万有引力定律 讲义 -广东省2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第二册学业水平备考

万有引力定律 讲义 -广东省2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第二册学业水平备考 知识点梳理 一 开普勒三大定律 1. 轨道定律 所有行星绕太阳轨道都是椭圆，太阳在焦点上 2. 面积定律 行星和太阳连线，相同时间扫过面积相等 近太阳速度快，远太阳速度慢 3. 周期定律 轨道越大，公转周期越长 二 万有引力定律 1. 发现人 牛顿发现定律，卡文迪许测出引力常量G（必考选择题） 2. 定律内容 所有有质量的物体之间都会互相吸引 质量越大、引力越大；距离越远、引力越小 3. 公式 三 万有引力的两大应用 1. 卫星公转：万有引力 = 向心力 所有星球、卫星转圈，都是万有引力拉住它 2. 地面物体：万有引力 ≈ 重力 黄金代换 四 三大宇宙速度 1.第一宇宙速度 7.9km/s 近地卫星速度 最小发射速度、最大环绕速度（超级高频） 2.第二宇宙速度11.2km/s：脱离地球 3.第三宇宙速度16.7km/s：脱离太阳系 卫星规律 轨道越高：速度越小、周期越长、越慢 学考高频判断题 1.行星远日点速度最大（×）最远最慢 2.卡文迪许发现万有引力（×）牛顿发现 3.轨道越高卫星速度越快（×）越高越慢 4.7.9km/s是最大环绕速度（√） 广东学考真题 1．（25-26高二上·广东·学业考试真题）提出万有引力定律的物理学家是（　　） A．伽利略 B．牛顿 C．安培 2．（25-26高二上·广东·学业考试真题）如图所示，冥王星沿椭圆轨道围绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。当冥王星分别经过近日点和远日点时，冥王星在（　　） A．点受到太阳的引力比在点的小 B．点的向心加速度比在点的小 C．点的线速度比在点的大 D．点的角速度比在点的小 3．（22-23高二下·广东·学业考试真题）（多选）某星球的质量约为地球的，半径约为地球的。设其质量分布均匀且不考虑自转，地球表面重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的有（　　） A．该星球表面的重力加速度约为20m/s2 B．该星球表面的重力加速度约为2m/s2 C．在地球表面重100N的物体，在该星球表面重约200N D．在地球表面重100N的物体，在该星球表面重约20N 4．（25-26高二上·广东·学业考试真题）卫星在地面附近轨道绕地球做匀速圆周运动所必需的运行速度是（　　） A． B． C． D． 5．（24-25高二下·广东·学业考试真题）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 6．（24-25高二下·广东·学业考试真题）（多选）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 7．（24-25高二下·广东·学业考试真题）如图所示，两颗人造卫星均处于赤道平面内，甲为近地轨道卫星，乙为中地轨道卫星，两卫星均做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．甲的线速度小于乙的线速度 B．甲的角速度等于乙的角速度 C．甲的周期大于乙的周期 D．甲的向心加速度大于乙的向心加速度 8．（24-25高二下·广东·学业考试真题）关于地球第一宇宙速度，下列说法正确的是（　　） A．第一宇宙速度大小为 B．第一宇宙速度大小为 C．第一宇宙速度大小为 D．人造地球卫星的运行速度都大于第一宇宙速度 9．（23-24高二下·广东·学业考试真题）如图所示，地球和小行星围绕太阳做匀速圆周运动。只考虑地球和该小行星受到太阳引力的作用。该小行星公转与地球公转相比（　　） A．周期相等 B．小行星的周期小 C．小行星的线速度小 D．小行星的向心加速度大 10．（23-24高二下·广东·学业考试真题）（多选）如图所示，一行星绕恒星做匀速圆周运动，其运动周期为T，半径为r，引力常量为G，下列说法正确的有（　　） A．行星的角速度大小为 B．行星的加速度大小为 C．行星的线速度大小为 D．恒星的质量为 11．（22-23高二下·广东·学业考试真题）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 12．（22-23高二下·广东·学业考试真题）北斗导航系统中的地球静止卫星绕地球近似做匀速圆周运动，其运行的线速度（　　） A．大于第一宇宙速度 B．等于第一宇宙速度 C．小于第一宇宙速度 D．等于第二宇宙速度 13．（22-23高二下·广东·学业考试真题）中国空间站运行轨道近似为圆形。为补充物资，货运飞船需定期与空间站交会对接，对接后形成的组合体仍在原轨道运行。与对接前的空间站相比，组合体运行（　　） A．