专题06 万有引力与宇宙航行（学考真题汇编，全国通用）高中物理

专题06 万有引力与宇宙航行 3类高频考点概览 考点一 行星的行动 考点二 万有引力定律 考点三 宇宙航行 考点一 行星的行动 1．（2024高二下·黑龙江·学业考试）由开普勒第一定律可知（　　） A．太阳绕着地球转动 B．行星绕着月球转动 C．行星都做匀速直线运动 D．行星处在不同的椭圆轨道上，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上 2．（2025高三上·黑龙江·学业考试）如图，两颗卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径，公转周期分别为和，根据开普勒第三定律可知（　　） A． B． C． D．无法确定和的大小关系 3．（2024高二上·四川·学业考试）如图所示，从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。a、b、c、d为行星运动轨道上的四个位置，a为近日点，c为远日点。则行星运动速度最大的位置是（        ） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 4．（2024高二下·黑龙江·学业考试）如图所示，“龙江三号”低轨道卫星绕地球做近似圆周运动的周期约为15h，“风云四号”气象卫星在地球静止轨道上绕地球做圆周运动的周期约为24h。关于两颗卫星，下列说法正确的是（　　） A．“风云四号”的周期更小 B． “龙江三号”的周期更小 C． “龙江三号”轨道半径更大 D． “风云四号”离地面更近 5．（2024高二上·新疆·学业考试）关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（　　） A．行星离太阳较近的时候，运行的速度较小 B．行星的公转周期与它的轨道半径的平方成正比 C．所有行星绕太阳的运行轨道是圆，太阳处在圆心上 D．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 6．（2024高二上·湖北·学业考试）如图所示，地球的公转轨道可视为圆，哈雷彗星的公转轨道是一个非常扁的椭圆。下列说法正确的是（　　） A．地球绕太阳运动的速度大小不变 B．哈雷彗星绕太阳运动的速度大小不变 C．哈雷彗星在P处所受太阳的吸引力比Q处小 D．哈雷彗星在P、Q两处所受太阳的吸引力大小相等 7．（2023高二上·广西·学业考试）如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是（    ） A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 8．（2023高二上·河北·学业考试）如图所示，某卫星沿椭圆轨道绕地球运行，经过轨道上a、b、c、d四个位置时，线速度大小分别为，其中最大的是（　　） A． B． C． D． 9．（2024高二下·贵州·学业考试）木星、土星、天王星、海王星绕太阳运动的轨迹如图所示。这四颗行星绕太阳公转的周期最大的是（    ） A．木星 B．土星 C．天王星 D．海王星 10.（2024高二下·上海·学业考试）逐梦航天 1970年，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射。2024年，“嫦娥六号”探测器在月球背面扬起五星红旗。探索浩瀚宇宙是人类不懈追求的航天梦。 1．“东方红一号”沿椭圆轨道绕地球运行，若分别用、表示其在近地点a、远地点b的速度大小，则_______。 A． B． C． 2．继“东方红一号”后，我国又发射了“东方红二号”，它在绕地心转动时始终相对于地球表面静止。 （1）“东方红二号” 。（多选） A．离地高度不变              B．运行轨道与地球赤道平面共面 C．运行周期和地球自转的周期相同       D．运行轨道平面过地球的南、北极 （2）根据广义相对论，静置于地面的钟与绕地运行的“东方红二号”里的钟相比 。 A．两者一样快       B．静置于地面的钟快       C．“东方号二号”里的钟快 3．“东方红一号”曾直接向地球发送《东方红》乐曲信号，而“嫦娥六号”在月球背面时无法直接与地球通信，需要中继通信卫星“鹊桥二号”利用 波转发信号，“鹊桥二号”帆板上的光伏电池将 能转换为电能。 4．“嫦娥六号”环绕月球做轨道半径为r、周期为T的匀速圆周运动。 （1）“嫦娥六号”绕月球运动的向心加速度大小为 。 A．       B．       C．       D． （2）已知引力常量为G，则月球的质量为 。 5．月球与地球质量的比值为k、半径的比值为n，则“嫦娥六号”携带的五星红旗在月球表面与在地球表面所受重力大小的比值近似为______________。 A． B． C． D． 考点二 万有引力定律 1．（2023高二下·河北·学业考试）万有引力定律的发现和应用以及相对论、量子力学的提出，对人类智慧的影响至为深远。下列说法正确的是（    ） A．依据万有引力定律，哈雷预测了哈雷彗星的“按时回归” B．依据万有引力定律，开普勒预言了人类可以发射地球卫星 C．相对论和量子力学彻底否定了牛顿力学 D．牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 2．（2025高二上·江苏·学业考试）下列说法正确的是（　　） A．伽利略创立日心说 B．牛顿发现万有引力定律 C．哥白尼测定引力常量 D．卡文迪什发现行星运动规律 3．（2025高三上·黑龙江·学业考试）某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍。根据，则该天体的质量约为地球质量M的（　　） A．1.5倍 B．2倍 C．2.5倍 D．5倍 4.（2023高二上·江苏·学业考试）2022年10月9日，太阳探测卫星“夸父一号”成功发射。卫星质量为m，与地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G，则卫星与地球间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 5．（2025高二上·江苏·学业考试）中国航天再一次开启“超级模式”，嫦娥六号成功发射，在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中（　　） A．受到的地球引力增大 B．受到的地球引力不变 C．受到的月球引力增大 D．受到的月球引力减小 6．（2024高二上·黑龙江·学业考试）地球表面不同的地方，重力加速度g的大小一般是不同的。下表列出了一些地点的重力加速度，通过表中数据可知（    ） 标准值： 地点 纬度 赤道海平面 0° 低纬度 ↓ 中纬度 ↓ 高纬度 9.780 广州 23°06' 9.788 北京 39°56' 9.801 莫斯科 55°45' 9.816 北极 90° 9.832 A．纬度越高，g越小 B．纬度越高，g越大 C．纬度越高，g不变 D．g的大小与纬度无关 7．（2024高二上·浙江·学业考试）2023年12月9 日，“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入预定轨道。已知“鸿鹄卫星”离地面高度为h，其质量为m，地球质量为m地，地球半径为R，引力常量为G，则地球和“鸿鹄卫星”间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 8.（2024高二上·北京·学业考试）银河系中有许多恒星是以双星系统的形式存在的。如图所示，双星系统是由两颗距离较近的恒星和构成，两星仅在相互之间的万有引力作用下，绕两者连线上某一定点做匀速圆周运动，且具有相同的角速度和周期。已知和的质量分别为和，距离为，引力常量为。 1．和之间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 2．和的加速度大小之比为（　　） A． B． C． D． 3．对于质量不等的两恒星组成的双星系统，下列说法中正确的是（　　） A．周期与两者的质量均无关 B．周期与两者的质量之和有关 C．定点一定在两者连线的中点 D．定点更靠近质量小的恒星 考点三 宇宙航行 1．（2023高二上·广西·学业考试）2023年7月，我国成功将遥感三十六号卫星发射升空。在绕地球运行的过程中，该卫星受到地球引力的大小（　　） A．为零 B．只与卫星的质量有关 C．与地球和卫星的质量均有关 D．只与地球的质量有关 2.（2024高二下·北京·学业考试）请阅读下述文字，完成下题。 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲。如图所示，中国空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知空间站的质量为m，绕地球运动的轨道半径为r，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。地球可视为质量分布均匀的球体。 1．空间站绕地球做匀速圆周运动时，受到地球的万有引力大小为（    ） A． B． C． D． 2．空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为（    ） A． B． C． D． 3．（2023高二下·河北·学业考试）木星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，木星的轨道半径大于地球的轨道半径。若木星和地球绕太阳公转的线速度大小分别为、，周期分别为、，则（    ） A． B． C． D． 4．（2025高二上·辽宁·学业考试）人造地球卫星稳定地在圆形轨道运行时，卫星的运行速度与其轨道半径是相对应的。已知地球半径为R，质量为M，万有引力常量为G，若某卫星离地面高度为h，则该卫星的运行速度为（　　） A． B． C． D． 5．（2023高二上·河北·学业考试）一卫星绕地球做半径为r的匀速圆周运动。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则该卫星线速度的大小为（　　） A． B． C． D． 6．