3.2 认识万有引力定律 学科素养提升练（解析版） 一、选择题 1．下列说法正确的是（　　） A．开普勒进行了“月一地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论 B．哥白尼提出“日心说”，发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律 C．第谷通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律 D．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量 2．要使相距较远的两物体间的万有引力增加到原来的 4 倍，下列方法不可行的是（　 ） A．使两物体的质量各变成原来 2 倍，距离不变 B．使其中一个物体的质量增加到原来的 4 倍，距离不变 1 C．使两物体间的距离减少为原来的 2 ，质量不变 1 D．使两物体间的距离和两个物体质量都减少原来的 2 3．下列关于物理知识和运动规律，说法中正确的是（　　） A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了万有引力定律 B．物体在变力作用下一定做曲线运动 C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，应用了放大法 D．牛顿首先较准确地测出了万有引力常量 G 的数值 4．火星和太阳的质量分别为 m1 、 m2 ，距离为 r，引力常量为 G，则太阳对火星产生的 万有引力大小为（　　） A． G m1m2 r2 B． G m1m2 r m1m2 2 C． r 5．使用扭秤第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量 G 的数值的物理学家是（　 ） A．卡文迪许 B．第谷 C．开普勒 D．伽利略 6．在物理学发展史上，有一些重大的发现和实验，对人类的进步起很大的作用。关于 这些发现和实验，下列说法正确的是（　　） A．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这 一速度永远运动下去 B．英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它既能处理低速运 动，也能处理高速运动，既适合于宏观物体，也适合于微观物体 C．第谷通过研究行星观测记录，发现了行星运动的三大定律 D．牛顿发现了万有引力定律，后来他通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值 7．关于行星的运动规律和万有引力定律的建立过程，下列说法正确的是（　　） A．开普勒指出，地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力 B．第谷通过整理大量的天文观测数据得到行星运动规律 C．卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，得出了引力常量的数值 D．牛顿通过比较月球公转的向心加速度和地球赤道上物体随地球自转的向心加速度， 对万有引力定律进行了“月地检验” 8．在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家作出了贡献，关于科学家和他们的 贡献，下列说法错误的是（　　） A．开普勒发现了行星运动的规律 B．卡文迪许通过实验测出了引力常量 C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因 D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献 9．关于万有引力定律的表达式 F  G Mm R 2 ，下列说法正确的是（　　） A．当两个物体间的距离 R 趋近于零时，万有引力趋近无限大 B．M 和 m 受到的引力大小不是相等的，而是与 M 和 m 的大小有关 C．M 和 m 受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力 D．公式中 G 为引力常量，它是卡文迪许由实验测得的，而不是人为规定的 10．2021 年 4 月 29 日 11 时，长征五号 B 遥二运载火箭搭载空间站天和核心舱，在海 南文昌航天发射场发射升空，若天和核心舱的质量为 m、离地球表面的高度为 h，地球 质量为 M、半径为 R，G 为引力常量，则地球对天和核心舱的万有引力大小为（　 　） GMm B． ( R  h) GMm A． R GMm C． R 2 GMm D．  R  h  2 11．两质点相距 L 时，它们之间的万有引力大小为 F。当它们之间的距离变为 3L 时， 它们之间的万有引力大小为（　　） A．3F B． F C． 9 F 3 D．9F 12．下列说法正确的是（　　） A．第谷通过多年的观测和精确的计算，得出了行星运动三大定律 B．卡文迪许在测量万有引力常量的实验中，主要运用了极限的思想 C．平抛运动的水平、竖直分运动具有等时性的特点 D．做圆周运动的物体，其所受合力的方向一定指向圆心 13．关于引力常量 G，下列说法正确的是（　　） A．引力常量 G 的确定使万有引力定律有了真正的实用价值，使万有引力定律能进行 定量计算 B．引力常量 G 的大小与两物体质量的乘积成反比，与两物体间距离的平方成正比 C．引力常量 G 的物理意义是两个质量都为 1kg 的质点相距 1m 时的相互吸引力为 6.67 �1011 N D．引力常量 G 是不变的，其值的大小与单位制的选择无关 14．对于质量为 m1 和质量为 m2 的两个物体间的万有引力的表达式 F  G m1m2 ，下列 r2 说法中正确的是（　　） A．公式中的 G 是引力常量，它是由实验得出的，而不是人为规定的 B．