专题07 万有引力与宇宙航行-【好题汇编】备战2025年高中学业水平合格考物理真题分类汇编（江苏专用）

专题07 万有引力与宇宙航行 考点01：万有引力及其应用 1．（2020·江苏）在物理学史上，提出万有引力定律的科学家是 A．焦耳 B．牛顿 C．开普勒 D．伽利略 2．（2022·江苏）质量相等的甲、乙两卫星分别环绕地球做匀速圆周运动，已知甲、乙的轨道半径之比为，则地球对甲、乙的万有引力大小之比为（    ） A． B． C． D． 3．（2021·江苏）地球在公转轨道的近日点和远日点的加速度（　　） A．大小相同，方向相同 B．大小不同，方向相同 C．大小相同，方向不同 D．大小不同，方向不同 4．（2021·江苏）假设地球的质量为m，半径为R。质量为M的木星离地心的距离为nR时，则木地之间的万有引力为（　　） A．G B．G C．G D．G 5．（2023·江苏）神舟十三号载人飞船在空中沿椭圆轨道运行，从近地点向远地点运动的过程中，地球对它的对它的引力（　　） A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．不变 D．无法确定 6．（2022·江苏）两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（　　） A．9F B．3F C．F/3 D．F/9 7．（2021·江苏）哈雷彗星绕日运行的轨道为椭圆，近日距离为8800万公里，远日距离为53亿公里，公转周期为76年。若哈雷彗星在近日点受到太阳的万有引力为，在远日点受到太阳的万有引力为.则（　　） A． B． C． D．不能确定和的大小关系 8．（2021·江苏）要使相距较远的两物体间的万有引力增加到原来的4倍，下列办法不可行的是（　　） A．使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变 B．使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变 C．使两物体间的距离增为原来的，质量不变 D．使两物体间的距离和质量都减少原来的 9．（2020·江苏）11月13日，长征六号运载火箭在太原卫星发射中心实施“一箭五星”发射，将5颗“宁夏一号”卫星准确送入预定轨道，发射任务取得圆满成功．假设某颗卫星在离地面高为h的圆轨道上绕地球运动，地球的质量为M、半径为R，卫星的质量为m．则卫星受到地球的引力为 A． B． C． D． 10．（2017·江苏）土星的两颗卫星“土卫十”和“土卫十一”环绕土星做圆周运动，它们的质量之比约为3.6 : 1，轨道半径近似相等，则土星对“土卫十”和“土卫十一”的万有引力之比约为（　　） A．1 : 3.6 B．3.6 : 1 C．:1 D．13 : 1 考点02：宇宙航行 1．（2023·江苏）关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（　　） A．它是人造卫星绕地球做圆周运动的最小速度 B．它是能成为人造卫星的最小发射速度 C．它的大小是7.9m/s D．它的大小是11.2km/s 2．（2022·江苏）中国天宫空间站已建成，其轨道离地面高度约为，已知地球同步卫星轨道离地面高度约为，将两者绕地球的运动均视为匀速圆周运动，则（　　） A．空间站绕地球运动一周的时间大于 B．空间站绕地球运动的线速度一定小于 C．空间站绕地球运动的角速度小于同步卫星的角速度 D．空间站绕地球运动的向心加速度大小小于同步卫星的向心加速度大小 3．（2023·江苏）北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，则对其描述正确的是（　　） A．该卫星可经过江苏省扬州市上空 B．其运行周期比地球自转周期大 C．其角速度等于地球自转角速度 D．可停留在离地任意高度处 4．（2019·江苏）我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有同步卫星，关于同步卫星下列说法中正确的是（　　） A．同步卫星处于平衡状态 B．同步卫星的线速度是不变的 C．同步卫星的高度是一定的 D．线速度应大于第一宇宙速度 5．（2021·江苏）2021年10月16日“神舟十三号”载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，执行此次航天任务的三名宇航员将在轨驻留六个月。空间站和同步卫星轨道的示意图如图所示，已知同步卫星的周期为，地球表面重力加速度为，第一宇宙速度为，下面对空间站的运动描述正确的是（　　） A．周期大于 B．速度大于 C．角速度小于 D．加速度小于 6．（2019·江苏）2008年9月27日，我国航天员翟志刚打开神舟七号载人飞船轨道舱舱门，首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹，如果轨道舱按照半径为 r 的圆形轨道运行，万有引力常量为 G 地球质量为 M，那么运行的速度为 A． B． C． D． 7．（2019·江苏）如图所示，2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲(左)变为华夏大地中国(右)．新照片由我国新一代静止轨道卫星(同步卫星)“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力．“风云四号”卫星的周期为(  ) A．6 h B．12 h C．24 h D．36 h 8．（2019·江苏）如图所示，同步通讯卫星绕地球运行的角速度为1，周期为T；地球自转的角速度为2，下列说法正确的是 A．T=12h B．1<2 C．1=2 D．1>2 9．（2019·江苏）“嫦娥四号”，专家称“四号星”，计划在2017年发射升空，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料．已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为ρ，“嫦娥四号”离月球中心的距离为r，绕月周期为T.根据以上信息下列说法正确的是(　　) A．月球的第一宇宙速度为 B．“嫦娥四号”绕月运行的速度为 C．万有引力常量可表示为 D．“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球 10．（2017·江苏）关于地球同步通讯卫星，下列说法中不正确的是（  ） A．它运行的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间 B．各国发射的这种卫星轨道半径都一样 C．它运行的线速度一定小于7.9km/s D．它一定在赤道上空运行 考点03：相对论 1．（2022·江苏）下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是（　　） A．开普勒在牛顿的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律 B．牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，并测出了万有引力常量 C．牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题 D．爱因斯坦提出的相对论否定了牛顿的万有引力定律 2．（2019·江苏）下列运动不能用经典力学解释的是 A．火箭携带卫星飞向太空 B．电子以接近光速的速度运动 C．战斗机从辽宁号航母上起飞 D．高铁列车从盐城向北京飞驰 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 万有引力与宇宙航行 考点01：万有引力及其应用 1．（2020·江苏）在物理学史上，提出万有引力定律的科学家是 A．焦耳 B．牛顿 C．开普勒 D．伽利略 【答案】B 【详解】万有引力是由牛顿提出来的，故B正确； 故选B。 2．（2022·江苏）质量相等的甲、乙两卫星分别环绕地球做匀速圆周运动，已知甲、乙的轨道半径之比为，则地球对甲、乙的万有引力大小之比为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据万有引力定律，可得地球对甲、乙的万有引力大小之比为，故选D。 3．（2021·江苏）地球在公转轨道的近日点和远日点的加速度（　　） A．大小相同，方向相同 B．大小不同，方向相同 C．大小相同，方向不同 D．大小不同，方向不同 【答案】D 【详解】地球在近日点离太阳的距离小于远日点时的距离，由万有引力公式结合牛顿第二定律可知，向心加速度，故在近日点时的向心加速度大；并且两点恰好和太阳在同一直线上，并且两加速度方向均指向太阳，故方向不相同。 故选D。 4．（2021·江苏）假设地球的质量为m，半径为R。质量为M的木星离地心的距离为nR时，则木地之间的万有引力为（　　） A．G B．G C．G D．G 【答案】D 【详解】木星到地心间的距离为nR，则根据万有引力公式可得，木地之间的万有引力F 故D正确，ABC错误。 故选D。 5．（2023·江苏）神舟十三号载人飞船在空中沿椭圆轨道运行，从近地点向远地点运动的过程中，地球对它的对它的引力（　　） A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．不变 D．无法确定 【答案】A 【详解】设地球质量为，神舟十三号载人飞船质量为，飞船到地球球心的距离为，从近地点向远地点运动，离地球越来越远，地球对它的引力，逐渐变小。 故选A。 6．（2022·江苏）两个相距为r的小物体，它们之间的万有引力为F，若保持距离不变，将它们的质量都增大3倍，那么它们之间万有引力的大小将变为（　　） A．9F B．3F C．F/3 D．F/9 【答案】A 【详解】甲、乙两个质点相距为r时，它们之间的万有引力大小为,若保持它们各自的距离不变，将它们之间的质量增大3倍，则甲、乙两个质点间的万有引力大小为 故A正确，BCD错误。 故选A。 7．（2021·江苏）哈雷彗星绕日运行的轨道为椭圆，近日距离为8800万公里，远日距离为53亿公里，公转周期为76年。若哈雷彗星在近日点受到太阳的万有引力为，在远日点受到太阳的万有引力为.则（　　） A． B． C． D．不能确定和的大小关系 【答案】C 【详解】根据万有引力公式 可知，哈雷彗星在近日点受到太阳的万有引力大于在远日点受到太阳的万有引力，故C正确，ABD错误。 故选C。 8．（2021·江苏）要使相距较远的两物体间的万有引力增加到原来的4倍，下列办法不可行的是（　　） A．使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变 B．