（2025高二上·陕西·学业考试）我国的“北斗卫星”导航系统中的部分卫星位于地球同步静止轨道上，为全球用户提供定位、导航和授时服务，下列对于这部分卫星的说法正确的是（　　） A．它们在运行过程中周期保持不变 B．它们在运行过程中线速度保持不变 C．它们在运行过程中向心加速度保持不变 D．它们可以静止在地球上空的任意位置 7．（2025高二下·广东·学业考试）中国空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道。关于在轨运行的中国空间站，下列说法正确的是（　　） A．运行周期大于24h B．运行的角速度比地球同步卫星的小 C．运行速度小于第一宇宙速度 D．运行速度大于第二宇宙速度 8．（2024高二上·黑龙江·学业考试）2023年06月15日，我国成功完成“一箭多星”发射任务。如图所示，两颗质量相等的人造卫星A、B分别绕地球做匀速圆周运动。关于两颗卫星下列说法正确的是（    ） A．向心加速度 B．线速度 C．周期 D．动能 9．（2023高二上·河北·学业考试）2023年12月17日，我国成功发射了一颗探测暗物质粒子的卫星。已知该卫星绕地球运营的周期为T，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，假设该卫星绕地球做匀速圆周运动。则该卫星距离地面的高度为（    ） A． B． C． D． 10．（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中）1984年4月8日，长征三号火箭成功地发射了中国第一颗地球同步静止轨道卫星。静止卫星位于赤道上方高度约36000km处，周期与地球自转周期相同。则（　　） A．静止卫星可能位于北京上空 B．不同国家的静止卫星周期不同 C．静止卫星位于赤道上空任意高度 D．静止卫星相对地面静止，也称静止卫星 11．（2024高二下·湖南·学业考试）北斗卫星导航系统是我国实施的自主发展、独立运行的卫星导航系统，实现了全球通讯全覆盖。如图，两颗可视为质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，所受万有引力大小分别为、﹔角速度大小分别为、；周期分别为、﹔线速度大小分别为、。下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 12．（2024高二上·辽宁·学业考试）2023年8月，中国航天科工集团启动建设超低轨道通信遥感一体卫星星座。若超低轨道卫星和高轨道卫星都绕地球做匀速圆周运动，则下列关于航天知识的说法正确的是 （　　） A．超低轨道卫星比高轨道卫星绕地的线速度更大 B．同质量的超低轨道卫星比高轨道卫星具有更大的重力势能 C．发射超低轨道卫星比发射同质量高轨道卫星所需要的能量更多 D．高轨道卫星绕地球飞行依靠万有引力，而超低轨道卫星飞行不依靠万有引力 13．（2021高二·山西·学业考试）2021年6月3日，我国在西昌卫星发射中心成功发射“风云四号02星”，该卫星是我国新一代地球静止轨道气象卫星，主要用于我国天气分析和预报、环境和灾害监测等领域，当“风云四号02星”在轨正常运行时。下列说法正确的是（　　） A．“风云四号02星”运行周期与地球自转周期相同 B．“风云四号02星”运行速度比第一宇宙速度大 C．“风云四号02星”可以定点于太原的正上方 D．“风云四号02星”运行加速度比地球表面的重力加速度大 14．（2023高二上·广西·学业考试）航天员在中国空间站“天宫课堂”上展示水球的实验如图所示，该实验中的水球（　　） A．处于超重状态 B．处于失重状态 C．在磁场作用力下悬浮 D．在电场作用力下悬浮 15．（2023高二下·广东·学业考试）关于宇宙速度，下列说法正确的是（　　） A．静止卫星绕地球运行的速度小于第一宇宙速度 B．中国空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度 C．第二宇宙速度是指飞行器脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度 D．第三宇宙速度是指飞行器脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度 16．（2023高二上·山东·学业考试）如图所示，北斗卫星导航系统中，静止轨道卫星和中圆轨道卫星均绕地球做匀速圆周运动。它们的轨道高度分别为36000km和21500km。线速度大小分别为和，角速度大小分别为和，下列判断正确的是（　　） A．＜，＜ B．＞，＞ C．＞，＜ D．＜，＞ 17．（2023高二上·江苏徐州·学业考试）牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中曾设想，在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面而成为人造卫星。若不计空气阻力，这个足够大的速度至少为（　　） A．7.9 m/s B．7.9 km/s C．11.2 km/s D．16.7 km/s 18．（2025高二下·广东·学业考试）如图所示，质量相同的两颗人造地球卫星P、Q做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为r、2r，则卫星P、Q（　　） A．