当两物体间的距离 r 趋于零时，万有引力趋于无穷大 C． m1 和 m2 所受引力大小总是相等，而与 m1 和 m2 是否相等无关 D．两个物体间的引力总是大小相等，方向相反，是一对平衡力 15．地球围绕太阳沿椭圆轨道运动，地球从远日点向近日点运动过程中，下列说法正 确的是（ ） A．速度变小 B．速度变大 C．加速度变小 D．加速度变大 二、解答题 16．尽管牛顿是伟大的物理学家，但他当时提出的万有引力定律却不能被所有人理解， 甚至 18 世纪时有人画了一幅讽刺万有引力定律的漫画。从这一事件出发，谈谈对科学 探索过程的认识。 17．已知地球表面的重力加速度为 g，月球到地球表面的距离为 h，月球绕地球的公转 周期为 T 地球的半径为 R，万有引力常量为 G，试利用两种方法计算地球的质量． 参考答案 1．D 【详解】 A. 牛顿进行了“月-地检验”，得出天上和地上的物体都遵从万有引力定律的结论，A 错误； B. 哥白尼提出日心说，开普勒发现了太阳系中行星沿椭圆轨道运动的规律，B 错误； C. 开普勒通过对天体运动的长期观察，发现了行星运动三定律，C 错误； D. 牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，D 正确。 故选 D。 2．D 【详解】 A．根据万有引力定律公式 F Gm1m2 r2 可知，使两物体的质量各变成原来 2 倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到原来的 4 倍，故可行，A 错误； B．根据万有引力定律公式 F Gm1m2 r2 可知，使其中一个物体的质量增加到原来的 4 倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到 原来的 4 倍，故可行，B 错误； C．根据万有引力定律公式 F Gm1m2 r2 1 可知，使两物体间的距离减少为原来的 2 ，质量不变，两物体间的万有引力增加到原来的 4 倍，故可行，C 错误； D．根据万有引力定律公式 F Gm1m2 r2 1 可知，使两物体间的距离和两个物体质量都减少原来的 2 ，两物体间的万有引力不变，故 不可行，D 正确。 故选 D。 3．C 【详解】 A．开普勒通过对天体运动的观察和数据分析发现了开普勒行星运动定律，故 A 错误； B．物体在变力作用下不一定做曲线运动，当力只是大小发生变化，且方向始终与速度方 向在同一直线上时，物体将做直线运动，故 B 错误； C．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的 吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了放大法，故 C 正确； D．卡文迪许首先较准确地测出了万有引力常量 G 的数值，故 D 错误。 故选 C。 4．A 【详解】 根据万有引力定律可知太阳对火星产生的万有引力大小为 F G m1m2 r2 故选 A。 5．A 【详解】 卡文迪许使用扭秤第一次在实验室里比较准确地测出了引力常量 G 的数值。故 A 正确， BCD 错误。 故选 A。 6．A 【详解】 A．伽利略通过“理想实验”得出结论：运动必具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速 度永远运动下去，所以 A 正确； B．英国物理学家牛顿提出了三条运动定律，是整个动力学的基础，它只能处理低速运动， 及宏观物体，所以 B 错误； C．开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动的三大定律，所以 C 错误； D．牛顿发现了万有引力定律，后来卡文迪许通过扭秤实验测出了万有引力恒量的数值， 所以 D 错误； 故选 A。 7．C 【详解】 A．牛顿认为地球绕太阳运动是因为受到来自太阳的引力，故 A 错误； B．开普勒对天体运行做了多年研究，最终得出了行星运动三大定律，故 B 错误； C．牛顿发现了万有引力定律之后，第一次通过实验比较准确地测出万有引力常量的科学 家是卡文迪许，故 C 正确； D．牛顿通过比较月球公转的周期，根据万有引力充当向心力，对万有引力定律进行了“月 底检验”，故 D 错误。 故选 C。 8．C 【详解】 A．开普勒发现了行星运动的三大定律。故 A 正确； B．牛顿发现了万有引力定律后，卡文迪许通过实验测出了引力常量，故 B 正确； C．最早提出力不是维持物体运动的原因的人是伽利略，牛顿是根据伽利略斜面实验的思 想，建立了牛顿第一定律，故 C 错误； D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献，故 D 正确。 本题选择错误的，故选 C。 9．D 【详解】 A．当两个物体间的距离 R 趋近于零时，万有引力定律不再适用，选项 A 错误； B．M 和 m 受到的引力大小是相等的，而与 M 和 m 的大小无关，选项 B 错误； C．M 和 m 受到的引力总是大小相等，方向相反，是一对相互作用力，选项 C 错误； D．公式中 G 为引力常量，它是卡文迪许由实验测得的，而不是人为规定的，选项 D 正确。 故选 D。 10．D 【详解】 卫星到地心的距离为 r=R+h 地球对卫星万有引力的大小为 F G Mm Mm G 2 r ( R  h)2 故选 D。 11．C 【详解】 根据万有引力定律可得 F G Mm L2 当它们之间的距离变为 3L 时 F'  G Mm F  2 (3L) 9 故选 C。 12．C 【详解】 A．第谷通过多年的观测，积累了大量可靠的数据，开普勒分析其数据，通过精确的计算 分析后得出了行星运动定律，A 错误； B．卡文迪许巧妙地运用扭秤实验，利用平面镜将微小形变放大，运用了放大法成功测出 引力常量的数值，B 错误； C．运动的等时性原理，平抛运动的水平、竖直分运动具有等时性的特点，C 正确； D．做圆周运动的物体，所受合力方向不一定指向圆心，如竖直平面内变速圆周运动，