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多选题

(多选)关于万有引力定律的正确说法是(  )

A

万有引力定律仅对质量较大的天体适用,对质量较小的一般物体不适用

B

开普勒等科学家对天体运动规律的研究为万有引力定律的发现作了准备

C

卡文迪许第一次在实验室里较准确的测出了万有引力常量

D

著名的月-地检验说明维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力不是同一性质的力

题目答案

BC

答案解析

分析:

牛顿提出了万有引力定律,而万有引力恒量是由卡文迪许测定的.万有引力定律适用于质点间的相互作用.

解答:

解:A、自然界的任何两个物体都是相互吸引的,对于质量较大的天体适用,对质量较小的一般物体也适用,故A错误;B、牛顿是在开普勒等先辈科学家研究的基础上总结得出万有引力定律,故B正确;C、引力常量是英国物理学家卡文迪许通过实验测得,故C正确;D、月-地检验的结果说明维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一性质的力,故D错误.故选:BC.

点评:

对于物理学上重要实验、发现和理论,要加强记忆,这也是高考考查内容之一.从公式的适用条件、物理意义、各量的单位等等全面理解万有引力定律公式.

举一反三
多选题

(多选)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.在创建万有引力定律的过程中,牛顿(  )

A
接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”的猜想
B
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F∝m的结论
C
根据F∝m和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出F∝m$_1$m$_2$
D
根据大量实验数据得出了比例系数G的大小

题目答案

AB

答案解析

分析:

解答本题需掌握:关于是什么原因使行星绕着太阳运动的问题,伽利略、开普勒和法国数学家笛卡尔都提出过自己的解释,在创建万有引力定律的过程中,牛顿时期的科学家,如胡克、哈雷等人对这一问题的认识更进一步.胡克等人认为,行星绕太阳运动是因为受到太阳对它的引力,甚至证明了如果行星运动的轨道是圆形的,它所受到的引力的大小与行星到太阳的距离的二次方成反比;

由牛顿第三定律,作用力与反作用力大小相等、方向相反并且总是在同一条直线上,而且力的性质相同;

卡文迪许测量出万有引力常量.

解答:

解:题干要求“在创建万有引力定律的过程中”,牛顿接受了平方反比猜想,和物体受地球的引力与其质量成正比,即F∝m的结论,而提出万有引力定律后100多年,后来卡文迪许利用扭称测量出万有引力常量G的大小,后来根据大量实验数据不断的测定比例系数G的大小,即CD选项是在建立万有引力定律后才进行的探索,因此符合题意的只有AB.

故选:AB.

点评:

本题关键要熟悉万有引力定律的发现过程中的相关物理学史,可以通过阅读教材掌握物理学史.

多选题

(多选)万有引力定律的发现实现了物理学史上的第一次大统一——“地上力学”和“天上力学”的统一.它表明天体运动和地面上物体的运动遵循相同规律.牛顿在发现万有引力定律的过程中将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动;另外,还应用到了其它的规律和结论,其中有(  )

A
牛顿第二定律
B
牛顿第三定律
C
开普勒的研究成果
D
卡文迪许通过扭秤实验得出的引力常数

题目答案

ABC

答案解析

分析:

在开普勒对行星运动所总结的规律的基础上,把行星的运动理想化,看成匀速圆周运动.根据匀速圆周运动的条件得出太阳对行星存在着引力,由牛顿运动定律结合圆周运动知识推导出太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的距离成反比,再由引力作用的相互性得出引力的大小也与太阳的质量成正比,写成公式,然后对该规律进行讨论,推广到一般物体间也同样存在相互作用的引力,且遵守同样的规律--万有引力定律.

解答:

解:牛顿将行星的椭圆轨道运动假想成圆周运动,行星运动的向心力是太阳的万有引力提供的,根据牛顿第二定律得出万有引力与太阳和行星的质量、周期和半径的关系,又根据开普勒行星运动第三定律,联立得到,万有引力与行星、太阳的质量、轨道半径的关系.根据牛顿第三定律,研究行星对太阳的引力与太阳对行星的引力大小相等,得到万有引力与行星质量、轨道半径的关系,再联立得到万有引力定律.

故选ABC.

点评:

对于牛顿在发现万有引力定律的过程中,要建立物理模型:行星绕太阳做匀速圆周运动,根据太阳的引力提供行星的向心力.

多选题

(多选)许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列表述正确的是(  )

A
牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
B
伽利略认为力是维持物体速度的原因
C
亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体,重的物体比轻的物体下落得快
D
伽利略理想斜面实验说明如果没有力的作用物体终将停止运动

题目答案

AC

答案解析

分析:

根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可.

解答:

解:A、牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础,故A正确;

B、伽利略认为力不是维持物体速度的原因,故B错误;

C、亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体,重的物体比轻的物体下落得快,故C正确;

D、伽利略理想斜面实验说明如果没有力的作用物体终将一直运动下去,故D错误;

故选:AC.

点评:

本题考查物理学史,是常识性问题,对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆,这也是考试内容之一.

多选题

(多选)在力学理论建立的过程中,有许多伟大的科学家做出了贡献.关于科学家和他们的贡献,下列说法正确的是(  )

A
伽利略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做出了贡献

题目答案

BD

答案解析

分析:

解答本题的关键是了解几个重要的物理学史,知道哪些伟大科学家的贡献.

解答:

解:A、开普勒发现了行星运动的规律,故A错误;

B、万有引力常数是由卡文迪许测出的,故B正确;

C、伽利略最早指出力不是维持物体运动的原因,故C错误;

D、伽利略、笛卡尔等科学家对牛顿第一定律的建立做出了贡献,故D正确.

故选BD.

点评:

本题考查了物理学史部分,要了解哪些伟大科学家的重要贡献,培养科学素质和为科学的奉献精神.

多选题

(多选)已知万有引力常量为G,根据下列给出的条件,能够得出地球质量的是(  )

A
已知地球距太阳中心距离d和地球绕太阳运动的公转周期T
B
已知地球表面重力加速度g及地球半径R
C
已知月球距地球中心距离d′和月球绕地球运动的公转周期T′
D
已知月球表面重力加速度g′及月球半径R′

题目答案

BC

答案解析

分析:

地球、月球、人造卫星等做匀速圆周运动,它们受到的万有引力充当向心力,用它们的运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律列式求中心天体的质量,然后由选项条件判断正确的答案.

解答:

解:A、地球绕太阳做匀速圆周运动,受到太阳的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律得只能求出太阳的质量,因此不能求出地球的质量,故A错误.

B、地球表面有G$\frac {Mm}{R}$=mg,已知地球表面的重力加速度与地球的半径,可以求出地球质量,故B正确;

C、月球绕地球做匀速圆周运动,它受到地球的万有引力充当向心力,用它运动周期表示向心力,由万有引力定律结合牛顿第二定律得:G$\frac {Mm}{R}$=m($\frac {2π}{T}$)2R,

∴可求出地球的质量M=$\frac {4π_R}{GT}$,因此,可求出地球的质量,故C正确.

D、已知月球表面重力加速度g′及月球半径R′,根据万有引力等于重力只能求出月球的质量,故D错误

故选BC.

点评:

解答万有引力定律在天体运动中的应用时要明确天体做匀速圆周运动,其受到的万有引力提供向心力,会用线速度、角速度、周期表示向心力,同时注意公式间的化简.

多选题

(多选)关于地球的运动,正确的说法有(  )

A
由于自转,地表各点的线速度随纬度增大而减小
B
由于自转,地表各点的角速度随纬度增大而减小
C
由于自转,地表各点的向心加速度随纬度增大而增大
D
由于自转,地表各点的重力加速度随纬度增大而增大

题目答案

AD

答案解析

分析:

对于自转,地球各个点转动的周期均为24h,根据线速度、角速度、向心加速度的定义公式列式求解.

解答:

解:对于自转,地球各个点转动的周期均为24h,

A、根据公式v=$\frac {2πr}{T}$,地表各点的线速度随纬度增大(转动半径的减小)而减小,故A正确;

B、根据公式ω=$\frac {2π}{T}$,地表各点的角速度均相同,与纬度无关,故B错误;

C、对于自转,向心加速度a=$\frac {4π_r}{T}$,地表各点的线速度随纬度增大(转动半径的减小)而减小,故C错误;

D、重力加速度跟纬度有关,随着纬度的增大,重力加速度增大,故D正确.

故选:AD

点评:

本题关键明确同轴转动角速度相同,然后根据线速度、周期、向心加速度公式列式分析,基础题.

多选题

(多选)质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动.已知月球质量为M,月球半径为R,月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响,则航天器的(  )

A
线速度v=$\sqrt {}$
B
角速度w=$\sqrt {gR}$
C
运行周期T=2π$\sqrt {}$
D
向心加速度a=$\frac {Gm}{R}$

题目答案

AC

答案解析

分析:

研究探月航天器绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式求出问题.

向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所要求解的物理量选取应用.

不考虑月球自转的影响,万有引力等于重力.

解答:

解:根据万有引力提供卫星做圆周运动的向心力和万有引力等于重力得出:

A、G$\frac {Mm}{R}$=m$\frac {v}{R}$⇒v=$\sqrt {}$故A正确;

B、mg=mω_R⇒ω=$\sqrt {}$故B错误;

C、mg=m$\frac {4π}{T}$R⇒T=2π$\sqrt {}$故C正确;

D、G$\frac {Mm}{R}$=ma⇒a=G$\frac {M}{R}$故D错误.

故选AC.

点评:

应用万有引力定律进行卫星加速度、速度、周期和中心天体质量的估算.

多选题

(多选)火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍.根据以上数据,以下说法正确的是(  )

A
火星表面重力加速度的数值比地球表面小
B
火星公转的周期比地球的长
C
火星公转的线速度比地球的大
D
火星公转的向心加速度比地球的大

题目答案

AB

答案解析

分析:

根据万有引力等于重力表示出重力加速度,再去进行比较.

研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力,列出等式再去进行比较.

解答:

解:A、根据万有引力等于重力得出:

G$\frac {Mm}{R}$=mg得:g=G$\frac {M}{R}$,根据火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,

计算得出火星表面的重力加速度约为地球表面的$\frac {2}{5}$,故A正确;

B、研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:

G$\frac {Mm}{R}$=m($\frac {2π}{T}$)_R得:T=2π$\sqrt {}$,M为太阳的质量,R为轨道半径.火星的轨道半径大于地球的轨道半径,

通过T的表达式发现公转轨道半径大的周期长,故B正确;

C、研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:

$\frac {GMm}{R}$=m$\frac {v}{R}$,得:v=$\sqrt {}$.M为太阳的质量,R为轨道半径.火星的轨道半径大于地球的轨道半径,

通过v的表达式发现公转轨道半径大的线速度小,故C错误;

D、研究火星和地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力得出:

$\frac {GMm}{R}$=ma,得:a=G$\frac {M}{R}$.M为太阳的质量,R为轨道半径.火星的轨道半径大于地球的轨道半径,

通过a的表达式发现公转轨道半径大的向心加速度小,故D错误;

故选AB.

点评:

要比较一个物理量大小,我们应该把这个物理量先表示出来,在进行比较.

向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.

多选题

(多选)2013年4月将出现“火星合日”的天象“火星合日”是指火星、太阳、地球三者之间形成一条直线时,从地球的方位观察,火星位于太阳的正后方,火星被太阳完全遮蔽的现象,如图所示已知地球、火星绕太阳运行的方向相同,若把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆,火星绕太阳公转周期约等于地球公转周期的2倍,由此可知(  )

A
“火星合日”约每1年出现一次
B
“火星合日”约每2年出现一次
C
火星的公转半径约为地球公转半径的$\sqrt {4}$倍
D
火星的公转半径约为地球公转半径的8倍

题目答案

BC

答案解析

分析:

由圆周运动的规律可得出多长时间火星、地球及月球处在同一直线上;由万有引力充当向心力可知火星半径与地球半径的大小关系.

解答:

解:A、因火星的周期为地球周期的2倍,故地球转一周时,火星转动了半圈,故一年内不会出现“火星合日”现象;只有等火星转动一圈时才会同时出现在同一直线上,故约2年出现一次,故A错误,B正确;

C、由G$\frac {Mm}{R}$=m$\frac {4π_R}{T}$可知,R=$\sqrt {}$,故半径R与$\sqrt {}$成比,故火星的公转半径约为地球公转半径的$\sqrt {4}$倍;故C正确,D错误;

故选:BC.

点评:

行星绕太阳运动与卫星绕地球运动的模型相似:旋转天体绕中心天体做匀速圆周运动,中心天体对旋转天体的万有引力提供旋转天体的向心力.本题关键抓住万有引力提供向心力,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论.

多选题

(多选)从地球表面向火星发射火星探测器,设地球和火星都在同一平面上绕太阳做圆周运动,地球轨道半径为R_0,火星轨道半径R_m为1.5R_0,发射过程可分为两步进行:第一步,在地球表面用火箭对探测器进行加速,使之获得足够的动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星;第二步是在适当时刻点燃与探测器连在一起的火箭发动机,在短时间内对探测器沿原方向加速使其速度数值增加到适当值,从而使得探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两端相切的半个椭圆,正好射到火星上,如图所示.已知地球绕太阳公转周期为一年,万有引力常量为G,则(  )

A
太阳一定位于探测器椭圆轨道的一个焦点上
B
可求出火星绕太阳的运转周期为$\sqrt {}$年
C
可计算出太阳的质量
D
探测器从地球上的发射速度为第一宇宙速度

题目答案

ABC

答案解析

分析:

A、根据开普勒第一定律,探测器成为绕太阳运行的人造行星,则太阳一定位于探测器椭圆轨道的一个焦点上.

B、根据开普勒第三定律有($\frac {T_m}{T}$)_=($\frac {R_m}{R}$)_,根据题目数据,可求出火星绕太阳的运转周期T_m.

C、根据万有引力提供向心力G$\frac {Mm}{R_0}$=m($\frac {2π}{T}$)_R_0,已知地球的公转周期T_0为1年和轨道半径R_0,则可以求出太阳的质量M.

D、探测器要成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,其发射速度必定大于第二宇宙速度.

解答:

解:A、探测器脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,根据开普勒第一定律,太阳一定位于探测器椭圆轨道的一个焦点上.故A正确.

B、根据开普勒第三定律$\frac {R}{T}$=K,所以($\frac {T_m}{T}$)_=($\frac {R_m}{R}$)_,解得T_m=$\sqrt {}$年,故B正确.

C、根据万有引力提供向心力G$\frac {Mm}{R_0}$=m($\frac {2π}{T}$)_R_0,已知地球的轨道半径R_0和周期T_0(周期为1年),则可以求出太阳的质量M,故C正确.

D、探测器要获得足够的动能,从而脱离地球引力作用成为一个沿地球轨道绕太阳运行的人造行星,其发射速度必定大于第二宇宙速度.故D错误.

故选ABC.

点评:

了解第一宇宙速度和第二宇宙速度的基本含义.通过物理规律把进行比较的物理量表示出来,再通过已知的物理量关系求出问题是选择题中常见的方法.