高中物理 专题二 万有引力与航天（含解析）新人教版必修

系统掌握蕴含其中的马克思主义立场观点方法，要在系统学习、深刻领会、科学把握习近平教育思想上下功夫。精心组织开展学习宣传贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神知识问答活动。专题二 万有引力与航天重点名称重要指数重点1开普勒行星运动规律重点2万有引力及应用重点3万有引力的成就重点4天体运动重点5宇宙航行重点1：开普勒行星运动规律【要点解读】对开普勒行星运动定律的认识1从空间分布认识行星的轨道都是椭圆的，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图所示。2从速度大小认识如图所示，如果时间间隔相等，即t2t1t4t3，由开普勒第二定律，面积A等于面积B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率就越大。3对k的认识在图中，半长轴是AB间距的一半，不要认为a等于太阳到A点的距离；T是公转周期，不要误认为是自转周期 ，如地球的公转周期是一年，不是一天。【考向1】开普勒第二定律。【例题】【辽宁省锦州市2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆根据开普勒行星运动定律可知A火星绕太阳运行过程中，速率不变B地球靠近太阳的过程中，运行速率将减小C火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大D火星绕太阳运行一周的时间比地球的长【答案】D【解析】根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化故A错误；根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以地球靠近太阳的过程中，运行速率将增大，故B错误；根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等故C错误；根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故D正确；故选D考点：开普勒行星运动定律【名师点睛】该题以地球和火星为例子考查开普勒定律，正确理解开普勒的行星运动三定律是解答本题的关键，所以要熟记理解开普勒的行星运动三定律：第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。【考向2】开普勒第三定律。【例题】【湖南省衡阳市第一中学2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】行星绕太阳的运动轨道是圆形，那么它运行周期T的平方与轨道半径r的立方比为常数，这就是著名的开普勒第三定律该定律中常数的大小（）A只与行星的质量有关 B只与太阳的质量有关C与太阳和行星的质量有关 D与太阳的质量及行星的速度有关【答案】B【名师点睛】（1）开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星（或人造卫星）绕行星的运动。 （2）开普勒第二定律说的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律；开普勒第三定律说的是不同行星运动快慢的规律。重点2：万有引力及应用【要点解读】1对万有引力定律的理解（1）万有引力定律的四个特性普遍性。万有引力不仅存在于星球间，任何客观存在的有质量的物体之间都存在着这种相互吸引力。相互性。两个物体相互作用的引力是一对作用力和反作用力，它们大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。宏观性。在通常情况下万有引力非常小，只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间，它的存在才有实际的物理意义，故在分析地球表面物体受力时，不考虑其他物体对它的万有引力。特殊性。两个物体间的万有引力只与它们本身的质量有关，与它们之间的距离有关。而与所在空间的性质无关。（2）万有引力定律适用的条件严格地说，万有引力定律只适用于质点的相互作用。两个质量分布均匀的球体或球壳间的相互作用，也可用万有引力定律计算，其中r是两个球体或球壳的球心间的距离。如果两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可看成质点，公式可近似适用，其中r为两物体质心间的距离。2引力常量（1）1789年，英国物理学家卡文迪许用“扭秤实验”（如图所示）比较准确地测出了G的数值。标准值G6.672591011Nm2/kg2，通常取G6.671011Nm2/kg2。测定G值的意义：证明了万有引力的存在；使万有引力定律有了真正的实用价值。3重力与万有引力的关系（1）重力为地球引力的分力如图所示，设地球的质量为M，半径为R，A处物体的质量为m，物体受到地球的吸引力为F，方向指向地心O，由万有引力公式得FG。