20 第五章 万有引力与宇宙航行 考点2 环绕速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度、经典力学的适用范围及局限性-【领航学考】2027年广东省高中学业水平合格性考试物理复习卷

空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 考点2环绕速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度、经典力学的适用范围 及局限性 真题演练 》单项选择题 1.(2024广东学考)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( 小行星 太阳 地球 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 2.(2023·广东学考)通过学习狭义相对论理论，可知下列说法正确的是() A.牛顿力学在任何情况下都适用 B.在所有的惯性参考系中，测得的真空中的光速相同 C.在不同的惯性参考系中，一切物理规律的形式都是不同的 3.(2023·广东学考)关于宇宙速度，下列说法正确的是（) A.同步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 4.(2023·广东学考)地面上的观察者测得真空中的光速为V1,在匀速直线运动的列车内，观察者测得真空中的 光速为V2,根据狭义相对论，下列判断正确的是() A.Vi>V2 B.V1<V2 C.Vi=V2 5.(2023·广东学考)北斗导航系统中的地球同步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 6.(2025广东学考)下列各类运动不遵循牛顿力学规律的是（) A.卫星绕地球运行 独家授权侵权必究 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 B.地面上汽车的运动 C.不同参考系中光的传播 7.(2025·广东学考)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运行速度小于第一字宙速度 D运行速度大于第二宇宙速度 练基础 1.三种宇宙速度及含义 类别 数值 意义 第一宇 km/s 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 宙速镀 第二宇 km/s 在地面附近发射飞行器使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速痕 宙速疫 第三宇 在地面附近发射飞行器使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速 km/s 宙速度 度 2.人造地球卫星 (1)第一宇宙速度的特点 飞行器绕地球表面做匀速圆周运动，用地球半径R代表近地卫星到地心的距离”，运动所需的向心力由万有引 力提供所拟mC解得v-G79kms v2 GMm GM 近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射 人造卫星的 发射速度.第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的 环绕速 度 (2)地球同步卫星的特点 地球同步卫星指相对于 静止的人造卫星，它的周期T= h要使卫星同步，同步卫星只能位于 正上方某一确定高度.（所有地球同步卫星高度、运行方向、加速度大小、角速度、线速度大小 不同) 3.经典力学 (1)经典力学是指以牛顿运动定律为基础发展建立起来的力学体系，有时也泛指描述低速宏观物体机械运动 的经典力学体系 ·独家授权侵权必究。 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (2)经典力学的局限性和适用范围 ①只适用于低速物体的运动，不适用于高速物体的运动； ②只适用于宏观世界，不适用于微观世界. 参考答案 1.7.911.216.7 2.(1)最小最大(2)地面24赤道相同质量 例题分析 例1下列运动中不能用经典力学规律描述的是 () A.和谐号从深圳向广州飞驰 B.人造卫星绕地球运动 C粒子接近光速的运动 【解析】和谐号从深圳向广州飞驰及人造卫星绕地球的运动，都属于宏观低速，经典力学能适用.而粒子接 近光速的运动，不能适用于经典力学故A、B不符合题意故选C 【答案】C 例2（多选）已知地球的第一宇宙速度为7.9km/s,第二宇宙速度为11.2km/s,第三宇宙速度为16.7km/s.下 列叙述正确为是（) A第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 B第一宇宙速度是成为地球卫星的最小发射速度 C.所有地球卫星环绕地球的运行速度都介于7.9km/s和11.2km/s之间 D.要发射土星探测器速度要大于第三宇宙速度 【解析】第一宇宙速度是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，A正确；第一宇宙速度是成为地 球卫星的最小发射速度，B正确；所有地球卫星发射速度都介于7.9km/s和11.2k/s之间，C错误要发射士 星探侧器速度要大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，D错误故选AB. 【答案】AB 例32024年4月26日，搭载三位航天员的神舟十八号飞船与空间站组合体快速交会对接成功，在轨执行任 务的神舟十七号航天员乘组顺利打开“家门”，欢迎远道而来的神舟十八号航天员乘组入驻“天宫”对接 轨道所处的空间存在极其稀薄的空气，下列说法正确的是（) A如不加干预，空间站组合体的轨道高度将缓慢升高 B.由于空气阻力的影响，如不加干预，空间站组合体运行一段时间后的速度会增大 C.为了实现对接，两者运行的速度大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 ·独家授权侵权必究 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 D.航天员在空间站组合体内处于完全失重状态，因为地球对他们没有引力作用了 Mm v 【解析】卫星本来做圆周运动，满足万有引力提供向心力即G2=。,对接轨道所处的空间存在极其稀 薄的空气，由于摩擦阻力作用卫星的线速度减小，提供的引力大于卫星所需要的向心力故卫星将做近心运动， 即道半径将小故A错误根万有引力提供向心力有Gm一除得v-得轨道高应降低在新 Mm 的轨道做圆周运动卫星的线速度较大，故B正确；第一宇宙速度为最大环绕速度，两者运行速度的大小一定小 于第一宇宙速度，故C错误；失重状态说明航天员对悬绳或支持物体的压力为0，而地球对他的万有引力提供 他随天宫一号围绕地球做圆周运动的向心力，故D错误故选B. 【答案】B 模拟训川练 》单项选择题 1.关于经典力学，下列说法正确的是（) A.适用于宏观物体的低速运动 B.仅适用于微观粒子的运动 C经典力学中，物体的质量与其运动速度有关 2.如图所示，关于人造地球卫星，下列说法正确的是( 北 A.同步卫星的周期为24h B.卫星可能的轨道为a、b、c C.近地卫星的轨道只能在赤道平面内 D.发射卫星的速度不能大于7.9km/s 3.如图所示，两颗人造地球卫星A、B在距离地面高度不同的轨道上，绕地球做匀速圆周运动.关于这两颗卫星 下列说法中正确的是（) 地球 A.卫星A的向心加速度一定较大 B.卫星A的运行周期一定较大 ·独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 3b.zxXk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 C.卫星B运行的线速度一定较大 D.卫星B运行的线速度可能为7.9k/s 4.2024年4月25日，神舟十八号载人飞船运载的三名宇航员成功与轨道高度为400~450千米的中国空间站 实现对接，六名宇航员成功会师.2020年6月23日，中国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航 卫星暨北斗三号最后一颗全球组网卫星，此次发射的卫星属地球静止轨道卫星，至此北斗三号全球卫星导航 系统星座部署全面完成.假设空间站和该卫星都做圆周运动，那么空间站和卫星在各自轨道上运行时() 句摄像机b A.空间站运行的线速度比卫星小 B.空间站运行的周期比卫星短 C.空间站运行的角速度比卫星小 D.空间站运行的加速度比卫星小 5.20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空这一全新活动领域，人类突破了大气层的阻拦摆脱了地球引 力的束缚，实现了在太空翱翔的梦想，近年来我国也在太空探索中取得多项重大突破以下关于宇宙相关知识 说法正确的是（) A.伽利略对第谷观测的行星数据进行多年研究，提出了行星运动定律 B.卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能"称量地球质量”的人 C.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度 D.开普勒经过长期研究发现了万有引力定律 》多项选择题 6.质量为的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动视为匀速圆周运动.已知月球质量为M,月球 半径为R,月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响，则航天器的 () A线速度V=R B角速度w= R C运行周期T=只 ·独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 Gm D.向心加速度a=R2 ”独家授权侵权必究 考点2 环绕速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度、经典力学的适用范围及局限性 真题演练 1.C　【解析】AB选项,根据万有引力提供向心力:G=mr,解得:T=,知轨道半径越大,周期越大,由于小行星轨道半径大于地球公转半径,故小行星的周期大于地球公转周期,故A、B错误;C选项,根据万有引力提供向心力:G=m,解得:v=,可知小行星的轨道半径大于地球半径,故小行星的公转速度小于地球公转的线速度,故C正确.D选项,据万有引力提供向心力:G=ma,解得:a=G,小行星轨道半径大于地球轨道半径,故地球加速度大于小行星加速度,故D错误. 2.B　【解析】牛顿力学在宏观低速下才适用,选项A错误;根据光速不变原理,在任何惯性参考系中,测得的真空中的光速不变,选项B正确;在惯性参考系中,一切物理规律的形式都是相同的,选项C错误. 3.A　【解析】第一宇宙速度是最小发射速度,最大的环绕速度,故选A.第二宇宙速度是指脱离地球的束缚,绕太阳运行的速度;第三宇宙速度是指脱离太阳的束缚,飞出太阳系的速度. 4.C　【解析】根据狭义相对论光速不变原理,光在真空中总是以确定的速度传播,速度的大小同光源的运动状态无关,在真空中的各个方向上,光信号传播速度的大小均相同,光速同光源的运动状态和观察者所处的惯性系无关,可知v1=v2,故选C. 5.C　【解析】根据万有引力提供向心力可知G=m,解得v=,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,而同步卫星的轨道半径大于地球半径,故同步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. 6.C　【解析】牛顿力学(经典力学)适用于宏观、低速(远小于光速)的惯性参考系.选项A、B:卫星绕地球运行和汽车运动均属于宏观低速运动,遵循牛顿力学.选项C:光的传播属于高速(光速)现象,且在不同参考系中需用相对论描述(如光速不变原理),不遵循牛顿力学.故选C. 7.C　【解析】高轨低速大周期,空间站的轨迹半径更小,则周期更小,小于24 h,角速度更大,AB错误.第一宇宙速度是最大的运行速度,故空间站小于第一宇宙速度,C正确.超过第二宇宙速度会离开地球,D错误.故选C. 模拟训练 1.A　【解析】经典力学使用条件为:宏观,低速,对微观,高速度运动不再适用,故A正确,B错误;在相对论力学中,物体的质量、长度与其运动速度有关;经典力学中,物体的质量、长度与其运动速度无关,故C错误.故选A. 2.A　【解析】同步卫星相对地面静止,其周期与地球自转周期相同,为24 h,故A正确;人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,其轨迹圆的圆心为地球球心,所以可能的轨道为a、c.近地卫星的轨道可以在赤道平面内也可以不在赤道面内,故BC错误;7.9 km/s是卫星的最小发射速度,所以发射卫星的速度不能小于7.9 km/s,故D错误.故选A. 3.A　【解析】卫星做圆周运动的向心力等于万有引力,则G=m=mr=ma, 可得a=,T=2π,v=,因rB>rA可知aB<aA,TB>TA,vB<vA,选项A正确,BC错误;根据v=,知绕地球表面运动的卫星的线速度为7.9 km/s,因rB>R,可知卫星B运行的线速度一定小于7.9 km/s,选项D错误.故选A. 4.B　【解析】根据万有引力提供向心力有=m,得v=,可知半径越小,线速度越大,故空间站运行的线速度比卫星大,A错误;由题目信息可知,空间站运行的半径小于卫星运行的半径,设空间站和卫星的周期分别为T1、T2,半径分别为r1、r2,由开普勒第三定律=,故空间站运行的周期比卫星短,B正确;根据角速度计算公式为ω=,可知空间站运行的角速度比卫星大,C错误;根据万有引力提供向心力=ma,可知a=,半径越小,加速度越大,空间站运行的加速度比卫星大,D错误.故选B. 5.B　【解析】开普勒对第谷观测的行星数据进行多年研究,提出了行星运动定律,A错误;卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值,并且被誉为第一个能“称量地球质量”的人,B正确;地球的第一宇宙速度被称为最大的环绕速度,因此人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的速度都小于第一宇宙速度,C错误;开普勒在第谷观测数据的基础上总结出开普勒三大定律,而牛顿在开普勒三大定律的基础上,发现万有引力定律,D错误.故选B. 6.AB　【解析】探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行时,万有引力提供向心力,故=mg==mω2R=mR=ma,可得线速度 v=,角速度ω=,运行周期T=2π,向心加速度,a=,故A、B正确,C、D错误.故选AB. 学科网（北京）股份有限公司 $