向心加速度之比为 B．向心加速度之比为 C．受到地球的万有引力之比为 D．受到地球的万有引力之比为 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题06 万有引力与宇宙航行 3类高频考点概览 考点一 行星的行动 考点二 万有引力定律 考点三 宇宙航行 考点一 行星的行动 1．（2024高二下·黑龙江·学业考试）由开普勒第一定律可知（　　） A．太阳绕着地球转动 B．行星绕着月球转动 C．行星都做匀速直线运动 D．行星处在不同的椭圆轨道上，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上 【答案】D 【详解】开普勒第一定律可知，所有行星都在不同的椭圆轨道上运动，太阳位于这些椭圆轨道的一个焦点上。 故选D。 2．（2025高三上·黑龙江·学业考试）如图，两颗卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径，公转周期分别为和，根据开普勒第三定律可知（　　） A． B． C． D．无法确定和的大小关系 【答案】B 【详解】根据开普勒第三定律可得 由于，则有。 故选B。 3．（2024高二上·四川·学业考试）如图所示，从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。a、b、c、d为行星运动轨道上的四个位置，a为近日点，c为远日点。则行星运动速度最大的位置是（        ） A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 【答案】A 【详解】a为近日点，可知a点离太阳最近，由于太阳到行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，则行星运动速度最大的位置是a点。 故选A。 4．（2024高二下·黑龙江·学业考试）如图所示，“龙江三号”低轨道卫星绕地球做近似圆周运动的周期约为15h，“风云四号”气象卫星在地球静止轨道上绕地球做圆周运动的周期约为24h。关于两颗卫星，下列说法正确的是（　　） A．“风云四号”的周期更小 B． “龙江三号”的周期更小 C． “龙江三号”轨道半径更大 D． “风云四号”离地面更近 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，“风云四号”的周期更大，“龙江三号”的周期更小，选项A错误，B正确； CD．根据开普勒第三定律，可知 “龙江三号”周期小，则轨道半径更小，“风云四号”轨道半径更大，离地面更远，选项CD错误。 故选B。 5．（2024高二上·新疆·学业考试）关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（　　） A．行星离太阳较近的时候，运行的速度较小 B．行星的公转周期与它的轨道半径的平方成正比 C．所有行星绕太阳的运行轨道是圆，太阳处在圆心上 D．对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 【答案】D 【详解】C．根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故C错误； AD．根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，因此行星离太阳较近的时候，它的运行速度较大，故A错误，D正确； B．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，即行星的公转周期与它的轨道半径的平方不成正比，故B错误。 故选D。 6．（2024高二上·湖北·学业考试）如图所示，地球的公转轨道可视为圆，哈雷彗星的公转轨道是一个非常扁的椭圆。下列说法正确的是（　　） A．地球绕太阳运动的速度大小不变 B．哈雷彗星绕太阳运动的速度大小不变 C．哈雷彗星在P处所受太阳的吸引力比Q处小 D．哈雷彗星在P、Q两处所受太阳的吸引力大小相等 【答案】A 【详解】A．地球的公转轨道可视为圆，则地球绕太阳做匀速圆周运动，线速度大小不变，故A正确； B．哈雷彗星绕太阳做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，哈雷彗星在近日点速度最大，在远日点速度最小，故B错误； CD．根据万有引力定律可得 可知哈雷彗星在P处所受太阳的吸引力比Q处大，故CD错误。 故选A。 7．（2023高二上·广西·学业考试）如图为北半球二十四个节气时地球在公转轨道上位置的示意图，其中冬至时地球离太阳最近。地球公转线速度最大的节气是（    ） A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 【答案】D 【详解】根据开普勒第二定律，地球在近日点运动速度最大，故地球公转线速度最大的节气是冬至。 故选D。 8．（2023高二上·河北·学业考试）如图所示，某卫星沿椭圆轨道绕地球运行，经过轨道上a、b、c、d四个位置时，线速度大小分别为，其中最大的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据开普勒第二定律可知，卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，近地点的线速度最大，远地点的线速度最小，故最大的是。 故选C。 9．（2024高二下·贵州·学业考试）木星、土星、天王星、海王星绕太阳运动的轨迹如图所示。这四颗行星绕太阳公转的周期最大的是（    ） A．木星 B．土星 C．天王星 D．海王星 【答案】D 【详解】根据开普勒第三定律 可知轨道半径r越大，周期T越长，海王星轨道半径最大，故海王星绕太阳公转的周期最大。 故选D。 10.（2024高二下·上海·学业考试）逐梦航天 1970年，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射。2024年，“嫦娥六号”探测器在月球背面扬起五星红旗。探索浩瀚宇宙是人类不懈追求的航天梦。 1．“东方红一号”沿椭圆轨道绕地球运行，若分别用、表示其在近地点a、远地点b的速度大小，则_______。 A． B． C． 2．继“东方红一号”后，我国又发射了“东方红二号”，它在绕地心转动时始终相对于地球表面静止。 （1）“东方红二号” 。（多选） A．离地高度不变              B．运行轨道与地球赤道平面共面 C．运行周期和地球自转的周期相同       D．运行轨道平面过地球的南、北极 （2）根据广义相对论，静置于地面的钟与绕地运行的“东方红二号”里的钟相比 。 A．两者一样快       B．静置于地面的钟快       C．“东方号二号”里的钟快 3．“东方红一号”曾直接向地球发送《东方红》乐曲信号，而“嫦娥六号”在月球背面时无法直接与地球通信，需要中继通信卫星“鹊桥二号”利用 波转发信号，“鹊桥二号”帆板上的光伏电池将 能转换为电能。 4．“嫦娥六号”环绕月球做轨道半径为r、周期为T的匀速圆周运动。 （1）“嫦娥六号”绕月球运动的向心加速度大小为 。 A．       B．       C．       D． （2）已知引力常量为G，则月球的质量为 。 5．月球与地球质量的比值为k、半径的比值为n，则“嫦娥六号”携带的五星红旗在月球表面与在地球表面所受重力大小的比值近似为______________。 A． B． C． D． 【答案】1．C 2． ABC C 3． 电磁 光 4． A 5．D 【解析】1．根据开普勒第二定律可知 故选C。 2．（1）[1]“东方红二号”绕地心转动时始终相对于地球表面静止，为地球的静止卫星，离地高度不变，运行轨道与地球赤道平面共面，运行周期和地球自转的周期相同。 故选ABC。 （2）[2]根据广义相对论，静置于地面的钟与绕地运行的“东方红二号”里的钟相比“东方号二号”里的钟快。 故选C。 3．[1][2]“东方红一号”曾直接向地球发送《东方红》乐曲信号，而“嫦娥六号”在月球背面时无法直接与地球通信，需要中继通信卫星“鹊桥二号”利用电磁波转发信号，“鹊桥二号”帆板上的光伏电池将光能转换为电能。 4．（1）[1]“嫦娥六号”绕月球运动的向心加速度大小为 故选A。 [2]已知引力常量为G，则 解得 5．根据黄金代换，可得 则“嫦娥六号”携带的五星红旗在月球表面与在地球表面所受重力大小的比值近似为 故选D。 考点二 万有引力定律 1．（2023高二下·河北·学业考试）万有引力定律的发现和应用以及相对论、量子力学的提出，对人类智慧的影响至为深远。下列说法正确的是（    ） A．依据万有引力定律，哈雷预测了哈雷彗星的“按时回归” B．依据万有引力定律，开普勒预言了人类可以发射地球卫星 C．相对论和量子力学彻底否定了牛顿力学 D．牛顿力学适用于宏观世界、低速运动 【答案】AD 【详解】A．依据万有引力定律，哈雷预测了哈雷彗星的“按时回归”，故A正确； B．万有引力定律是牛顿在开普勒去世后才发现的，开普勒不可能预言了人类可以发射地球卫星，故B错误； CD．相对论与量子力学并没有否定牛顿力学理论，牛顿力学理论在宏观世界、低速运动中仍适用，故C错误，D正确。 故选AD。 2．（2025高二上·江苏·学业考试）下列说法正确的是（　　） A．伽利略创立日心说 B．牛顿发现万有引力定律 C．哥白尼测定引力常量 D．卡文迪什发现行星运动规律 【答案】B 【详解】A．哥白尼创立日心说，选项A错误； B．牛顿发现万有引力定律，选项B正确； C．卡文迪什测定引力常量，选项C错误； D．开普勒发现行星运动规律，选项D错误。 故选B。 3．（2025高三上·黑龙江·学业考试）某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍。根据，则该天体的质量约为地球质量M的（　　） A．1.5倍 B．2倍 C．2.5倍 D．5倍 【答案】C 【详解】某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍，根据，可知该天体的质量与地球质量之比约为 故选C。 4.（2023高二上·江苏·学业考试）2022年10月9日，太阳探测卫星“夸父一号”成功发射。卫星质量为m，与地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G，则卫星与地球间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据万有引力定律可得 故选B。 5．（2025高二上·江苏·学业考试）中国航天再一次开启“超级模式”，嫦娥六号成功发射，在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中（　　） A．受到的地球引力增大 B．受到的地球引力不变 C．受到的月球引力增大 D．受到的月球引力减小 【答案】C 【详解】根据万有引力的表达式有 当在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中，嫦娥六号与月球间距逐渐减小，则嫦娥六号受到的月球引力增大。 故选C， 6．（2024高二上·黑龙江·学业考试）地球表面不同的地方，重力加速度g的大小一般是不同的。下表列出了一些地点的重力加速度，通过表中数据可知（    ） 标准值： 地点 纬度 赤道海平面 0° 低纬度 ↓ 中纬度 ↓ 高纬度 9.780 广州 23°06' 9.788 北京 39°56' 9.801 莫斯科 55°45' 9.816 北极 90° 9.832 A．纬度越高，g越小 B．纬度越高，g越大 C．纬度越高，g不变 D．g的大小与纬度无关 【答案】B 【详解】由表中数值可知地面附近的重力加速度随纬度的升高而增大。 故选B。 7．（2024高二上·浙江·学业考试）2023年12月9 日，“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入预定轨道。已知“鸿鹄卫星”离地面高度为h，其质量为m，地球质量为m地，地球半径为R，引力常量为G，则地球和“鸿鹄卫星”间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】结合题中数据，根据万有引力表达式可得地球和“鸿鹄卫星”间的万有引力大小为 r为卫星到地心的距离，即 故二者间万有引力大小为 故选 D。 8.（2024高二上·北京·学业考试）银河系中有许多恒星是以双星系统的形式存在的。如图所示，双星系统是由两颗距离较近的恒星和构成，两星仅在相互之间的万有引力作用下，绕两者连线上某一定点做匀速圆周运动，且具有相同的角速度和周期。已知和的质量分别为和，距离为，引力常量为。 1．和之间的万有引力大小为（　　） A． B． C． D． 2．和的加速度大小之比为（　　） A． B． C． D． 3．对于质量不等的两恒星组成的双星系统，下列说法中正确的是（　　） A．周期与两者的质量均无关 B．周期与两者的质量之和有关 C．定点一定在两者连线的中点 D．定点更靠近质量小的恒星 【答案】1．A 2．B 3．B 【解析】1．和之间的万有引力大小 故选A。 2．根据牛顿第二定律 可得 故选B。 3．AB．设双星系统运行的角速度为，质量分别为和，运动半径分别为和，根据万有引力提供向心力 又 联立可得 可知角速度与与两者的质量之和有关，根据可知周期与两者的质量之和有关，故A错误，B正确； CD．根据 可得 定点更靠近质量大的恒星，故CD错误。 故选B。 考点三 宇宙航行 1．（2023高二上·广西·学业考试）2023年7月，我国成功将遥感三十六号卫星发射升空。在绕地球运行的过程中，该卫星受到地球引力的大小（　　） A．为零 B．只与卫星的质量有关 C．与地球和卫星的质量均有关 D．只与地球的质量有关 【答案】C 【详解】由万有引力公式知 卫星受到地球引力的大小与地球和卫星的质量均有关。 故选C。 2.（2024高二下·北京·学业考试）请阅读下述文字，完成下题。 2023年9月21日，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲。如图所示，中国空间站绕地球的运动可视为匀速圆周运动。已知空间站的质量为m，绕地球运动的轨道半径为r，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。地球可视为质量分布均匀的球体。 1．空间站绕地球做匀速圆周运动时，受到地球的万有引力大小为（    ） A． B． C． D． 2．空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为（    ） A． B． C． D． 【答案】1．D 2．A 【解析】1．根据万有引力计算公式，空间站绕地球做匀速圆周运动时，受到地球的万有引力大小为 故选D。 2．根据万有引力提供向心力 空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为 故选A。 3．（2023高二下·河北·学业考试）木星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，木星的轨道半径大于地球的轨道半径。若木星和地球绕太阳公转的线速度大小分别为、，周期分别为、，则（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．木星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有 可得线速度大小为 因，可得，故A错误，B正确； CD．