2022届高中物理万有引力与航天必考考点训练

（每日一练）（文末附答案）2022届高中物理万有引力与航天必考考点训练

单选题

1、2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运

动，周期为T离地高度为方，已知地球半径为用万有引力常量为a则（）

A.卫星的运行速度为2TTRT

B.地球表面的重力加速度为里算

C.地球的质量为富

D.地球的第一宇宙速度为算厚

/yln

2、2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。

我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。已知火星的直径约为地球的50%.

质量约为地球的10%,请通过估算判断以下说法正确的是（）

A.火星表面的重力加速度小于9.8m/s2

B.“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力

C.探测器在火星表面附近的环绕速度大于7.9km/s

D.火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度

3、下列说法正确的是（）

A.伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量

B.根据表达式尸=G号可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大

C.在由开普勒第三定律得出的表达式左=上中，衣是一个与中心天体有关的常量

D.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力

4、宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力

作用.设四星系统中每个星体的质量均为处半径均为用四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点

上,已知引力常量为G关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（）

A.四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动

B.四颗星的轨道半径均为三

C.四颗星表面的重力加速度均为

D.四颗星的周期均为2/ra忆黑

5、目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变

小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是

（）

A.卫星的动能逐渐减少

B.由于地球引力做正功，引力势能一定增加

C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变

D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减少量

6、2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是首次在距离地面约400km的中国载人

2

空间站“天宫”上进行的太空授课活动。授课期间，航天员与地面课堂的师生进行了实时互动交流，则（）

A,在“天宫”中处于漂浮状态是因为没有受到地球引力

B.在“天宫”中处于完全失重状态，宇航员无法使用弹簧拉力器炼身体

C.“天宫”的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间

D.“天宫”绕地球周期约90分钟，在24小时内可以看到10多次日出日落

7、三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、

B相距最近，如图所示。已知地球自转周期为着，B的周期为&则下列说法正确的是（）

A.A加速可追上同一轨道上的C

B.经过时间左尹A、B相距最远

2（71一72）

C.A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度

D.A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等

多选题

8、航天飞机作为一种新型的多功能航天飞行器，集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身。假设一航天飞机在

完成某次维修任务后，在4点从圆形轨道I进入椭圆轨道II,如图所示.已知A点距地面的高度为2R（R为地球

半径），B点为轨道II上的近地点，轨道I上的周期为兀下列说法正确的是（）

3

轨道L——、、、.

A.该航天飞机在轨道I上经过4点时的加速度小于它在轨道II上经过4点时的加速度

B.在轨道II上从4点运动到B点的过程中，航天飞机的加速度一直变大

C.该航天飞机在轨道II上经过4点的速度大于经过B点的速度

D.航天飞机在轨道II上从4点运动到8点的时间为日T

9、如图所示，A为地球的同步卫星，B为近地卫星，虚线为各自的轨道，下列说法正确的是（）

A.A的加速度小于B的加速度

B.A的运行速度小于B的运行速度

C.B的周期可能大于24h

D.A的运行速度可能大于地球的第一宇宙速度

10、九重之际向天间，天宫掠影惊苍穹。“天宫”空间站中三名宇航员正环烧地球运行，与此同时，“天问”

探测器在环绕火星运行，假设它们的运行轨道都是圆轨道，地球与火星的质量之比为。，“天宫”与“天问”

的轨道半径之比为会关于“天宫”空间站与“天问”探测器说法正确的是（）

A.运行周期之比为后B.环绕速度之比为J

4

C,加速度之比足D.动能之比足

qq

填空题

11、如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知a、6、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步

卫星，贝IJ：卫星a的周期________卫星C的周期；卫星a的加速度_________卫星6的加速度。(选填“大于"、

“等于”或“小于”)

12、“嫦娥三号卫星”简称“嫦娥三号”，专家称“三号星”，是嫦娥绕月探月工程计划中嫦娥系列的第三颗

人造绕月探月卫星。若“三号星”在离月球表面距离为方的圆形轨道绕月球飞行，周期为九若已知地球中心

和月球中心距离为地球半径"的〃倍，月球半径区月球公转周期乙，引力常量公贝IJ：月球的质量为

；地球受月球的吸引力为0

13、第一宇宙速度的推导

(1)已知地球质量〃丝和半径其物体在地面附近绕地球的运动可视为________运动，提供物体运动

Gmm电„2IcinZ

所需的向心力，轨道半径r近似认为等于_________由干=碓，可得心、一。

KK\K

(2)已知地面附近的重力加速度g和地球半径兆由________=若得：昨闻。

(3)三个宇宙速度及含义

数值意义

第一宇

_______km/s物体在_______绕地球做匀速圆周运动的速度

宙速度

第二宇在地面附近发射飞行器使其克服_______引

_______km/s

宙速度力，永远离开地球的最小地面发射速度

第三宇在地面附近发射飞行器使其挣脱_______引力

_______km/s

宙速度束缚，飞到太阳系外的_______地面发射速度

5

2022届高中物理万有引力与航天_01C参考答案

1、答案：B

解析：

A.根据

2n

v=­r

得卫星的运行速度为

27r(R+/i)

v=-----------

T

故A错误；

C.卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设地球的质量为M卫星的运行速度为匕根据牛顿第

二定律有

GMmv2

=771--------

(R+/l)2------R+h

整理可得

47r2(R+/i)3

M=---------------

GT2

故C错误；

B.在地球表面，根据万有引力和重力的关系可得

GMm

卞二mg

解得

4兀2(R+/I)3

g=~―

6

故B正确；

D.在地球表面附近物体的重力等于物体受到的万有引力，设地球表面的重力加速度为名地球的第一宇宙速

度为V1,有

mg=m—

K

解得

27r(R+

R

故D错误。

故选Bo

2、答案：A

解析：

AB.探测器在星球表面受到重力等于万有引力

GMm

解得星球表面重力加速度

GM

9=铲

已知火星的直径约为地球的50%,质量约为地球的10%,地球的重力加速度

g地=9.8m/s2

则火星表面的重力加速度

0.12

9火=语9地＜9-8m/s

7

可得“祝融号”火星车在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力，故A正确，B错误；

CD.探测器在星球表面，绕星球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力

GMmv2

—=m—

R2R

得第一宇宙速度

探测器在地球表面飞行的速度即第一宇宙速度为7.9km/s,则探测器在火星表面附近的环绕速度即火星表面的

第一宇宙速度为

"火=J—x7.9km/s<7.9km/s

故CD错误。

故选A。

3、答案：C

解析：

A.牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测出了引力常量G.A错误；

B.万有引力表达式F=G亨，只适用于质点之间的相互作用，当r趋近于零时，万有引力定律不再适用，B

错误；

C.在由开普勒第三定律得出的表达式圣=上中，々是一个与中心天体有关的常量，C正确；

D.两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对作用力与反作用力，D错误。

故选C。

8

4、答案：B

解析：

AB.四星系统中任一颗星体均在其他三颗星体的万有引力作用下，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对

角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为号故A正确，B错误；

C.在星体表面，根据万有引力等于重力，可得

mm'

G-^~=mg

解得

Gm

9=铲

故C正确；

D,由万有引力定律和向心力公式得

Gm2y/2Gm24/y/2a

(V2a)2a2T22

故D正确.

此题选择错误选项，故选B。

5、答案：D

解析：

ABC.由于空气阻力做负功，卫星轨道半径变小，地球引力做正功，引力势能一定减少，动能增加，机械能减

少，故A、B、C错误；

9

D.根据动能定理，卫星动能增加，卫星克服阻力做的功小于地球引力做的正功，而地球弓I力做的正功等于引

力势能的减少量，所以卫星克服阻力做的功小于引力势能的减少量，故D正确。

故选D。

6、答案：D

解析：

A.在“天宫”中处于漂浮状态是因为地球引力完全提供做向心力而使得“天宫”中处于完全失重状态，故A

错误；

B.在“天宫”中处于完全失重状态，但弹力与引力无关，所以宇航员可以使用弹簧拉力器炼身体，故B错误；

C.第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度，所以“天宫”的运行速度小于第一宇宙速度，故C错误；

D.“天宫”绕地球周期约90分钟，即1.5h,则在24小时内可以看到日出日落次数为

24

nF=i6

故D正确。

故选D。

7、答案：B

解析：

A.卫星A加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星C,故A错误；

B.A、B两卫星由相距最近至相距最远时，圆周运动转过的角度相差”即

ujBt—u)At-n

其中

10

2n2n

以=币

解得经历的时间

中2

t=--------

2（n-T2）

故B正确；

C.根据万有引力提供向心力有

Mm

G——=ma

rz

得

GM

可知A、C向心加速度大小相等，且小于B的向心加速度，故C错误；

D.绕地球运动的卫星与地心连线在相同时间力内扫过的面积

S=|vGMr

可知A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积不等，故D错误。

故选:Bo

11

8、答案：BD

解析：

A.航天飞机在轨道I上经过A点时受到地球对它的万有引力与它在轨道II上经过4点时受到地球对它的万有引

力大小相等，根据牛顿第二定律可知，航天飞机在轨道I上经过A点时的加速度等于它在轨道II上经过A点时的

加速度，A错误；

B.航天飞机在椭圆轨道运动时，从远地点4运动到近地点B的过程，航天飞机离地心的距离越来越小，地球对

航天飞机的万有引力越来越大，故在轨道II上从4点运动到B点的过程中，航天飞机的加速度一直变大，B正确；

C.由开普勒行星定律可知，航天飞机在椭圆轨道运动时，从远地点4运动到近地点B的过程，航天飞机的速度

越来越大，故航天飞机在轨道II上经过A点的速度小于经过B点的速度，C错误；

D.由题意可知圆轨道I的轨道半径为3R,椭圆轨道II的轨道半长轴为2R,根据开普勒周期定律可得

(2R)3(3/?)

解得椭圆轨道U的周期为

=^-T

航天飞机在轨道II上从4点运动到6点的时间为

D正确；

故选BD0

9、答案：AB

解析：

12

根据

Mmv24/

G—丁=m—=m—z-r=ma

r2rT2

可得

_GM

r2

因A的轨道半径大于6的轨道半径，则A的加速度小于6的加速度；力的运行速度小于6的运行速度，小于地

球的第一宇宙速度；6的周期小于4的周期，小于24h；

故选AB。

10、答案：AB

解析：

A.根据

Mm4;r2

G—z-=m,T

r2T2

得

r3

丁=2个而

则

13

故A正确；

B.根据

Mmv2

G—z-=m—

rzr

得

GM

v=

r

则

GM地球

》天宫_Jr天宫「忖

“天问GM火星Jq

、r天问

故B正确；

C.根据

Mm

G-z-=ma

rz

得

M

a=G—

则

14

J地球

G-2

a天宫_r天宫_P_

a天问「M火星q2

Gp—

「天问

故C错误；

D.由于无法知道天宫和天问的质量之比，则无法比较动能，故D错误。

故选AB。

11、答案：等于小于