引力F可分解为F1、F2两个分力，其中F1为物体随地球自转做圆周运动的向心力Fn，F2就是物体的重力mg。（2）重力与纬度的关系。地面上物体的重力随纬度的升高而变大。赤道上：重力和向心力在一条直线上FFnmg，即GmR2mg，所以mgGmR2。地球两极处：向心力为零，所以mgFG。其他位置：重力是万有引力的一个分力，重力的大小mgG，重力的方向偏离地心。（3）重力与高度的关系。由于地球的自转角速度很小，故地球自转带来的影响很小，一般情况下认为在地面附近：mgG，若距离地面的高度为h，则mgG（R为地球半径，g为离地面h高度处的重力加速度）。所以距地面越高，物体的重力加速度越小，则物体所受的重力也越小。【考向1】物理学史。【例题】【江西省临川区第一中学2015-2016学年高一下学期期中考试物理试题】在科学发展史上，不少物理学家作出了重大贡献下列陈述中符合历史事实的是（ ）A通过逻辑推理亚里士多德认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快B牛顿发现了万有引力定律并第一次在实验室里利用放大的思想方法测出了万有引力常量C伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持D开普勒提出了日心说并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律【答案】C【解析】通过逻辑推理伽利略认为两个从同一高度自由落下的物体，重物体与轻物体下落一样快，选项A错误；牛顿发现了万有引力定律，卡位迪许第一次在实验室里利用放大的思想方法测出了万有引力常量，选项B错误；伽利略通过理想斜面实验，说明物体的运动不需要力来维持，选项C正确；哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星沿椭圆轨道运行的规律，选项D正确；故选C考点：物理学史【名师点睛】此题是对物理学发展史的考查；对课本上涉及到的物理学家的名字及其伟大贡献一定要熟练掌握；同时平时要多积累、对记忆，对物理学史的考查历来是考试的热点问题，必须要做到熟练掌握【考向2】万有引力的应用。【例题】【湖北省枣阳市第一中学高一年级2015-2016学年度下学期期末考试物理试题】在我国探月工程计划中，“嫦娥五号”将于几年后登月取样返回地球。当“嫦娥五号”离开绕月轨道飞回地球的过程中，地球和月球对它的引力和的大小变化情况是（ ）A增大，减小 B减小，增大C和均增大 D和均减小【答案】A考点：万有引力定律的应用【名师点睛】解决本题的关键是知道万有引力的大小与两物体质量的乘积成正比与距离的二次方成反比。【考向3】万有引力与重力的区别。【例题】某星球“一天”的时间T6h，用弹簧测力计在星球的“赤道”上比在“两极”处测同一物体的重力时读数小10%，设想该星球自转的角速度加快，使赤道上的 物体会自动飘起来，这时星球的“一天”是多少小时？【答案】1.9h【解析】设该物体在星球的“赤道”上时重力为G1，在两极处时重力为G2。在“赤道”上GG1m2R在“两极”处GG2依题意得G2G10.1G2设该星球自转的角速度增大到x时，赤道上的物体自动飘起来，这里的自动飘起来是指星球表面与物体间没有相互作用力，物体受到的万有引力全部提供其随星球自转所需的向心力，则有GmR又x，由得Txh1.9h，即赤道上的物体自动飘起来时，这时星球的“一天”是1.9h。【名师点睛】 （1）物体随地球自转需要的向心力很小，一般情况下，重力约等于万有引力，即mgG。（2）在地球表面，重力加速度随地理纬度的升高而增大；在地球上空，重力加速度随距地面高度的增加而减小。重点3：万有引力的成就【要点解读】天体质量和密度的求解【考向1】天体的质量。【例题】经天文学家观察，太阳在绕着银河系中心（银心）的圆形轨道上运行，这个轨道半径约为3104光年（约等于2.81020m），转动一周的周期约为2亿年（约等于6.31015s）。太阳做圆周运动的向心力是来自位于它轨道内侧的大量星体的引力，可以把这些星体的全部质量看做集中在银河系中心来处理问题（G6.671011Nm2/kg2）用给出的数据来计算太阳轨道内侧这些星体的总质量。【答案】3.31041kg【考向2】天体的密度。【例题】【辽宁省沈阳市第二中学2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】地球半径为R，在距球心r处（rR）有一同步卫星.另有一半径为2R的星球A，在距球心3r处也有一同步卫星，它的周期是48h，那么A星球平均密度与地球平均密度的比值为（ ）A932 B38 C2732 D2716【答案】C【名师点睛】（1）利用万有引力提供向心力的方法只能求解中心天体的质量，而不能求出做圆周运动的行星或卫星的质量。 （2）要注意R、r的区分。R指中心天体的半径，r指行星或卫星的轨道半径。重点4：天体运动【要点解读】天体运动的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系（1）线速度v：由Gm得v，可见，r越大，v越小；r越小，v越大。