由 可得 因，可得，故CD错误。 故选B。 4．（2025高二上·辽宁·学业考试）人造地球卫星稳定地在圆形轨道运行时，卫星的运行速度与其轨道半径是相对应的。已知地球半径为R，质量为M，万有引力常量为G，若某卫星离地面高度为h，则该卫星的运行速度为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】卫星做圆周运动时，万有引力提供向心力，即 整理得 故选C。 5．（2023高二上·河北·学业考试）一卫星绕地球做半径为r的匀速圆周运动。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则该卫星线速度的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】对卫星，根据牛顿第二定律有 解得卫星线速度大小 故选B。 6．（2025高二上·陕西·学业考试）我国的“北斗卫星”导航系统中的部分卫星位于地球同步静止轨道上，为全球用户提供定位、导航和授时服务，下列对于这部分卫星的说法正确的是（　　） A．它们在运行过程中周期保持不变 B．它们在运行过程中线速度保持不变 C．它们在运行过程中向心加速度保持不变 D．它们可以静止在地球上空的任意位置 【答案】A 【详解】A．同步卫星的运行周期等于地球自转周期，始终为24小时，故周期保持不变，故A正确。 B．线速度是矢量，同步卫星的速率大小不变，但方向不断变化，故线速度变化，故B错误。 C．向心加速度方向始终指向地心，方向不断变化，故向心加速度变化，故C错误。 D．同步卫星必须位于赤道平面上空固定轨道，无法静止在任意位置，故D错误。 故选A。 7．（2025高二下·广东·学业考试）中国空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道。关于在轨运行的中国空间站，下列说法正确的是（　　） A．运行周期大于24h B．运行的角速度比地球同步卫星的小 C．运行速度小于第一宇宙速度 D．运行速度大于第二宇宙速度 【答案】C 【详解】A．根据牛顿第二定律 解得 因为空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道，所以周期小于24h，故A错误； B．根据牛顿第二定律 解得 因为空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道，所以运行的角速度比地球同步卫星的大，故B错误； CD．第一宇宙速度是最大的环绕速度，运行速度小于第一宇宙速度，故C正确，D错误。 故选C。 8．（2024高二上·黑龙江·学业考试）2023年06月15日，我国成功完成“一箭多星”发射任务。如图所示，两颗质量相等的人造卫星A、B分别绕地球做匀速圆周运动。关于两颗卫星下列说法正确的是（    ） A．向心加速度 B．线速度 C．周期 D．动能 【答案】B 【详解】卫星做圆周运动的向心力等于万有引力可知 可得 因 可得向心加速度 线速度 周期 根据 可得动能 故选B。 9．（2023高二上·河北·学业考试）2023年12月17日，我国成功发射了一颗探测暗物质粒子的卫星。已知该卫星绕地球运营的周期为T，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G，假设该卫星绕地球做匀速圆周运动。则该卫星距离地面的高度为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据万有引力提供向心力有 解得 故选A。 10．（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期中）1984年4月8日，长征三号火箭成功地发射了中国第一颗地球同步静止轨道卫星。静止卫星位于赤道上方高度约36000km处，周期与地球自转周期相同。则（　　） A．静止卫星可能位于北京上空 B．不同国家的静止卫星周期不同 C．静止卫星位于赤道上空任意高度 D．静止卫星相对地面静止，也称静止卫星 【答案】D 【详解】地球静止卫星相对地面静止，也称静止卫星。地球静止卫星（不管来自哪个国家）和地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同。静止卫星只能位于赤道上空高度约36000km的轨道上。故ABC错误，D正确。 故选D。 11．（2024高二下·湖南·学业考试）北斗卫星导航系统是我国实施的自主发展、独立运行的卫星导航系统，实现了全球通讯全覆盖。如图，两颗可视为质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，所受万有引力大小分别为、﹔角速度大小分别为、；周期分别为、﹔线速度大小分别为、。下列关系正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．两卫星所受万有引力 ， 由于 则有 故A正确； B．根据 ， 解得 ， 由于 则有 故B错误； C．根据 结合上述可知 故C错误； D．根据 ， 解得 ， 由于 则有 故D错误。 故选A。 12．（2024高二上·辽宁·学业考试）2023年8月，中国航天科工集团启动建设超低轨道通信遥感一体卫星星座。