第七章 万有引力与宇宙航行（练习）-2025-2026学年人教版高中物理必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行练习2025-2026学年人教版必

修第二册物理

一、选择题。

1、天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星

的最佳时间。已知日地距离为即，天王星和地球的公转周期分别为T和0,则

天王星与太阳的距离为（）

A・,R。B.屏C.*D,展

2、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直

径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在

地球上所受万有引力的（）

A.1B.1C.2倍D.4倍

3、下面说法中错误的是（）

A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道所发现的

C.天王星的运动轨道偏离是根据万有引力定律计算出来的，其原因是天王星受

到轨道外面其他行星的引力作用

D.冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

4、我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星，是我国北斗三号

系统第十七颗组网卫星，它是地球同步卫星，设地球自转角速度一定，下面关于

该卫星的说法正确的是（）

A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度

B.它沿着与赤道成一定角度的轨道运动

C.运行的轨道半径可以有不同的取值

D.如果需要可以发射到北京上空

5、如图所示，假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根1（）m长的管子，它们的长

度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是

（）

…匚

A.梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

B.管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来

C.两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖

D.所有这些都与观察者的运动情况有关

6,设地球的自隹角速度为coo,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,某人

造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为1•，且r<5R,飞行方向与地球的

自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它下

一次通过该建筑物正上方所需要的时间为（地球同步卫星轨道半径约为

6.6R）（）隐含：卫星已经比建筑物多走了一圈

7、绕地球做圆周运动的空间实验室所受到的引力提供向心力，空间实验室里的

物体都处于完全失重状态，则能完成的实验是（）

A.用天平测物体的质量

B.用弹簧测力计、刻度尺探究两个互成角度的力的合成规律

C.用弹簧测力计测物体的重力

D.求做自由落体运动物体的加速度

8、己知神舟飞船在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地

球的半径为R,引力常量为G.则下列说法正确的是（）

2JiR

A.飞船运行的线速度大小为〒

B.飞船运行的线速度小于第一宇宙速度

4n2

C.飞船的向心加速度大小为——了——

4冗2（D-Lk）3

D.地球表面的重力加速度大小为一国一

9、太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆形，各行星的半径、日

星距离和质量如下表所示：

行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距离

0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

/X10：1771

质量/X1024kg0.334.876.000.64190056986.8102

由表中所列数据可以估算天王星公转的周期最接近于（）

A.7000年B.85年C.20年D.10年

10、在离地面高度等于地球半径的地方，重力加速度的大小是地球表面处的

（）

A.4倍B.2倍C.1D.1

11、科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永

远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孳生兄弟”。

由以上信息我们可能推知（）

A.这颗行星的公转周期与地球相等

B.这颗行星的自转周期与地球相等

C.这颗行星质量等于地球的质量

D.这颗行星的密度等于地球的密度

12、关于宇宙速度的说法正确的是（）

A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度

B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度

C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度

二、填空与实验题。

13、开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星

的运动。“东方红一号“卫星是我国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫

星，由“长征一号”运载火箭送入近地点441km、远地点2368km的椭圆轨道，则

“东方红一号”卫星在近地点的速度（填“大于”、“等于”或“小于”）在

远地点的速度；已知地球同步卫星距地面高度为3.6xl0“km,周期为24h,地球视

为半径为6.4xlO、km的球体，则“东方红一号”卫星运行的周期为h(结

果保留一位有效数字)。

14、21世纪某年9月10日消息，美国宇航局开普勒望远镜最新探测到太阳系

之外最小的行星，它略比月球大一些，环绕主恒星运行一周大约13天.假设如

图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，则行星运动到A点时速度达

,运动到B点时速度达_________(填“最大”或“最小”).为了

探测M星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为门的圆轨

道上运动，周期为Ti,已知引力常量为G,则M星球的质量为.

三、计算题。

15、有一个名叫谷神的小行星，质量为m=1.00x1()21kg,它的轨道半径是地

球绕太阳运动轨道半径的2.77倍，求它绕太阳运动一周所需要的时间。

16、宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间3小球落回原

处；若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球

落回原处。(取地球表面重力加速度g=l()m/s2,空气阻力不计)

(1)求该星球表面附近的重力加速度gl

(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R星：R曲=1：4,求该星球的质量与地

球质量之比M限：Mito

17、木星的卫星之一叫“艾奥”，它上面的珞珈火山喷出的岩块初速度为18m/s

时，上升高度可达90m。已知“艾奥”的半径为R=1800km，忽略“艾奥”的

自转及岩块运动过程中受到稀薄气体的阻力，引力常量G=6.67Xl(fU

N-m2/kg2,求：(结果保留2位有效数字)

(1)“艾奥”的质量：

(2)“艾奥”的第一宇宙速度。

第七章万有引力与宇宙航行练习・2025-2026学年人教版（2019）必

修第二册物理

一、选择题。

1、天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星

的最佳时间。已知日地距离为仆,天王星和地球的公转周期分别为T和％,则

天王星与太阳的距离为（）

【答案】A

2、一名宇航员来到一个星球上，如果该星球的质量是地球质量的一半，它的直

径也是地球直径的一半，那么这名宇航员在该星球上所受的万有引力大小是他在

地球上所受万有引力的（）

A.1B.1C.2倍D.4倍

【答案】C

3、下面说法中错误的是（）

A.海王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

B.天王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

C.天王星的运动轨道偏离是根据万有引力定律计算出来的，其原因是天王星受

到轨道外面其他行星的引力作用

D.冥王星是人们依据万有引力定律计算出轨道而发现的

【答案】B

4、我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星，是我国北斗三号

系统第十七颗组网卫星，它是地球同步卫星，设地球自转角速度一定，下面关于

该卫星的说法正确的是（）

A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度

B.它沿着与赤道成一定帘度的轨道运动

C.运行的轨道半径可以有不同的取值

D.如果需要可以发射到北京上空

【答案】A

5、如图所示，假设一根10m长的梭镖以光速穿过一根10m长的管子，它们的长

度都是在静止状态下测量的。以下叙述中最好地描述了梭镖穿过管子情况的是

（）

匚

A.梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

B.管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来

C.两者都收缩，旦收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖

D.所有这些都与观察者的运动情况有关

【答案】D

6、设地球的自转角速度为30,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,某人

造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为r,且r<5R,飞行方向与地球的

自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它下

一次通过该建筑物正上方所需要的时间为（地球同步卫星轨道半径约为

6.6R）（）隐含：卫星已经比建筑物多走了一-圈

A2兀（A/？F

△-IJ3-2n

5蕾D-^—

【答案】D

7、绕地球做圆周运动的空间实验室所受到的引力提供向心力，空间实验室里的

物体都处于完全失重状态，则能完成的实验是（）

A.用天平测物体的质量

B.用弹簧测力计、刻度尺探究两个互成角度的力的合成规律

C.用弹簧测力计测物体的重力

D.求做自由落体运动物体的加速度

【答案】B

8、已知神舟飞船在离地球表面h高处的轨道上做周期为T的匀速圆周运动，地

球的半径为R,引力常量为G.则下列说法正确的是()

2JiR

A.飞船运行的线速度大小为〒

B.飞船运行的线速度小于第一宇宙速度

4Ji2(R+h)

C.飞船的向心加速度大小为——平——

4n2(R+h)3

D.地球表面的重力加速度大小为一言一

【答案】B

9、太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆形，各行星的半径、日

星距离和质量如下表所示：

行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星

日星距离

0.581.081.502.287.7814.2928.7145.04

/XlO11^

质量/X1024kg().334.876.000.6419(X)56986.8102

由表中所列数据可以估算天王星公转的周期最接近于()

A.7000年B.85年C.20年D.1()年

【答案】B

10、在离地而高度等于地球半径的地方，重力加速度的大小是地球表面处的

()

A.4倍B.2倍C.1D.1

【答案】D

11、科学家们推测，太阳系的第十颗行星就在地球的轨道上，从地球上看，它永

远在太阳的背面，人类一直未能发现它，可以说是“隐居”着的地球的“孳生兄弟”。

由以上信息我们可能推知（）

A.这颗行星的公转周期与地球相等

B.这颗行星的自转周期与地球相等

C.这颗行星质量等于地球的质量

D.这颗行星的密度等于地球的密度

【答案】A

12、关于宇宙速度的说法正确的是（）

A.第一宇宙速度是人造地球卫星运行时的最大速度

B.第一宇宙速度是地球同步卫星的发射速度

C.人造地球卫星运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

D.第三宇宙速度是物体逃离地球的最小速度

【答案】A

二、填空与实验题。

13、开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星

的运动。“东方红一号“卫星是我国于1970年4月24日发射的第一颗人造地球卫

星，由“长征一号”运载火箭送入近地点441km、远地点2368km的椭圆轨道，则

“东方红一号”卫星在近地点的速度___________（填“大于”、“等于”或“小于”）在

远地点的速度；己知地球同步卫星距地面高度为3.6xl0“km,周期为24h,地球视

为半径为6.4xl（）3km的球体，则“东方红一号”卫星运行的周期为h（结

果保留一位有效数字）。

【答案】大于2

14、21世纪某年9月10日消息，美国宇航局开普勒望远镜最新探测到太阳系

之外最小的行星，它略比月球大-一些，环绕主恒星运行一周大约13天,假设如

图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，则行星运动到A点时速度达

,运动到B点时速度达_________（填“最大”或“最小”）.为了

探测M星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为门的圆轨

道上运动，周期为Ti,已知引力常量为G,则M星球的质量为.

三、计算题。

15、有一个名叫谷神的小行星，质量为m=1.00x1021kg,它的轨道半径定地

球绕太阳运动软道半径的2.77倍，求它绕太阳运动一周所需要的时间。

【答案】4.61年

【解析】假设地球绕太阳运动的轨道半径为R。，则谷神绕太阳运动的轨道半径

为R=2.77Ro。

已知地球绕太阳运动的周期为To=l年。

依据%=k可得：对地球绕太阳运动有：器=1<

D3

对谷神绕太阳运动有：Y2=k

联立上述两式解得：T=\焉To。

将R=2.77Ro代入上式解得：T=隹方To。

所以，谷神绕太阳一周所用时间为：

T=72.77To=4.61年

16、宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间3小球落回原

处：若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t小球

落回原处。(取地球表面重力加速度g=10m/s2,空气阻力不计)

(1)求该星球表面附近的重力加速度gl

(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R星：R也=1：4,求该星球的质量与地

球质量之比Miu：M地。

【答案】⑴2m/s2(2扁

【解析】(I)设竖直上他小球初速度为v。，则

vo=|gt=|gfX5t,所