使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变 C．使两物体间的距离增为原来的，质量不变 D．使两物体间的距离和质量都减少原来的 【答案】D 【详解】A．根据万有引力公式,可知使两物体的质量各变成原来2倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，故可行，故A错误； B．根据万有引力公式,可知使其中一个物体的质量增加到原来的4倍，距离不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，可行，故B错误； C．根据万有引力公式,可知使两物体间的距离增为原来的，质量不变，两物体间的万有引力增加到原来的4倍，可行，故C错误； D．根据万有引力公式,可知使两物体间的距离和质量都减少原来的，两物体间的万有引力不变，不可行，故D正确。 故选D。 9．（2020·江苏）11月13日，长征六号运载火箭在太原卫星发射中心实施“一箭五星”发射，将5颗“宁夏一号”卫星准确送入预定轨道，发射任务取得圆满成功．假设某颗卫星在离地面高为h的圆轨道上绕地球运动，地球的质量为M、半径为R，卫星的质量为m．则卫星受到地球的引力为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由万有引力定律可得，卫星受到的引力为,故D正确； 故选D。 10．（2017·江苏）土星的两颗卫星“土卫十”和“土卫十一”环绕土星做圆周运动，它们的质量之比约为3.6 : 1，轨道半径近似相等，则土星对“土卫十”和“土卫十一”的万有引力之比约为（　　） A．1 : 3.6 B．3.6 : 1 C．:1 D．13 : 1 【答案】B 【详解】根据万有引力定律可得，两星所受土星的万有引力之比 故B项正确，ACD三项错误。 故选B。 考点02：宇宙航行 1．（2023·江苏）关于第一宇宙速度，下列说法正确的是（　　） A．它是人造卫星绕地球做圆周运动的最小速度 B．它是能成为人造卫星的最小发射速度 C．它的大小是7.9m/s D．它的大小是11.2km/s 【答案】B 【详解】AB．第一宇宙速度是能成为人造卫星的最小发射速度，同时也是人造卫星绕地球做圆周运动的最大速度，A错误，B正确； CD．第一宇宙速度的大小是7.9km/s，CD错误。 故选B。 2．（2022·江苏）中国天宫空间站已建成，其轨道离地面高度约为，已知地球同步卫星轨道离地面高度约为，将两者绕地球的运动均视为匀速圆周运动，则（　　） A．空间站绕地球运动一周的时间大于 B．空间站绕地球运动的线速度一定小于 C．空间站绕地球运动的角速度小于同步卫星的角速度 D．空间站绕地球运动的向心加速度大小小于同步卫星的向心加速度大小 【答案】B 【详解】ACD．根据万有引力提供向心力有 可见r越小，a、v、ω越大，T越小。由题知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则空间站绕地球运动一周的时间小于同步卫星的周期，即小于24h；空间站绕地球运动的角速度大于同步卫星的角速度；空间站绕地球运动的向心加速度大小大于同步卫星的向心加速度大小，选项ACD错误； B．7.9km/s是卫星在地球表面运行的速度，是地球卫星的最大运行速度，故空间站绕地球运动的线速度一定小于7.9km/s，选项B正确。 故选B。 3．（2023·江苏）北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，则对其描述正确的是（　　） A．该卫星可经过江苏省扬州市上空 B．其运行周期比地球自转周期大 C．其角速度等于地球自转角速度 D．可停留在离地任意高度处 【答案】C 【详解】地球静止轨道卫星的周期与角速度等于地球自转的周期与角速度，其始终静止在赤道某点上方，高度不变，不能够经过江苏省扬州市上空。 故选C。 4．（2019·江苏）我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有同步卫星，关于同步卫星下列说法中正确的是（　　） A．同步卫星处于平衡状态 B．同步卫星的线速度是不变的 C．同步卫星的高度是一定的 D．线速度应大于第一宇宙速度 【答案】C 【详解】A．同步卫星所受合力为地球的万有引力，所以不是处于平衡状态，故A错误； B．同步卫星做匀速圆周运动，线速度的大小不变，方向不断改变，故B错误； C．同步卫星的周期一定，根据 可知同步卫星的轨道半径是一定的，则高度是一定的，故C正确； D．第一宇宙速度是围绕地球做圆周运动的最大速度，所以同步卫星的线速度应小于第一宇宙速度，故D错误。 故选C。 5．（2021·江苏）2021年10月16日“神舟十三号”载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，执行此次航天任务的三名宇航员将在轨驻留六个月。空间站和同步卫星轨道的示意图如图所示，已知同步卫星的周期为，地球表面重力加速度为，第一宇宙速度为，下面对空间站的运动描述正确的是（　　） A．周期大于 B．速度大于 C．角速度小于 D．加速度小于 【答案】D 【详解】A．根据,可得,知空间站的周期小于同步卫星的周期T，故A错误； B．第一宇宙速度为环绕地球做圆周运动的最大速度，所以空间站的速度小于v，故B错误； C．根据,可知空间站的角速度大于，故C错误； D．在地球表面有,根据,可知空间站的加速度小于，故D正确。 故选D。 6．