若超低轨道卫星和高轨道卫星都绕地球做匀速圆周运动，则下列关于航天知识的说法正确的是 （　　） A．超低轨道卫星比高轨道卫星绕地的线速度更大 B．同质量的超低轨道卫星比高轨道卫星具有更大的重力势能 C．发射超低轨道卫星比发射同质量高轨道卫星所需要的能量更多 D．高轨道卫星绕地球飞行依靠万有引力，而超低轨道卫星飞行不依靠万有引力 【答案】A 【详解】A．根据万有引力提供向心力 可得 可知超低轨道卫星比高轨道卫星绕地的线速度更大，故A正确； BC．以地面为零势能面，发射高轨道卫星需要卫星的初速度更大，即初动能更大，即高轨道卫星的机械能更大，根据可知高轨道卫星动能小，根据机械能守恒定律可知高轨道卫星重力势能大，故BC错误； D．无论什么轨道的卫星飞行都是地球万有引力提供向心力，故D错误。 故选A。 13．（2021高二·山西·学业考试）2021年6月3日，我国在西昌卫星发射中心成功发射“风云四号02星”，该卫星是我国新一代地球静止轨道气象卫星，主要用于我国天气分析和预报、环境和灾害监测等领域，当“风云四号02星”在轨正常运行时。下列说法正确的是（　　） A．“风云四号02星”运行周期与地球自转周期相同 B．“风云四号02星”运行速度比第一宇宙速度大 C．“风云四号02星”可以定点于太原的正上方 D．“风云四号02星”运行加速度比地球表面的重力加速度大 【答案】A 【详解】A．“风云四号02星”是地球静止轨道气象卫星，可知“风云四号02星”运行周期与地球自转周期相同，A正确； B．地球第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，是地球表面轨道处卫星绕地球做匀速圆周运动的运行速度，可知“风云四号02星”运行速度比第一宇宙速度小，B错误； C．静止卫星必须位于赤道的上空，太原不在赤道上，可知“风云四号02星”不可以定点于太原的正上方，C错误； D．地球表面处有 解得 对于“风云四号02星”，根据牛顿第二定律可得 解得 D错误； 故选A。 14．（2023高二上·广西·学业考试）航天员在中国空间站“天宫课堂”上展示水球的实验如图所示，该实验中的水球（　　） A．处于超重状态 B．处于失重状态 C．在磁场作用力下悬浮 D．在电场作用力下悬浮 【答案】B 【详解】水球受地球的万有引力，所受引力全部用来提供做圆周运动的向心力而处于失重状态。 故选B。 15．（2023高二下·广东·学业考试）关于宇宙速度，下列说法正确的是（　　） A．静止卫星绕地球运行的速度小于第一宇宙速度 B．中国空间站绕地球运行的速度大于第一宇宙速度 C．第二宇宙速度是指飞行器脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度 D．第三宇宙速度是指飞行器脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度 【答案】A 【详解】AB．第一宇宙速度是最小发射速度，最大的环绕速度，静止卫星绕地球运行的速度和中国空间站绕地球运行的速度均小于第一宇宙速度，A正确，B错误； C．第二宇宙速度是指脱离地球的束缚，绕太阳运行的速度，C错误； D．第三宇宙速度是指脱离太阳的束缚，飞出太阳系的速度，D错误。 故选A。 16．（2023高二上·山东·学业考试）如图所示，北斗卫星导航系统中，静止轨道卫星和中圆轨道卫星均绕地球做匀速圆周运动。它们的轨道高度分别为36000km和21500km。线速度大小分别为和，角速度大小分别为和，下列判断正确的是（　　） A．＜，＜ B．＞，＞ C．＞，＜ D．＜，＞ 【答案】A 【详解】根据万有引力提供向心力，则 解得 ， 由上述结果可知，轨道半径r越大，角速度越小，线速度v就越小，所以＜，＜。 故选A。 17．（2023高二上·江苏徐州·学业考试）牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中曾设想，在高山上水平抛出物体，若速度一次比一次大，落点就一次比一次远。当速度足够大时，物体就不会落回地面而成为人造卫星。若不计空气阻力，这个足够大的速度至少为（　　） A．7.9 m/s B．7.9 km/s C．11.2 km/s D．16.7 km/s 【答案】B 【详解】当物体的速度大到向心力恰好等于地球的万有引力时，物体就能成为地球的卫星而不落到地球上，这个足够大的速度是地球的第一宇宙速度，大小是7.9 km/s。 故选B。 18．（2025高二下·广东·学业考试）如图所示，质量相同的两颗人造地球卫星P、Q做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为r、2r，则卫星P、Q（　　） A．向心加速度之比为 B．向心加速度之比为 C．受到地球的万有引力之比为 D．受到地球的万有引力之比为 【答案】BD 【详解】CD．卫星所受地球的万有引力大小为 又因为两卫星的质量相同，则两卫星受到地球的万有引力之比为，故C错误，D正确； AB．根据牛顿第二定律，解得 又因为两卫星的质量相同，所以向心加速度之比为，故A错误，B正确。 故选BD。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $