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1、2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -1-万有引力定律（25 分钟 60 分)一、选择题(本题共 6 小题,每题 5 分，共 30 分)1。万有引力常量适应于任何两个物体，引力常量的普适性成了万有引力定律正确性的最早证据。引力常量 G不仅有大小，还有单位。下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量 G的单位的(）A。Nm2/kg2 B.Nm/kg2 C。m3/（kgs2)D。m3kg2/s2【解析】选 C。国际单位制中质量 m、距离 r、力 F的单位分别是：kg、m、N,根据万有引力定律 F=G，可得 G=,则 G的单位是 Nm2/kg
2、2=kg（m s-2）m2/kg2=m3/(kg s2)。2。太阳对行星的引力 F与行星对太阳的引力 F大小相等,其依据是（)A。牛顿第一定律 B.牛顿第二定律 C.牛顿第三定律 D。开普勒第三定律【解析】选 C.太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用力,其大小相等,依据是牛顿第三定律，故选项 C正确。3.2019 年 6 月 25 日，我国在西昌卫星发射中心成功发射第 46 颗北斗导航卫星,卫星离开地球的过程中，用 R表示卫星到地心的距离，用 F表示卫星受到地球的引力.下列图像中正确的是(）2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -
3、2-【解析】选 D。F表示卫星受到地球的引力,根据万有引力定律公式，有：F=G,则 F-图像是直线,故 A、B、C错误,D 正确。4.陨石落向地球(如图所示)是因为()A。陨石对地球的引力远小于地球对陨石的引力,所以陨石才落向地球 B.陨石对地球的引力和地球对陨石的引力大小相等，但陨石的质量小，加速度大,所以陨石改变运动方向落向地球 C。太阳不再吸引陨石,所以陨石落向地球 D。陨石是受到其他星球斥力作用落向地球的【解析】选 B。两个物体间的引力是一对作用力与反作用力，它们的大小相等,且在任何情况下都存在，故选项 A、C、D不正确；陨石落向地球是由于陨石的质量和地球相比小得多,故运动状态容易改变
4、且加速度大，选项 B正确。5。设想把质量为 m的物体放在地球的中心，地球质量为 M、半径为 R，则物体与地球间的万有引力为（)A。零 B。无穷大 C.D。【解析】选 A。把物体放到地球的中心时 r=0,此时万有引力定律不再适用.由于地球关于球心对称，所以吸引力相互抵消，整体而言，万有引力为零，故选项 A正确。大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高
5、中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -3-6.某未知星体的质量是地球质量的,直径是地球直径的，则一个质量为 m的人在未知星体表面受到的引力 F星和地球表面所受引力 F地的比值为()A。16 B.4 C。D。【解析】选 B。根据万有引力定律 F=G，故=()2=4.选项 B正确。二、计算题(本题共 2 小题,共 30 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位）7.(14 分）已知太阳的质量为 M，地球的质量为 m1,月球的质量为 m2,当发生日食时,太阳、月球、地球几乎在同一直线上,且月球位于太阳与地球中间,如图所示
6、。设月球到太阳的距离为 a，到地球的距离为 b，则太阳对地球的引力 F1和太阳对月球的引力 F2的大小之比为多少?【解析】由太阳对地球和月球的吸引力满足 F=G知:太阳对地球的引力 F1=G，太阳对月球的引力 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2
7、-4-F2=G，故=。答案:8。(16 分）有一质量为 M、半径为 R、密度均匀的球体,在距离球心 O为 2R的地方有一质量为m的质点。现从 M中挖去半径为 R的球体，如图所示，则剩余部分对 m的万有引力 F 为多少？【解析】质量为 M的球体对质点 m的万有引力 F1=G=G 挖去的球体的质量 M=M=质量为 M 的球体对质点 m的万有引力 F2=G=G 则剩余部分对质点 m的万有引力 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的
8、过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -5-F=F1-F2=G-G=。答案:(15 分钟 40 分）9。(6 分）(多选）在讨论地球潮汐成因时,地球绕太阳运行轨道与月球绕地球运行轨道可视为圆轨道.已知太阳质量约为月球质量的 2。7107倍,地球绕太阳运行的轨道半径约为月球绕地球运行的轨道半径的 400 倍。关于太阳和月球对地球上相同质量海水的引力,以下说法正确的是()A.太阳引力远大于月球引力 B.太阳引力与月球引力相差不大 C。月球对不同区域海水的吸引
9、力大小相等 D。月球对不同区域海水的吸引力大小有差异【解析】选 A、D。由万有引力定律 F=可知，太阳对地球上相同质量水的引力大约是月球引力的 170 倍，故 A正确，B错误；不同海域的水与月球的距离不一样,故引力也不一样,所以 C错误，D正确.10.（6 分)为检验“使月球绕地球运动的力”与“使地面附近苹果下落的力”遵循同样的规律,牛顿进行了“月地检验。已知月球的轨道半径约为地球半径的 60 倍，“月地检验”需要验证(）A。地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律
10、开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -6-B.月球公转的加速度约为苹果下落时加速度的 C.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的 602倍 D.月球公转的加速度约为苹果下落时加速度的 602倍【解析】选 B。设物体质量为 m,地球质量为 M，地球半径为 R，月球轨道半径 r=60R,物体在月球轨道上运动时的加速度为 a,由牛顿第二定律：=ma,地球表面物体重力等于万有引力:
11、=mg，联立得=，则“月-地检验”需要验证月球公转的加速度约为地面附近苹果下落时加速度的，故 B正确,D 错误；因月球与苹果的质量关系不确定,则不能确定地球与月球以及地球与苹果之间的万有引力关系，故 A、C错误。11。（6 分)（多选)如图所示，三颗质量均为 m的地球同步卫星等间隔分布在半径为 r 的圆轨道上，设地球质量为 M，半径为 R。下列说法正确的是()A。地球对一颗卫星的引力大小为 B。一颗卫星对地球的引力大小为 C。两颗卫星之间的引力大小为 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律
12、解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -7-D.三颗卫星对地球引力的合力大小为【解析】选 B、C。由万有引力定律知 A项错误,B 项正确;因三颗卫星连线构成等边三角形,圆轨道半径为 r，由数学知识易知任意两颗卫星间距 d=2rcos 30=r,由万有引力定律知 C项正确；因三颗卫星对地球的引力大小相等且互成 120,故三颗卫星对地球引力的合力为 0,D项错误。12。（22 分）火星半径是地
13、球半径的，火星质量大约是地球质量的，那么：(1）地球表面上质量为 50 kg 的宇航员在火星表面上受到的重力是多少？(2）若宇航员在地球表面能跳 1。5 m高，那他在火星表面能跳多高?（在地球表面的重力加速度 g 取 10 m/s2）【解题指南】本题涉及星球表面重力加速度的求法,应先求火星表面的重力加速度，再求宇航员在火星表面所受的重力;然后再利用竖直上抛运动规律求上升的高度。【解析】（1）在地球表面有 mg=G,得 g=G,同理可知，在火星上有 g=G,即 g=g=m/s2 宇航员在火星上受到的重力 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质
14、量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -8-G=mg=50 N=222。2 N。（2）在地球表面宇航员跳起的高度 H=，在火星表面宇航员跳起的高度 h=,综上可知,h=H=1.5 m=3。375 m。答案：(1）222。2 N（2）3.375 m【补偿训练】某物体在地面上受到的重力为 160 N，将它放置在卫星中，在卫星以 a=g 的加速
15、度随火箭向上加速升空的过程中，物体与卫星中支持物相互挤压的力为 90 N，卫星距地球表面有多远？(地球半径 R地=6。4103 km,g 表示重力加速度，g 取 10 m/s2)【解析】卫星在升空过程中可以认为是竖直向上做匀加速直线运动,设卫星离地面的距离为 h,这时受到地球的万有引力为 F=G 在地球表面 G=mg 在上升至离地面 h 时，大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球
16、的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评2020 年新教材高中物理 课时素养评价十 万有引力定律（含解析）新人教版必修 2 -9-FNG=ma 由式得=则 h=R地 将 mg=160 N,FN=90 N，a=g=5 m/s2,R地=6。4103 km，g=10 m/s2，代入式得 h=1.92 104 km.答案：1.92 104 km 大小还有单位下面哪个选项是用国际单位制中的基本单位来表示引力常量的单位的解析选国际单位制中质量距离力的定律牛顿第二定律牛顿第三定律开普勒第三定律解析选太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是一对作用力和反作用地球的过程中用表示卫星到地心的距离用表示卫星受到地球的引力下列图像中正确的是年新教材高中物理课时素养评