周期变大 B．线速度变大 C．向心加速度变大 D．所需的向心力变大 14．（21-22高二·广东·学业考试真题）我国的北斗导航系统包含了多颗地球静止卫星，它们离地高度都相同，且都绕地球做匀速圆周运动。关于不同质量的地球静止卫星，下列说法正确的是（　　） A．质量越大，周期越大 B．质量越大，角速度越大 C．质量越小，合外力越小 D．质量越大，加速度越小 15．（22-23高二上·广东·学业考试真题）某空间飞行器在固定轨道上绕地球的运动可视为圆周运动，其运行周期的约为15小时，由此可判断飞行器的（　　） A．轨道半径与地球静止卫星的相同 B．轨道半径比地球静止卫星的小 C．运行速度比地球静止卫星的小 D．运行速度与地球静止卫星的相同 试卷第1页（共3页） 第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．B 【详解】A．伽利略主要贡献为自由落体定律和惯性原理，未提出万有引力定律，故A错误； B．牛顿在1687年《自然哲学的数学原理》中系统提出万有引力定律，故B正确； C．安培的主要贡献在电磁学领域（如安培定律），与万有引力无关，故C错误。故选B。 2．C 【详解】A．冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，由可知点受到太阳的引力比在点的大，故A错误； B．由万有引力提供向心力可得 由于冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，因此点的向心加速度比在点的大，故B错误； C．由开普勒第二定律可知，冥王星在近日点点的线速度比在远日点点的大，故C正确； D．冥王星在近日点点的线速度比在远日点点的大，且冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，由可知点的角速度比在点的大，故D错误。故选C。 3．BD 【详解】由万有引力公式可得，则该星球的重力加速度 在地球表面重力G=mg=100N，在该星球表面G'=mg'=20N，故选BD。 4．B 【详解】卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所需的速度称为第一宇宙速度，其值为 7.9 km/s。 故选 B。 5．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。 6．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。 7．D 【详解】根据 可得，，， 因甲的轨道半径较小，可知甲的线速度大于乙的线速度；甲的角速度大于乙的角速度；甲的周期小于乙的周期；甲的向心加速度大于乙的向心加速度。故选D。 8．A 【详解】ABC．第一宇宙速度大小为，故A正确，BC错误； D．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得，可得 第一宇宙速度等于近地卫星的运行速度，所以人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的运行速度不可能大于第一宇宙速度，故D错误。故选A。 9．C 【详解】根据万有引力提供向心力可得可得，， 由于小行星的公转半径大于地球公转半径，则小行星公转周期大于地球公转周期；小行星的线速度小于地球的线速度；小行星的向心加速度小于地球的向心加速度。故选C。 10．ACD 【详解】ABC．一行星绕恒星做匀速圆周运动，其运动周期为T，半径为r，则行星的角速度大小为 行星的加速度大小为 行星的线速度大小为，故AC正确，B错误； D．由万有引力提供向心力可得，可得恒星的质量为，故D正确。故选ACD。 11．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。 12．C 【详解】根据万有引力提供向心力可知解得 当卫星的轨道半径等于地球半径时，运行速度等于第一宇宙速度，而静止卫星的轨道半径大于地球半径，故静止卫星的运行速度小于第一宇宙速度，第二宇宙速度大于第一宇宙速度。故选C。 13．D 【详解】与对接前的空间站相比，组合体运行的轨道半径不变，根据 可得，， 可知组合体运行的周期、线速度和向心加速度都不变，因组合体的质量变大，则所需的向心力变大。 故选D。 14．C 【详解】由解得 可知，静止卫星质量与其周期、角速度和向心加速度无关，只与合外力有关，质量越小，合外力越小。 故选C。 15．B 【详解】AB．由圆周运动规律和万有引力定律得 飞行器运行周期小于地球静止卫星24小时，所以其轨道半径小于地球静止卫星，故A错误，B正确； CD．由得 飞行器轨道半径小于地球静止卫星，所以其运行速度大于地球静止卫星，故CD均错误。故选B。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $