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1 (每日一练每日一练)()(文末附答案文末附答案)人教版人教版 20222022 年高中物理万有引力与航天重点归纳笔年高中物理万有引力与航天重点归纳笔记记 单选题 1、下列有关天体运动的说法正确的是（）A绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越小 B在月球绕地球运动中，32=中的T表示月球自转的周期 C对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 D若地球绕太阳运动的轨道半长轴为1，周期为1，月球绕地球运动轨道的半长轴为2，周期为2，则根据开普勒第三定律有：1312=2322 2、由于通信和广播方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这此卫星的（）A质量可以不同 B轨道半径可以不同 C轨道平面可以不同 D速度可以不同 3、北京时间 2021 年 10 月 16 日，我国长征二号F运载火箭搭载神舟十三号载人飞船顺利升空，11 月 8 日两名航天员圆满完成出舱活动全部既定任务。如图为三舱做匀速圆周运动的在轨简图，已知三舱飞行周期为T，地球半径为1，轨道舱的质量为m，距离地面的高度为2，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A返回舱和轨道舱对接时各自受力平衡 2 B长征二号F运载火箭需要把神舟十三号载人飞船加速到第二宇宙速度，然后停止加速 C三舱在轨运行的速度大小为=22 D由已知数据可以求出地球的质量和密度 4、2019 年 12 月 27 日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征 5 号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道是超同步转移轨道，轨道是地球同步轨道，轨道是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道、轨道的远地点切于M点，轨道的近地点与轨道切于N点，下列说法正确的是（）A卫星在轨道上运行时速度大小不变 B从轨道进入轨道，卫星在M点需要减速 C从轨道进入轨道，卫星在N点需要减速 D在轨道上，卫星从 M 点到 N 点受到地球的引力对卫星做功为零 5、2019 年 12 月 27 日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征 5 号运载火箭成功发射，并用超同步转移轨道将实践二十号卫星入轨到地球同步轨道，变轨过程简化如图所示。轨道是超同步转移轨道，轨道是地球同步轨道，轨道是过渡轨道（椭圆的一部分），轨道、轨道的远地点切于M点，轨道的近地点与轨道切于N点，下列说法正确的是（）3 A卫星在轨道上运行时速度大小不变 B从轨道进入轨道，卫星在M点需要减速 C从轨道进入轨道，卫星在N点需要减速 D在轨道上，卫星从 M 点到 N 点受到地球的引力对卫星做功为零 6、天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX-3双星系统，如图所示，它由可见星 A 和不可见的暗星B 构成，两星视为质点，其质量分别为A和B。不考虑其他天体的影响，AB 围绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，引力常量为G，下列说法错误的是（）AA 和 B 两行星的角速度相同 B可见星 A 和暗星 B 的半径大小与其质量有关 C暗星 B 的速率与可见星 A 速率A的比值为A:B D可见星 A 和暗星 B 的线速度大小相等，方向相反 7、2021 年 11 月 5 日，我国用长征六号运载火箭，成功将广目地球科学发射升空。卫星顺利进入预定轨道 I，假设其轨道是圆形，并且介于地球同步轨道和地球之间，如图所示，下列说法正确的是（）4 A卫星在轨道 I 上运动的速度大于第一宇宙速度 B卫星在轨道 I 上运动的速度大于在轨道上运动的速度 C卫星在轨道 I 和轨道上运行的角速度相等 D卫星在轨道 I 上运行的周期大于 24 小时 多选题 8、如图所示，在 1687 年出版的自然哲学的数学原理中，牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。