（作业本）习题课 天体运动中的三类典型问题（PPT课件）-【顶尖课课练】2025-2026学年高中物理必修第二册（鲁科版 2019）

1 作业本 第4章 万有引力定律及航天 习题课 天体运动中的三类典型 问题 《顶尖课课练·物理（必修 第二册）（鲁科版）》配套课件 2 （限时30分钟） 1.（多选）我国已先后成功发射了“天宫一号”飞行器和“神舟八号”飞船， 并成功地进行了对接试验。若“天宫一号”能在离地面约 高的圆 轨道上正常运行，则下列说法中正确的是( ) CD A. “天宫一号”的发射速度应大于第二宇宙速度 B. 对接前，“神舟八号”欲追上“天宫一号”，必须在同 一轨道上点火加速 C. 对接时，“神舟八号”与“天宫一号”的加速度大小相等 D. 对接后，“天宫一号”的速度小于第一宇宙速度 3 解析 地球卫星的发射速度都大于第一宇宙速度， 且小于第二宇宙速度，A错误；若“神舟八号”在 与“天宫一号”同一轨道上点火加速，那么“神舟 八号”受到地球对它的万有引力小于其做圆周运 动需要的向心力，其将做离心运动，不可能实现对接，B错误；对接时， “神舟八号”与“天宫一号” 必须在同一轨道上，根据 可知，它们 的加速度大小相等，C正确；第一宇宙速度是地球卫星的最大运行速度， 所以对接后，“天宫一号” 的速度仍然要小于第一宇宙速度，D正确。 4 2.（多选）如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先从发射 点进入椭圆轨道Ⅰ，然后在 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同 步轨道Ⅱ，则( ) ACD A. 该卫星在点的速度大于 ，且小于 B. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于 C. 在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于在 点的速度 D. 卫星在 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ 5 解析 地球卫星的发射速度应大于 且小于 ，故A正 确；环绕地球做圆周运动的人造卫星，最大的运行速度是 ， 故B错误；点比点离地球近些，故在轨道Ⅰ上，卫星在 点的速度大 于在点的速度，C正确；卫星在 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ， 故D正确。 6 3.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道飞向月球，在距离月 球表面的 点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获， 进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行。然后卫星在 点又经过两次“刹车 C A. 卫星在三个轨道上运行的周期ⅢⅡ Ⅰ B. 不考虑卫星质量的变化，卫星在三个轨道上的机械能ⅢⅡ Ⅰ C. 卫星在不同轨道运动到 点（尚未制动）时的加速度都相等 D. 不同轨道的半长轴（或者半径）的二次方与周期的三次方的比值都 相等 制动”，最终在距月球表面 的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周 运动，如图所示。下列说法正确的是( ) 7 解析 轨道Ⅰ、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ三个轨道的半长轴关系为 ⅠⅡ Ⅲ，根据开普勒第三定律，卫星在三个轨道 上运动的周期关系为ⅠⅡ Ⅲ，选项A错误；不考 虑卫星质量的变化，卫星在三个轨道上的机械能关系为 ⅠⅡⅢ，选项B错误；不同轨道上的 点，到地心的距离相同， 所受万有引力相同，根据牛顿第二定律，卫星在不同轨道运动到 点 （尚未制动）时的加速度都相等，选项C正确；根据开普勒第三定律， 卫星在不同轨道的半长轴（或者半径）的三次方与周期的二次方的比值 都相等，选项D错误。 8 4.（多选）“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室在太空中自动交 会对接的成功，显示了我国航天科技力量的雄厚。已知对接轨道所处的 空间存在极其稀薄的大气，下列说法正确的是( ) BC A. 为实现对接，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”运行速度的大小都应 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B. 