沪科版 高二（下） 第十三章 宇宙 (A卷）

一、单选题

1. 难度：简单

卡文迪许利用扭秤实验测量的物理量是（　　）

A.地球的半径

B.太阳的质量

C.地球到太阳的距离

D.万有引力常数

2. 难度：简单

牛顿发现的万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，在天体运动中起着决定性作用．万有引力定律告诉我们，两物体间的万有引力（　　）

A.与它们间的距离成正比

B.与它们间的距离成反比

C.与它们的质量乘积成正比

D.与它们的质量乘积成反比

3. 难度：简单

关于卡文迪许扭秤实验对物理学的贡献，下列说法中正确的是 （ ）

A.发现了万有引力的存在 B.解决了微小距离的测定问题

C.开创了用实验研究物理的科学方法 D.验证了万有引力定律的正确性

4. 难度：简单

牛顿提出太阳和行星间的引力后，为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同种力，也遵循这个规律，他进行了“月－地检验”．“月－地检验”所运用的知识是(　　)

A.开普勒三定律和牛顿第二定律

B.开普勒三定律和圆周运动知识

C.开普勒三定律和牛顿第三定律

D.牛顿第二定律和和圆周运动知识

5. 难度：中等

两个相距为的小物体，它们之间的万有引力为，保持质量不变，将它们间的距离增大到，那么它们之间万有引力的大小将变为

A. B. C. D.

二、多选题

6. 难度：简单

关于万有引力定律的表达式，下列说法正确的是（    ）

A.只适用于质量较大的天体，不适用于质量较小的物体

B.两物体之间的距离趋近于0时，万有引力趋近于无穷大

C.两物体之间的万有引力也遵守牛顿第三定律

D.卡文迪首先比较准确地测定了引力常量G的数值

7. 难度：简单

由于万有引力定律和库仑定律都满足平方反比定律，因此引力场和电场之间有许多相似的性质，在处理有关问题时可以将它们进行类比。例如电场中反映各点电场强弱的物理量是电场强度，其定义式为。在引力场中可以有一个类似的物理量用来反映各点引力场的强弱。设地球质量为M，半径为R，地球表面处重力加速度为g，引力常量为G。如果一个质量为m的物体位于距地心2R处的某点，则下列表达式中能反映该点引力场强弱的是（    ）

A. B. C. D.

三、单选题

8. 难度：简单

公元1543年，哥白尼临终前在病榻上为其毕生致力的著作《天体运行论》印出的第一本书签上了自己的姓名。这部书预示了地心宇宙论的终结。哥白尼提出行星绕太阳做匀速圆周运动，其运动的示意图如图所示。假设行星只受到太阳的引力，按照哥白尼上述的观点。则离太阳越近的行星（    ）

A.周期越小 B.线速度越小 C.角速度越小 D.加速度越小

9. 难度：简单

从开普勒第二定律，我们可以知道（ ）

A.行星绕日运动的轨道是椭圆

B.行星运动的速度是不变的

C.任意一点速度方向与太阳的连线时刻垂直

D.行星运动的速度在不同位置的快慢是不同的

10. 难度：中等

未来的星际航行中，宇航员长期处于完全失重状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示．当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力．为达到上述目的，下列说法正确的是

A.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大

B.旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小

C.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大

D.宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小

四、填空题

11. 难度：简单

（1）在__________发现万有引力定律100多年以后，英国的物理学家____________用如图实验装置测出了万有引力常量，不仅从实验上验证了万有引力定律的正确性，而且应用万有引力常量还可以测出地球的质量，他也因此被称为能测出地球质量的人。该实验运用___________方法，将一般物体间几乎可以忽略的引力显现出来并做定量测量。

（2）在如图实验装置中，下列哪项措施是为了测量极小的引力而采取的_________.

A.把实验装置放在恒温箱内

B.用镜尺法显示扭秤的偏转情况

C.使两小球m和m'的距离尽可能小些

D.使转动小球的质量尽可能大些

12. 难度：简单

两靠得较近的天体组成的系统成为双星，它们以两者连线上某点为圆心做匀速圆周运动，因而不至于由于引力作用而吸引在一起．设两天体的质量分别为和，则它们的轨道半径之比__________；速度之比__________．

13. 难度：中等

月球质量是地球质量的，月球半径是地球半径的，人造地球卫星的第一宇宙速度为。“嫦娥”月球探测器进入月球的近月轨道绕月飞行，在月球表面附近运行时的速度大小为___________；若在月球上，距月球表面56m高处，有一个质量为20kg的物体自由下落，它落到月球表面的时间为___________s

14. 难度：简单

银河系中大约有四分之一是双星。某双星由质量分别为M和m的星体和构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C作匀速圆周运动。则和的周期这之比__________；和的绕C点做圆周运动的半径分别为，则_______________

15. 难度：简单

宇宙是由空间、时间、物质和能量所构成的统一体，是一切空间和时间的总合。近数世纪以来，科学家根据现代物理学和天文学，建立了关于宇宙的现代科学理论，称为物理宇宙学。以被我们观测到的时空部分称为“可观测宇宙”、“可见宇宙”或“我们的宇宙"。宇宙大约是由4%的普通物质（包括我们人类和地球），23%的暗物质和73%的暗能量构成。

2011年萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当。里斯共同获得诺贝尔物理学奖。三人获奖的原因是他们“通过观测遥远超新星发现宇宙的加速膨胀”。如图所示为宇宙加速膨胀的模型，其中引力使宇宙收缩，暗能量（相当于排斥力）使宇宙膨胀。

根据你学过的知识回答下面的问题：

（1）萨尔，波尔马特、布莱恩，施密特以及亚当，里斯在观测遥远超新星时，使用的长度单位是：________

（2）关于宇宙加速膨胀的模型，下列观点中正确的是（______）

A.引力作用效果强    B.暗能量作用效果强

C.引力和暗能量作用效果相同       D.不能确定

16. 难度：中等

如图所示，银河系是由群星和弥漫物质集合成的一个庞大天体系统。银河系发光部分的直径约.，最大厚度约为，像一个中央突起四周扁平的旋转铁饼。银河系中有大约2000亿颗恒星，太阳只是银河系中的一颗普通恒星。恒星彼此之间相距很远。离太阳最近的比邻星也有之遥。

（1）是表示_________（选填“时间”、“温度”、“质量”、“密度”或“长度”）的单位。

（2）地面上的物质通常是以____________、_________、_______________三种状态存在的，太阳上的物质通常是以_______________态存在的

（3）若银河系发光部分的直径约，高约为.的圆柱体，测银河系的恒星密度约为____________颗/.

五、解答题

17. 难度：中等

开普勒1609年一1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律，其中第三定律的内容是：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的自然哲学的数学原理中．

请根据开普勒行星运动定律和牛顿运动定律等推导万有引力定律设行星绕太阳的运动可视为匀速圆周运动；

牛顿通过“月地检验”进一步说明了万有引力定律的正确性，请简述一下如何进行“月地检验”？

18. 难度：中等

牛顿认为公式中的引力常数G是普适常数，不受物体的形状、大小、地点和温度等因素影响，引力常数的准确测定对验证万有引力定律将提供直接的证据。英国物理学家卡文迪许（H.Cavendish1731-1810）根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法，采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数。扭秤的主要部分是一个轻而坚固的T形架，倒挂在一根金属丝的下端。T形架水平部分的两端各装一个质量是的小球，T形架的竖直部分装一面小平面镜M，它能把射来的光线反射到刻度尺上，这样就能比较精确地测量金属丝地扭转。实验时，把两个质量都是地大球放在如图所示的位置，它们跟小球的距离相等。由于受到的吸引，T形架受到力矩作用而转动，使金属丝发生扭转，产生相反的扭转力矩，阻碍T形架转动。当这两个力矩平衡时，T形架停下来不动。这时金属丝扭转的角度可以从小镜M反射的光点在刻度尺上移动的距离求出，再根据金属丝的扭转力矩跟扭转角度的关系，就可以算出这时的扭转力矩，进而求得与的引力F。

（1）若已知小球的质量，大球质量，两球心间的距离，请据引力常量G的标准值求出两球间万有引力F的大小。（保留三位有效数字）

（2）卡文迪许把自己的实验说成是“称量地球的质量”，若不考虑地球自转的影响，地面上的物体所受重力等于地球对物体的引力，请用地球表面的重力加速度g、地球的半径R和引力常量G，推导表示出地球的质量M.

19. 难度：中等

2013年12月2日凌晨发射的嫦娥三号是中国第一个地外软着陆探测器和巡视器（月球车）。嫦娥三号软着陆完全要依靠自动控制，这一阶段地面测控基本已经“无能为力”。探测器从距月面处实施动力下降，相对速度将从逐渐减为0，月球重力加速度取，结果保留两位有效数字。

（1）若嫦娥三号软着陆过程可看成匀变速直线运动，求加速度的大小和方向；

（2）为了避免扰动月尘，嫦娥三号在距离月球5m左右的高度关闭反推力发动机，进行自由落体运动，嫦娥三号刚到月球时的速度最少是多少？