关于该情境，下列说法正确的有（）A当水平抛出的物体速度较小时，物体沿直线运动至地面 B如果在高山顶向上抛出物体，速度足够大时，物体将不会回到地球 C不断增大物体的初速度，物体在运动过程中受到的引力将不能视为恒力 D不断增大物体的初速度，直至使物体成为人造地球卫星，在此之前每次抛出物体的运动轨迹都是抛物线 9、引力波探测于 2017 年获得诺贝尔物理学奖。双星的运动是引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由5 P、Q 两颗星体组成，这两颗星绕它们连线上的某一点在二者之间万有引力作用下做匀速圆周运动，测得 P 星的周期为T，P、Q 两颗星之间的距离为l，P、Q 两颗星的轨道半径之差为 r（P 星的轨道半径大于 Q 星的轨道半径），引力常量为G，则（）AP、Q 两颗星的向心力大小相等 BP、Q 两颗星的线速度之差为22 CP、Q 两颗星的质量之差为4222 DP、Q 两颗星的质量之和为4222 10、如图所示，宇宙中一对年轻的双星，在距离地球 16 万光年的蜘蛛星云之中。该双星系统由两颗炽热又明亮的大质量恒星构成，二者围绕连接线上中间某个点旋转。通过观测发现，两颗恒星正在缓慢靠近。不计其他天体的影响，且两颗恒星的质量不变。则以下说法中正确的是（）A双星之间引力变大 B每颗星的加速度均变小 C双星系统周期逐渐变大 D双星系统转动的角速度变大 填空题 11、第一宇宙速度的推导（1）已知地球质量m地和半径R，物体在地面附近绕地球的运动可视为_运动，_提供物体运动所需的向心力，轨道半径r近似认为等于_，由地2=m2，可得v=地。6 （2）已知地面附近的重力加速度 g 和地球半径R，由_=m2得：v=。（3）三个宇宙速度及含义 数值 意义 第一宇宙速度 _km/s 物体在_绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度 _km/s 在地面附近发射飞行器使其克服_引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度 _km/s 在地面附近发射飞行器使其挣脱_引力束缚，飞到太阳系外的_地面发射速度 12、地球质量大约是月球质量的 81 倍，一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力和月球对它的引力大小相等时，该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为_ 7 人教版 2022 年高中物理万有引力与航天_00E 参考答案 1、答案：C 解析：A由开普勒第三定律可知，绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，公转的周期就越大。故 A 错误；B由开普勒第三定律可知，在月球绕地球运动中，32=中的T表示月球环绕地球的周期。故 B 错误；C由开普勒第二定律可知，对于任意一个行星，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。故 C 正确；D开普勒第三定律针对的是环绕同一中心的天体的行星间的关系。故 D 错误。故选 C。2、答案：A 解析：AB因为同步卫星要和地球自转同步，即这些卫星周期相同，根据万有引力提供向心力得 2=422 所以轨道半径必须固定，由上式可知，卫星质量与卫星的运动及周期无关，所以卫星质量可以不同，故 A 正确，B 错误；C地球同步轨道卫星只能定点在赤道上空，所以轨道平面相同，故 C 错误；D由 2=2 可知，同步卫星的速度大小相同，故 D 错误。故选 A。3、答案：D 8 解析：A返回舱和轨道舱对接时二者相对静止均做匀速圆周运动，并非处于受力平衡状态，A 错误；B第一宇宙速度为地球卫星的最小发射速度也是最大环绕速度，当卫星的速度达到第二宇宙速度时，人造卫星将脱离地球的束缚，B 错误；C三舱在轨飞行的速度大小为 =2(1+2)选项 C 错误；D设地球质量为M，地球密度为，由(1+2)2=422(1+2)得 =42(1+2)32 =4313=3(1+2)3213 D 正确。