（2019·江苏）2008年9月27日，我国航天员翟志刚打开神舟七号载人飞船轨道舱舱门，首度实施空间出舱活动，茫茫太空第一次留下中国人的足迹，如果轨道舱按照半径为 r 的圆形轨道运行，万有引力常量为 G 地球质量为 M，那么运行的速度为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据万有引力提供向心力得 解得： A．，与结论不相符，选项A错误； B．，与结论不相符，选项B错误； C．，与结论不相符，选项C错误； D．，与结论相符，选项D正确； 故选D. 7．（2019·江苏）如图所示，2017年9月25日至9月28日期间，微信启动新界面，其画面视角从人类起源的非洲(左)变为华夏大地中国(右)．新照片由我国新一代静止轨道卫星(同步卫星)“风云四号”拍摄，见证着科学家15年的辛苦和努力．“风云四号”卫星的周期为(  ) A．6 h B．12 h C．24 h D．36 h 【答案】C 【分析】由题意可知考查同步卫星的周期，根据同步卫星绕转特点分析可得。 【详解】同步卫星相对地球是静止的，它的转动周期等于地球自转周期24 h ，故C正确，ABD错误。 故选择C选项。 【点睛】同步卫星相对地球静止，稳定运行时一定在赤道的正上方，轨道关径一定，周期一定且等于地球自转周期。 8．（2019·江苏）如图所示，同步通讯卫星绕地球运行的角速度为1，周期为T；地球自转的角速度为2，下列说法正确的是 A．T=12h B．1<2 C．1=2 D．1>2 【答案】C 【详解】A.同步卫星与地球保持相对静止，由于地球的周期为24h，故同步卫星周期也为24h，A错误； BCD.同步卫星角速度与地球自转角速度相同，故C正确，BD错误； 故选C。 9．（2019·江苏）“嫦娥四号”，专家称“四号星”，计划在2017年发射升空，它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料．已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为ρ，“嫦娥四号”离月球中心的距离为r，绕月周期为T.根据以上信息下列说法正确的是(　　) A．月球的第一宇宙速度为 B．“嫦娥四号”绕月运行的速度为 C．万有引力常量可表示为 D．“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球 【答案】C 【详解】A.月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，所以重力提供向心力: 解得：,故A错误； B.根据万有引力提供向心力：,解得：,又因为月球表面的物体受到的重力等于万有引力：,可得：,所以“嫦娥四号”绕月运行的速度为： 故B错误； C.根据万有引力提供向心力：,得月球的质量：,所以月球的密度： 所以万有引力常量为：,故C正确； D.嫦娥四号要脱离月球的束缚才能返回月球，嫦娥四号要脱离月球束缚必须加速做离心运动才行，故D错误． 10．（2017·江苏）关于地球同步通讯卫星，下列说法中不正确的是（  ） A．它运行的线速度介于7.9km/s和11.2km/s之间 B．各国发射的这种卫星轨道半径都一样 C．它运行的线速度一定小于7.9km/s D．它一定在赤道上空运行 【答案】A 【详解】D．要实现卫星和地球同步转动，卫星必须定点在赤道正上方，D正确； B．因为同步卫星要和地球自转同步，即同步卫星周期T为一定值，根据 因为T一定值，所以 r 也为一定值，所以同步卫星距离地面的高度是一定值，因此各国发射的这种卫星轨道半径大小都一样，B正确； AC．第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度．而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，C正确，A错误。 故选A。 考点03：相对论 1．（2022·江苏）下列关于物理学家及其贡献的说法正确的是（　　） A．开普勒在牛顿的观测记录的基础上，研究总结出了行星绕太阳运动的定律 B．牛顿在前人的研究基础上，总结出万有引力定律，并测出了万有引力常量 C．牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题 D．爱因斯坦提出的相对论否定了牛顿的万有引力定律 【答案】C 【详解】A．开普勒在研究第谷的观测记录的基础上,总结出行星绕太阳运动的定律;牛顿提出来万有引力定律，解释了行星绕太阳运动的原因，A错误； B．牛顿在前人的研究基础上,总结出万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，B错误； C．牛顿运动定律有其局限性，仅适用于解决宏观低速问题，不能适用于高速、微观的粒子，C正确； D．爱因斯坦提出的相对论，并没有否定牛顿的万有引力定律，D错误。 故选C。 2．（2019·江苏）下列运动不能用经典力学解释的是 A．火箭携带卫星飞向太空 B．电子以接近光速的速度运动 C．战斗机从辽宁号航母上起飞 D．高铁列车从盐城向北京飞驰 【答案】B 【详解】经典力学适用范围时宏观、低速、弱引力，故ACD可以用经典力学解释，ACD错误； B中电子速度接近光速，属于高速运动，不能用经典力学解释，B正确； 故选B。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$