度比例關(guān)系，證明了地球?qū)μO果、地球?qū)υ虑虻囊M足同樣的規(guī)律，從而提出了萬(wàn)有引力定律。關(guān)于這個(gè)探索過程，下列說法正確的是()A.對(duì)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)和得到B.對(duì)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)和得到C.在計(jì)算月球的加速度時(shí)需要用到月球的半徑D.在計(jì)算蘋果的加速度時(shí)需要用到地球的自轉(zhuǎn)周期6．關(guān)于萬(wàn)有引力定律，下列說法正確的是()A.牛頓提出了萬(wàn)有引力定律，并測(cè)定了引力常量的數(shù)值B.萬(wàn)有引力定律只適用于天體之間C.萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)，揭示了自然界一種基本相互作用的規(guī)律D.地球繞太陽(yáng)在橢圓軌道上運(yùn)行，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)受到太陽(yáng)的萬(wàn)有引力大小是相同的7．我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器——“天問一號(hào)”，于2020年7月23日在海南文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射，計(jì)劃于2021年5月至6月?lián)駲C(jī)實(shí)施火星著陸，開展巡視探測(cè)，如圖為“天問一號(hào)”環(huán)繞火星變軌示意圖。已知地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g；火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，半徑約為地球半徑的；著陸器質(zhì)量為m。下列說法正確的是()A.“天問一號(hào)”探測(cè)器環(huán)繞火星運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)大于11.2km/sB.“天問一號(hào)”在軌道Ⅱ運(yùn)行到Q點(diǎn)的速度大于在圓軌道Ⅰ運(yùn)行的速度C.若軌道Ⅰ為近火星圓軌道，測(cè)得周期為T，則火星的密度約為D.著陸器在火星表面所受重力約為8．發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家以及第一次測(cè)量出萬(wàn)有引力常量的科學(xué)家分別是()A.開普勒、卡文迪什 B.牛頓、卡文迪什C.開普勒、伽利略 D.卡文迪什、牛頓9．2023年6月15日，我國(guó)長(zhǎng)征二號(hào)丁遙八十八運(yùn)載火箭成功將吉林一號(hào)高分06A星等41顆衛(wèi)星準(zhǔn)確送入預(yù)定軌道，刷新了我國(guó)一次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄。質(zhì)量相等的a、b、c三顆衛(wèi)星，圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道分布如圖所示，衛(wèi)星a()A.受地球引力最小 B.運(yùn)行的周期最小C.運(yùn)行的速度最小 D.運(yùn)行的加速度最小10．有一質(zhì)量為m、半徑為R、密度均勻的球體，在距離球心O為2R的地方有一質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)。現(xiàn)從m球中挖去半徑為的球體，如圖所示，則剩余部分對(duì)的萬(wàn)有引力為()A. B. C. D.11．萬(wàn)有引力定律表達(dá)式為()A. B. C. D.12．萬(wàn)有引力定律是科學(xué)史上最偉大的定律之一，它向人們揭示，復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的后面可能隱藏著簡(jiǎn)潔的科學(xué)規(guī)律。下列關(guān)于萬(wàn)有引力定律的理解正確的是()A.自然界中任何兩個(gè)物體間都存在萬(wàn)有引力B.引力常量G沒有單位C.兩個(gè)物體質(zhì)量發(fā)生改變，萬(wàn)有引力一定改變D.萬(wàn)有引力與兩物體間距離成反比二、多選題13．如圖所示，哈雷彗星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)的中心在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，P、Q為長(zhǎng)軸的兩端點(diǎn)，E、F為短軸的兩端點(diǎn)。橢圓軌道的近日點(diǎn)P到太陽(yáng)中心的距離為R，遠(yuǎn)日點(diǎn)Q到太陽(yáng)中心的距離為，引力常量為G。哈雷彗星在橢圓軌道運(yùn)行的周期為T，下列判斷正確的是()A.哈雷彗星從P到Q的機(jī)械能先減小后增大B.太陽(yáng)的質(zhì)量為C.一個(gè)周期內(nèi)，哈雷彗星在段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于D.假設(shè)另一行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為，則其運(yùn)動(dòng)周期為14．如圖所示,北斗系統(tǒng)主要由離地面高度約為6R(R為地球半徑)的地球同步衛(wèi)星和離地面高度約為3R的中軌道衛(wèi)星組成,忽略地球自轉(zhuǎn)。下列說法正確的是()A.中軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的向心加速度大小之比為49:15B.中軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的向心加速度大小之比為36:9C.中軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的線速度大小之比為,7:4D.中軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的線速度大小之比為7:215．下列關(guān)于萬(wàn)有引力定律的說法中，正確的是()A.萬(wàn)有引力定律是卡文迪許在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)的B.對(duì)于相距很遠(yuǎn)、可以看成質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)物體，萬(wàn)有引力定律中的r是兩質(zhì)點(diǎn)間的距離C.對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r是兩球心間的距離D.質(zhì)量大的物體對(duì)質(zhì)量小的物體的引力大于質(zhì)量小的物體對(duì)質(zhì)量大的物體的引力三、填空題16．我國(guó)載人登月已完成關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，可送3人環(huán)月、2人登月。某實(shí)驗(yàn)小組在完成用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)后，討論在月球上用單擺測(cè)量月球表面重力加速度的實(shí)驗(yàn)方案。用與地球上相同的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在月球上進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，會(huì)得到更精確的結(jié)果，試寫出其中的兩個(gè)原因：____________。17．有一質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體，在距離球心O為2R地方有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)。現(xiàn)從M中挖去半徑為的球體，如圖所示，剩余部分對(duì)m的萬(wàn)有引力為________。四、計(jì)算題18．某星球半徑為，假設(shè)該星球表面上有一傾角為的固定斜面體，一質(zhì)量為的小物塊在力F作用下從靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，力F始終與斜面平行，如圖甲所示.已知小物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，力F隨位移x變化的規(guī)律如圖乙所示（取沿斜面向上為正方向）.已知小物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)速度恰好為零，萬(wàn)有引力常量，求（計(jì)算結(jié)果均保留一位有效數(shù)字）（1）該星球表面上的重力加速度g的大?。唬?）該星球的平均密度.

參考答案1．答案：C解析：A.萬(wàn)有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，故A錯(cuò)誤；B.引力常量由卡文迪許首先通過實(shí)驗(yàn)較準(zhǔn)確測(cè)得，故B錯(cuò)誤；C.根據(jù)萬(wàn)有引力定律得引力常量可知引力常量G的單位是，故C正確；D.研究微觀粒子之間的相互作用時(shí)萬(wàn)有引力常常忽略不計(jì)，故D錯(cuò)誤。故選C。2．答案：B解析：核心艙繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可得，解得，依題意，航天員一天時(shí)間內(nèi)可觀察到16次日出，故核心艙的周期可作為已知條件，所以只需要再知道核心艙繞地半徑就可以計(jì)算出地球的質(zhì)量，故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。3．答案：B解析：設(shè)物體質(zhì)量為m，則在火星表面有在地球表面有由題意知有故聯(lián)立以上公式可得故選B。4．答案：A解析：設(shè)地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，衛(wèi)星質(zhì)量為m，根據(jù)萬(wàn)有引力表達(dá)式可得可知隨著高度h增大，引力F減小，且F與h不是線性關(guān)系。故選A。5．答案：A解析：根據(jù)，可得，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；在計(jì)算月球的加速度時(shí)需要用到月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑，而不是月球的半徑，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；蘋果的加速度可以直接測(cè)量，與地球的自轉(zhuǎn)周期無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．答案：C解析：牛頓提出了萬(wàn)有引力定律，而萬(wàn)有引力恒量是由卡文迪許測(cè)定的，故A錯(cuò)誤；萬(wàn)有引力定律適用于宇宙萬(wàn)物任意兩個(gè)物體之間的引力，是自然界一種基本相互作用的規(guī)律，故B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)萬(wàn)有引力公式可知，在近日點(diǎn)的距離比遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離小，所以在近日點(diǎn)萬(wàn)有引力大，故D錯(cuò)誤.7．答案：C解析：A.混淆了發(fā)射速度與環(huán)繞速度，應(yīng)該是火星探測(cè)器的發(fā)射速度大于11.2km/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.在軌道Ⅱ的Q點(diǎn)處作外切圓，容易比較，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.由，，求得,選項(xiàng)C正確；D.由，易知著陸器在火星表面所受重力約為，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。8．答案：B解析：發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家是牛頓，第一次測(cè)量出萬(wàn)有引力常量的科學(xué)家是卡文迪什。故選B。9．答案：B解析：A.由萬(wàn)有引力定律因a的半徑最小，所以引力最大，故A錯(cuò)誤；B.由解得即r越小，T值越小，故B正確；C.由解得即r越小v值越大，故C錯(cuò)誤；D.由解得即r越小a值越大，故D錯(cuò)誤。故選B。10．答案：A解析：A利用割補(bǔ)法可知，剩余部分對(duì)的萬(wàn)有引力為聯(lián)立可得故選A.11．答案：B解析：根據(jù)萬(wàn)有引力定律可知，由題可知，則,故選B。12．答案：A解析：A.自然界中任何兩個(gè)物體間都存在萬(wàn)有引力，A正確；B.引力常量G沒有單位為，B錯(cuò)誤；C.萬(wàn)有引力兩個(gè)物體質(zhì)量發(fā)生改變，萬(wàn)有引力不一定改變，C錯(cuò)誤；D.萬(wàn)有引力與兩物體質(zhì)量的乘積成正比，與兩物體間距離的平方成反比，D錯(cuò)誤；故選A。13．答案：BC解析：A.哈雷彗星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)中，只有兩者之間的引力做功，則機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)誤；B.哈雷彗星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道可以等效于半徑為由萬(wàn)有引力提供向心力有得太陽(yáng)的質(zhì)量為故B正確；C.越靠近近日點(diǎn)速率越大，所以一個(gè)周期內(nèi)，哈雷彗星在EPF段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于，故C正確；D.由開普勒第三定律有得另一行星的周期為故D錯(cuò)誤。故選BC。14．答案：AD解析：15．答案：BC解析：A.萬(wàn)有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的，故A錯(cuò)誤;B.對(duì)于相距很遠(yuǎn)、可以看成質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)物體，萬(wàn)有引力定律中的r是兩質(zhì)點(diǎn)間的距離，故B正確;C.對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，公式中的r是兩球心間的距離，故C正確;D.物體之間的萬(wàn)有引力時(shí)作用力和反作用力，不論質(zhì)量大小，兩物體之間的萬(wàn)有引力總是大小相等，故D錯(cuò)誤。故選BC。16．答案：周期變長(zhǎng)，累積法測(cè)量周期的相對(duì)誤差減??；月球上沒有空氣阻力，消除了空氣阻尼引起的系統(tǒng)誤差解析：周