如不加干预，在运行一段时间后，“天宫二号”的动能可能会增加 C. 如不加干预，“天宫二号”的轨道高度将缓慢降低 D. 进入“天宫二号”的航天员处于失重状态，说明航天员不受地球引力 作用 9 解析 第一宇宙速度为最大环绕速度，“神舟十一号”飞船与“天宫二号” 的线速度一定小于第一宇宙速度，A错误；若“天宫二号”轨道半径不变， 则因空气阻力作用，“天宫二号”的线速度减小，万有引力提供的向心力 大于所需的向心力，故“天宫二号”做近心运动，由可知，随 的减小，“天宫二号”的线速度增大，动能增大，选项B、C均正确；航 天员处于失重状态，但航天员仍受地球引力作用，万有引力提供其随 “天宫二号”做圆周运动的向心力，故D错误。 10 5.有、、、四颗地球卫星，在地球赤道上未发射， 在地面附近 近地轨道上正常运动，是地球同步卫星， 是高空探测卫星。各卫星 排列位置如图，则有( ) B A. 的向心加速度等于重力加速度 B. 在相同时间内转过的弧长最长 C. 在内转过的圆心角是 D. 的运行周期有可能是 11 解析 对于卫星 ，根据万有引力定律、 牛顿第二定律列式可得 ， 又由，故卫星的向心加速度小于重力加速度 ，A项错误；由 得， ，故轨道半径 越小，线速度越大，故、、 三颗卫星的线速度的大小关系为 ，而卫星与同步卫星的周期相同，故卫星 的线速度大 于卫星的线速度，B项正确；由是地球同步卫星，可知卫星在 内 12 转过的圆心角是 ，C项错误；由 得， ，轨道 半径越大，周期越长，故卫星 的周期大 于同步卫星 的周期，D项错误。 6.（多选）如图所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远 的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为 的圆轨道上运行，若三颗星质量 均为，引力常量为 ，则( ) AD A. 甲星所受合外力为 B. 乙星所受合外力为 C. 甲星和丙星的线速度相同 D. 甲星和丙星的角速度相同 14 解析 由万有引力定律可知，甲、乙和乙、丙之间 的万有引力大小均为 ，甲、丙之间的万 有引力为 ，甲星所受两个引力的 方向相同，故合力为 ，A项正确； 乙星所受两个引力等大、反向，合力为零，B项错误；甲、丙两星线速 度方向始终不同，C项错误；由题知甲、丙两星周期相同，由角速度定 义可知，两星角速度相同，D项正确。 15 7.（多选）宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引 力作用相互绕转，称为双星系统。在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双 星系统。设某双星系统、绕其连线上的 点做匀速圆周运动，如图 所示。若 ，则 ( ) BD A. 星球的质量一定大于 的质量 B. 星球的线速度一定大于 的线速度 C. 双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大 D. 双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大 16 解析 设双星质量分别为、 ，轨道半径分别为 、，两者间距为，周期为，角速度为 ，由 万有引力定律和牛顿第二定律可知 ，① ，② ，③ 由①②式可得，而 ，故A项错误； ， ，B项正确； 17 联立①②③得，又因为 ， 故 ，可知C项错误，D项正确。 8.引力波的发现证实了爱因斯坦100年前所做的预测。 1974年发现了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明 了引力波的存在。如果将该双星系统简化为理想的圆周 运动模型，如图所示，两星球在相互的万有引力作用下， A A. 两星的运动周期均逐渐减小 B. 两星的运动角速度均逐渐减小 C. 两星的向心加速度均逐渐减小 D. 两星的运动线速度均逐渐减小 绕 点做匀速圆周运动。由于双星间的距离减小，则 ( ) 19 解析 双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，靠相互 间的万有引力提供向心力。根据 ，得 ，知轨 道半径比等于质量之反比，双星间的距离减小，则双星 的轨道半径都变小，根据万有引力提供向心力，知角速度变大，周期变 小，故A正确，B错误；根据知， 变小，则两 星的向心加速 20 度均增大，故C错误；根据 ，解得 ，由于二次方的减小比 的减小量大，则 线速度增大，故D错误。 $$