故选 D。4、答案：C 解析：A.轨道为椭圆轨道，根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道上运行时速度大小时刻改变，当从近地点向远地点运行时速度减小，反之则增大，故 A 错误；BC.从低轨道进入高轨道需要加速，反之需要减速，故从轨道进入轨道，卫星在M点需要加速，从轨道 9 进入轨道，卫星在N点需要减速，B 错误，C 正确；D.轨道为椭圆轨道，卫星在轨道上从M点到N点运行过程中，引力与运动方向夹角为锐角，引力做正功，故 D 错误。故选 C。5、答案：C 解析：A.轨道为椭圆轨道，根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道上运行时速度大小时刻改变，当从近地点向远地点运行时速度减小，反之则增大，故 A 错误；BC.从低轨道进入高轨道需要加速，反之需要减速，故从轨道进入轨道，卫星在M点需要加速，从轨道进入轨道，卫星在N点需要减速，B 错误，C 正确；D.轨道为椭圆轨道，卫星在轨道上从M点到N点运行过程中，引力与运动方向夹角为锐角，引力做正功，故 D 错误。故选 C。6、答案：D 解析：A由双星系统特点可知，两者角速度相同，故 A 正确；B因为两者之间的万有引力提供他们的向心力，即 AB2=AA2=BB2 所以 AB=BA 10 故 B 正确；CD因为双星系统可看成两星绕同一点同轴转动模型，故线速度满足 =所以 BA=BA=AB 故 C 正确，D 错误。故选 D。7、答案：B 解析：A由公式 2=2 解得 =由于轨道 I 的半径大于地球的半径，因此卫星在轨道 I 上运动的速度小于第一宇宙速度，A 错误；B轨道 I 的半径小于轨道的半径，因此卫星在轨道 I 上运动的速度大于在轨道上运动的速度，B 正确；C由公式 2=2 解得 11 =3 由于两轨道半径不相等，因此卫星在两轨道上运行的角速度不相等，C 错误；D由公式 2=422 解得 =23 可见卫星在轨道 I 上运行的周期小于在地球同步轨道上运行的周期即 24 小时，D 错误。故选 B。8、答案：BC 解析：A物体从高山上水平抛出，当速度较小时，做平抛运动（轨迹是曲线）至地面，故 A 错误；B如果在高山顶向上抛出物体，当物体的速度足够大，物体运动到离地球足够远的地方，地球引力为零，物体就不会回到地球上，故 B 正确；C不断增大物体的初速度，物体在运动过程中受到的引力方向在变化，不能视为恒力，故 C 正确；D当物体抛出初速度较小时，物体在空中运动时间短，不考虑引力方向变化，物体做平抛运动，轨迹是抛物线；当初速度较大时（成为人造卫星之前），物体在空中水平位移较大，引力方向在变化，物体的运动不是匀变速曲线运动，轨迹不是抛物线，故 D 错误。故选 BC。9、答案：AC 12 解析：A双星系统中的两颗星体靠相互间的万有引力提供向心力，故向心力大小相等，A 正确；B设P、Q两星的轨道半径分别为rP、rQ，由万有引力提供向心力，有 G2=mP422rP G2=mQ422rQ 又 rQ+rP=l rP-rQ=r 联立得 rP=+2，rQ=-2 由v=2得 vP=（+），vQ=（-）故 v=2 B 错误；C联立得 mQ=4222，mP=4222 所以 m=4222 13 C 正确；D联立得 G（+）2=422（rQ+rP）解得 mQ+mP=4232 D 错误。故选 AC。10、答案：AD 解析：A根据万有引力定律公式=122知，两颗恒星正在缓慢靠近，则双星之间引力变大，A 正确；B对1星，1=22，对2星，2=12，每颗星的加速度均变大，B 错误；C由双星系统的两颗星的周期相等，万有引力提供向心力，可以得到 42112=122 42222=122 1+2=整理得到 =23(1+2)知双星系统周期变小，C 错误；14 D由=2，知转动的角速度变大，D 正确。故选 AD。11、答案：匀速圆周 万有引力 地球半径R mg 7.9 地球附近 11.2 地球 16.7 太阳 最小 解析：略 12、答案：9:1 解析：设月球的质量为M，则地球的质量为 81M，飞行器的质量为m，飞行器距地心的距离为1，飞行器距月心的距离为2，由于地球对它的引力和月球对它的引力相等，根据万有引力定律得 8112=22 解得 12=91 故该飞行器距地心的距离与距月心的距离之比为9:1