（2）角速度：由Gm2r得，可见，r越大，越小；r越小，越大。（3）周期T：由Gm（）2r得T2，可见，r越大，T越大；r越小，T越小。（4）向心加速度an：由Gman得an，可见，r越大，an越小；r越小，an越大。以上结论可总结为“一定四定，越远越慢”【考向1】中心天体相同。【例题】【辽宁省锦州市2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】在圆轨道上运动的质量为m 的人造地球卫星，它们到地面的距离等于地球半径R，地面上的重力加速度为g，则A卫星运动的速度为 B卫星运动的周期为C卫星运动的加速度为D卫星的动能为【答案】BD考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题关键根据人造卫星的万有引力充当向心力以及地球表面物体的重力等于万有引力列两个方程求解；注意黄金代换式子的应用【考向2】中心天体不同。【例题】【江苏省淮安市2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】如图所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，以下说法正确的是 A甲的运行周期比乙的大 B甲的运行周期比乙的小C甲的向心加速度比乙的大 D甲的向心加速度比乙的小【答案】AD【解析】卫星由万有引力提供向心力有： ，则得：，可见，中心天体的质量M越小，a越小，T越大，所以得：甲的向心加速度比乙小，而甲的周期比乙大，故AD正确，BC错误故选AD。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题是万有引力定律的应用问题；解题时要建立清晰的物理模型，利用万有引力等于向心力列式进行分析；比较简单。应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件，如地球公转一周时间是365天，自转一周是24小时，其表面的重力加速度约为9.8m/s2等。重点5：宇宙航行【要点解读】1.宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）大小：由Gm得：v17.9km/s或由mgm得：v17.9km/s。物理意义：第一宇宙速度也叫做地面附近的环绕速度，是使人造卫星能绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动时的最大运行速度；也可理解为紧贴地面的运行速度。（2）第二宇宙速度（脱离速度）大小：v211.2km/s物理意义：卫星脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度。（3）第三宇宙速度（逃逸速度）大小：v316.7km/s物理意义：卫星脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度。2.人造地球卫星（1）卫星的轨道卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道。卫星绕地球沿椭圆轨道运行时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律。卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必须是卫星圆轨道的圆心。三类人造地球卫星轨道：A赤道轨道，卫星轨道在赤道所在平面上，卫星始终处于赤道上方；B极地轨道，卫星轨道平面与赤道平面垂直，卫星经过两极上空；C一般轨道，卫星轨道和赤道成一定角度。如图所示。3人造卫星问题的分析思路（1）卫星的动力学规律由万有引力提供向心力Gma向mm2rm（2）卫星的各物理量随轨道半径变化的规律4地球同步卫星特点（1）周期一定：它的运动周期等于地球自转的周期T24h。（2）角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度。（3）轨道一定：所有同步卫星的轨道半径都相同，即同步卫星都在同一轨道上随地球做匀速圆周运动，其轨道离地面的高度约为3.59104km。（4）环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，约为3.08km/s。（5）向心加速度大小一定：所有同步卫星由于到地心距离相同，所以，它们绕地球运动的向心加速度大小都相同，约为0.23m/s2。【考向1】卫星运动。【例题】【湖南省衡阳市第一中学2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】如图所示，可看成质点的a、b、c是在地球大气层外圆轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度Cb、c的角速度大小相等，且大于a的角速度Dc只要加速就可以追上b 【答案】B【解析】根据万有引力提供圆周运动向心力可得线速度知，卫星b、c半径大小相等且大于卫星a的半径故线速度大小相等且小于a的线速度，所以A错误；根据万有引力提供圆周运动向心力可得向心加速度知半径大的向心加速度小，故B正确；根据万有引力提供圆周运动向心力可得 ，知半径大的角速度小，故C错误；卫星在轨道上加速或减速将改变圆周运动所需向心力，而提供向心力的万有引力保持不变，故卫星在轨道上加速或减速时卫星将做离心运动或近心运动而改变轨道高度，故不能追上或等候同一轨道上的卫星，故D错误故选B.考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题主要抓住万有引力提供圆周运动向心力并由此根据半径关系判定描述圆周运动物理量的大小关系，掌握卫星在轨道上加速或减速会引起轨道高度的变化，这是正确解决本题的关键。【考向2】同步人造卫星。【例题】【北京市东城区2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】关于地球的同步卫星，下列说法正确的是A同步卫星的轨道和北京所在纬度圈共面B同步卫星的轨道必须和地球赤道共面C所有同步卫星距离地面的高度不一定相同D所有同步卫星的质量一定相同【答案】B考点：同步卫星【名师点睛】解决本题的关键掌握同步卫星的特点：同步卫星定轨道（在赤道上方），定周期（与地球的自转周期相同），定速率、定高度。所有同步卫星的周期T、轨道半径r、环绕速度v、角速度及向心加速度a的大小均相同。所有国家发射的同步卫星的轨道都与赤道为同心圆，它们都在同一轨道上运动且都相对静止。难点名称难度指数难点1双星及多星难点2变轨问题及综合问题难点1：双星及多星【要点解读】对于双星问题要注意：（1）两星所需的向心力由两星球间万有引力提供，两星球做圆周运动的向心力大小相等。（2）两星球绕两星球间的连线上某点做圆周运动的角速度和周期的大小相等。（3）两星球绕转动中心的半径之和与两星球间的距离L相等，L。【考向1】双星系统。【例题】【重庆市第八中学2015-2016学年高一下学期期末测试物理试题】两个质量不同的天体构成双星系统，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，下列说法正确的是A质量小的天体角速度较大 B质量大的天体线速度较大C两个天体的向心力大小相等 D若在圆心处放一个质点，它受到的合力为零【答案】C考点：考查万有引力定律及其应用；向心力【名师点睛】本题是双星问题，与卫星绕地球运动模型不同，两颗星都绕同一圆心做匀速圆周运动，关键抓住条件：角速度相同【考向2】多星系统。【例题】【江苏省扬州中学2015-2016学年高一下学期3月月考物理试题】宇宙间存在一些离其它恒星较远的三星系统，其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为L，忽略其它星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，则 A当质量m变为原来的2倍，距离L也变为原来的2倍时，周期变为原来的2倍B当质量m变为原来的2倍，距离L也变为原来的2倍时，线速度变为原来的2倍C该三星系统运动的周期跟两星间距离L无关，只与星的质量m有关D该三星系统运动的周期跟星的质量m无关，只与两星间距离L有关【答案】A考点：万有引力定律在天体运动中的应用。【名师点睛】先写出任意两个星星之间的万有引力，求每一颗星星受到的合力，该合力提供它们的向心力然后用R表达出它们的轨道半径，最后写出用周期和线速度表达的向心力的公式，整理即可的出结果。难点2：变轨问题及天体运动的综合问题。难点详解：1卫星稳定运行时所受万有引力等于做匀速圆周运动所需的向心力，满足公式。2当卫星由于某种原因速度突然改变时，万有引力不在等于所需向心力，卫星将变轨。（1）当速度增大时，所需向心力增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来轨道，轨道半径变大，卫星进入新的轨道运行，运动速度要减小，但重力势能、机械能均增加。（2）速度减小时，向心力减小，即万有引力大于卫星所需向心力，卫星做向心运动，同样脱离原来的圆轨道。轨道半径变小，进入新轨道运行的速度将增大，但重力势能、机械能均减小。【考向1】变轨问题。【例题】【重庆市第八中学2015-2016学年高一下学期期末测试物理试题】我国成功实施了“神舟七号”载人航天飞机并实现了航天员首次出舱飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343km处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343km的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟下列判断正确的是（）A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都不受重力C飞船在此圆轨道上运动的角速度小于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大小等于变轨后沿圆轨道运动的加速度大小【答案】D【名师点睛】卫星在圆轨道上运动时万有引力完全提供圆周运动向心力，掌握卫星的变轨原理是正确解题的关键【考向2】天体运动的综合问题【例题】【2014重庆卷】如图为“嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月球高度为处悬停（速度为0，远小于月球半径）；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为处的速度为，此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面.已知探测器总质量为（不包括燃料），地球和月球的半径比为，质量比为，地球表面附近的重力加速度为，求：（1）月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；（2）从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。【答案】（1），；（2）有解得：【名师点睛】这类题考查万有引力和航天与其他部分内容的综合分析能力，关键要找到两部分知识间的关系，它们间相关的量为重力加速度。故应先求解重力加速度。1【河北省石家庄市第一中学2015-2016学年高一下学期期末考试】宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船做圆周运动的向心加速度大小为A0 B C D 2【湖南省东部六校（醴陵一中、浏阳市一中、湘潭县一中、攸县一中、株洲市八中、株洲市二中）2015-2016学年高一下学期期中联考物理试题】一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为v。假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N。已知引力常量为G，则这颗行星的质量为 （）A B C D3【安徽省安徽师范大学附属中学2015-2016学年高一下学期期中考试物理试题】嫦娥二号卫星已成功发射，这次发射的卫星直接进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道后直接奔月。当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，又不会撞上月球，并由此进入近月点100公里、周期12小时的椭圆轨道a。再经过两次轨道调整，进入100公里的近月圆轨道b。轨道a和b相切于P点，如右图所示。下列说法正确的是（ ） A嫦娥二号卫星的发射速度大于11.2 km/sB嫦娥二号卫星的发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/sC嫦娥二号卫星在a、b轨道经过P点的速度相同D嫦娥二号卫星在a、b轨道经过P点的加速度相同4【北京市东城区2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，运动速率之比为vA：vB=2：1，则轨道半径之比为ARARB21 BRARB12CRARB41 DRARB145【湖北省枣阳市第一中学高一年级2015-2016学年度下学期期末考试物理试题】已知引力常数G与下列哪些数据，可以计算出地球密度（ ）A地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离B月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径C人造地球卫星在地面附近绕行运行周期D若不考虑地球自转，已知地球半径和重力加速度6【湖南师范大学附属中学2015-2016学年高一下学期期末考试物理试题】地球同步卫星离地心的距离为r，环绕速度为v1，加速度大小为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度大小为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列关系正确的是A BC D7【河北省邯郸市第一中学2015-2016学年高一下学期期中考试】有a、c、四颗地球卫星，还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，是近地轨道卫星，是地球同步卫星，d是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则 Aa的向心加速度等于地球表面处的重力加速度B在相同时间内b转过的弧长最长C在4小时内转过的圆心角是/6Dd的运动周期有可能是20小时8【湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2015-2016学年高一下学期期中考试物理试题】两颗靠得很近的天体称为双星，它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力吸引到相撞，以下说法中正确的是A它们做圆周运动的角速度与它们的总质量成反比 B它们做圆周运动的线速度大小与它们的质量成正比C它们做圆周运动的半径与各自质量的乘积相等D它们做圆周运动的半径与各自线速度大小的乘积相等9【天津市静海县第一中学、宝坻区第一中学等四校2015-2016学年高一下学期期末联考物理试题】人造地球卫星A和B，它们的质量之比为mA：mB=1:2，它们的轨道半径之比为2:1，则下面的结论中正确的是（ ）A它们受到地球的引力比为FA：FB=1:1 B它们运行速度大小之比为B它们运行角速度之比为 D 它们运行周期之比为10【湖北市宜昌市夷陵中学2015-2016学年高一3月月考物理试题】关于地球同步卫星，下列说法正确的是（ ）A它可以定位在夷陵中学的正上空B地球同步卫星的角速度虽被确定，但高度和线速度可以选择，高度增加，线速度减小，高度降低，线速度增大C它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D它运行的线速度一定介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间11【辽宁省大连市辽宁师范大学附属中学2015-2016学年高一下学期第一次模块考试物理试题】015-2016学年】下列说法正确的是（ ）A卡文迪许在第谷的行星观测数据基础上发现了行星的运动规律B牛顿发现了万有引力定律并给出了万有引力常量的数值C行星运动的公式k， T表示行星运动的自转周期D地球同步卫星，不可以发射到北京上空12市静海一中2015-2016第二学期高一物理（3月）学生学业能力调研卷】一颗小行星环绕太阳作匀速圆周运动，其轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运转周期是 年。 1【答案】D【解析】飞船在距地面高度为h处，由万有引力等于重力得：解得：故选D考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题考查万有引力定律的应用，要能根据公式求解飞船做圆周运动的向心加速度，难度不大，属于基础题。2【答案】B考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】本题是卫星类型的问题，常常建立这样的模型：环绕天体绕中心天体做匀速圆周运动，由中心天体的万有引力提供向心力重力加速度g是联系星球表面宏观物体运动和天体运动的桥梁。3【答案】BD【解析】嫦娥二号仍绕地球运动，没有脱离地球的束缚，故其发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故A错误；第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，故发射嫦娥二号的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s，小于第二宇宙速度11.2km/s，故B正确；在椭圆轨道上经过P点时，卫星做离心运动，故在椭圆轨道上的P点卫星的速度大于在圆轨道上P点时的速度，故C错误；嫦娥二号在P点的加速度都由万有引力产生，故在同一点，不管卫星在哪个轨道其加速度都相同，故D正确故选BD.考点：宇宙速度；人造卫星【名师点睛】此题是对宇宙速度的考查；要知道第一宇宙速度是近地卫星绕行速度，第二宇宙速度是发射脱离地球束缚卫星的最小发射速度，卫星无动力飞行时只受万有引力作用；掌握卫星是通过做离心运动或近心运动实现轨道高度的变化。4【答案】D考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系；万有引力定律及其应用【名师点睛】本题考查了万有引力定律的应用，考查了求卫星的轨道半径之比，知道卫星绕地球做圆周运动万有引力提供向心力是解题的关键，应用万有引力公式与牛顿第二定律可以解题。5【答案】CD【解析】已知地球绕太阳运动的周期及地球离太阳的距离，根据万有引力提供向心力，列出等式： ，所以只能求出太阳的质量，故A错误；已知月球绕地球运行的周期及月球绕地球转的轨道半径，根据万有引力提供向心力，列出等式：，地球质量，可以求出地球质量，但不知道地球半径，故B错误；已知人造地球卫星在地面附近绕行运行周期，根据万有引力提供向心力，列出等式： ，地球质量根据密度定义得：，故C正确；已知地球半径和重力加速度，根据万有引力等于重力列出等式，根据密度定义得：，故D正确；故选CD。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】本题考查了万有引力定律在天体中的应用，解题的关键在于找出向心力的来源，并能列出等式，根据需要选择合适的式子求解物理量进行解题。6【答案】AD【解析】因为同步卫星的周期等于地球自转的周期，所以角速度相等，根据得，故A正确，B错误；根据万有引力提供向心力，解得，则，故D正确；C错误。考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】解决本题的关键知道同步卫星和随地球自转的物体角速度相等，同步卫星以及贴近地球表面运行的卫星靠万有引力提供向心力