高考物理力学知识点之万有引力与航天易错题汇编含答案解析

高考物理力学知识点之万有引力与航天易错题汇编含答案解析一、选择题1．一宇宙飞船绕火星表面做匀速圆周运动，运转周期为T，引力常量为G则火星的平均密度( )A．GT2/3πB．3π/GT2C．2GT/4πD．24/GT2．2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片（CPU），圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（）A．v＜7.9 km/sB．7.9 km/s＜v＜11.2 km/sC．11.2 km/s＜v＜16.7 km/sD．v＞16.7 km/s3．由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动．对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（）A．向心力指向地心B．速度等于第一宇宙速度C．加速度等于重力加速度D．周期与地球自转的周期相等4．如图所示，“天舟一号”处于低轨道，“天宫二号”处于高轨道，则（）A．“天舟一号”的向心加速度小于“天宫二号”的向心加速度B．“天舟一号”的角速度等于“天宫二号”的角速度C．“天舟一号”的周期大于“天宫二号”的周期D．“天舟一号”和“天宫二号”的向心力都由万有引力提供5．电影《流浪地球》深受观众喜爱，地球最后找到了新家园，是一颗质量比太阳大一倍的恒星，假设地球绕该恒星作匀速圆周运动，地球到这颗恒星中心的距离是地球到太阳中心的距离的2倍。

则现在地球绕新的恒星与原来绕太阳运动相比，说法正确的是（）A．线速度是原来的1 2B．万有引力是原来的1 4C．向心加速度是原来的2倍D．周期是原来的2倍6．2019年春节期间上映的国产科幻电影《流浪地球》，获得了口碑和票房双丰收。

影片中人类为了防止地球被膨胀后的太阳吞噬，利用巨型发动机使地球公转轨道的半径越来越大，逐渐飞离太阳系，在飞离太阳系的之前，下列说法正确的是（）A．地球角速度越来越大B．地球线速度越来越大C．地球向心加速度越来越大D．地球公转周期越来越大7．研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤。

假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道在地球轨道外侧，如图所示，与地球相比较，则下列说法中正确的是（）A．火星运行速度较大B．火星运行角速度较大C．火星运行周期较大D．火星运行的向心加速度较大8．若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2:7．已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R．由此可知，该行星的半径约为（）A．12R B．72R C．2R D．72R9．“北斗”卫星导航定位系统由5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星组成。

则（）A．5颗同步卫星中质量小的卫星的高度比质量大的卫星的高度要低B．5颗同步卫星的周期小于轨道在地球表面附近的卫星的周期C．5颗同步卫星离地面的高度都相同D．5颗同步卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间10．如图所示，有关地球人造卫星轨道的正确说法有（）A．a、b、c 均可能是卫星轨道B．卫星轨道只可能是 aC．a、b 均可能是卫星轨道D．b 可能是同步卫星的轨道11．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( ) A ．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B ．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C ．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D ．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律12．在地球同步轨道上等间距布置三颗地球同步通讯卫星，就可以让地球赤道上任意两位置间实现无线电通讯，现在地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6．6倍。

假设将来地球的自转周期变小，但仍要仅用三颗地球同步卫星实现上述目的，则地球自转的最小周期约为 A ．5小时B ．4小时C ．6小时D ．3小时13．我国发射的“嫦娥一号”卫星经过多次加速、变轨后，最终成功进入环月工作轨道．如图所示，卫星既可以在离月球比较近的圆轨道a 上运动，也可以在离月球比较远的圆轨道b 上运动．下列说法正确的是A ．卫星在a 上运行的线速度小于在b 上运行的线速度B ．卫星在a 上运行的周期大于在b 上运行的周期C ．卫星在a 上运行的角速度小于在b 上运行的角速度D ．卫星在a 上运行时受到的万有引力大于在b 上运行时的万有引力14．地球的质量是月球质量的81倍，若地球吸引月球的力的大小为F ，则月球吸引地球的力的大小为( ) A ．81F B ．F C ．9F D ．81F15．人类以发射速度v 1发射地球同步卫星，以发射速度v 2发射火星探测器，以发射速度v 3发射飞出太阳系外的空间探测器，下列说法错误的是（ ） A ．v 1大于第一宇宙速度，小于第二宇宙 B ．v 2大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度 C ．v 3大于第三宇宙速度D ．地球同步卫星的环绕速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度16．中国北斗卫星导航系统（BDS ）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS ）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS ）之后第三个成熟的卫星导轨系统，预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力，如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a 、b 、c 三颗卫星均做匀速圆周运动，a 是地球同步卫星，则（ ）A ．卫星b 的周期大于24hB ．卫星a 的运行速度大于第一宇宙速度C ．卫星b 的运行速度小于赤道上物体随地球自转的速度D ．卫星a 的角速度小于c 的角速度17．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为 A ．124π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭B ．1234πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭C ．12πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭D ．123πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭18．如图，地球赤道上的山丘e ，近地资源卫星p 和同步通信卫星q 均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。

设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为v 1、v 2、v 3，向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则（ ）A ．v 1＞v 2＞v 3B ．v 1＜v 2＜v 3C ．a 1＞a 2＞a 3D ．a 1＜a 3＜a 219．星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 22v 1.已知某星球的半径为r ，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的16.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为 ( ) A 3gr B 6gr C ．3gr D gr20．已知地球质量为M ，半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，引力常数为G ，有一颗人造地球卫星在离地面高h 处绕地球做匀速圆周运动，那么这个卫星的运行速率为( ) A GMRB GMR h+ C gR D ()g R h +21．一个行星，其半径比地球的半径大2倍，质量是地球的25倍，则它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（ ）A ．6倍B ．4倍C ．259倍 D ．12倍22．德国天文学家们曾于2008年证实，位于银河系中心，与地球相距2.6万光年的“人马座A”其实是一个质量超大的黑洞．假设银河系中心仅此一个黑洞，太阳系绕银河系中心做匀速圆周运动，则根据下列哪组数据可以估算出该黑洞的质量(引力常量已知) A ．太阳系的质量和太阳系绕该黑洞公转的周期 B ．太阳系的质量和太阳系到该黑洞的距离 C ．太阳系的运行速度和该黑洞的半径 D ．太阳系绕该黑洞公转的周期和公转的半径23．“嫦娥四号”是人类历史上首次在月球背面软着陆和勘测。

假定测得月球表面物体自由落体加速度g ，已知月球半径R 和月球绕地球运转周期T ，引力常数为G ．根据万有引力定律，就可以“称量”出月球质量了。

月球质量M 为（ ）A ．2GR M g= B ．GgR M 2= C ．2324R M GT π= D ．2324T R M Gπ= 24．2015年12月29日，高分4号对地观测卫星升空.这是中国高分专项首颗高轨道高分辨率、设计使用寿命最长的光学遥感卫星，也是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星.下列关于高分4号地球同步卫星的说法中正确的是( ) A ．该卫星定点在北京上空 B ．该卫星定点在赤道上空C ．它的高度和速度是一定的，但周期可以是地球自转周期的整数倍D ．它的周期和地球自转周期相同，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小 25．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为0v 假设宇航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m 的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为N ，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为A ．2mv GNB ．4mv GNC ．2Nv GmD ．4Nv Gm【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．B 解析：B 【解析】 【详解】宇宙飞船绕火星表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：22(2)GMm m R R T π=,火星的密度：343MR ρπ=，解得：23GT πρ=，故选项B 正确，A 、C 、D 错误。

2．A解析：A 【解析】第一宇宙速度是物体在地球附近做匀速圆周运动必须具有的速度．而卫星在绕地球的轨道上作匀速圆周运动，轨道半径大于地球半径，根据卫星的速度公式v =可知，卫星的速度小于第一宇宙速度，即卫星运行速度v ＜7.9km/s ，故A 正确，BCD 错误．3．D解析：D 【解析】静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动，向心力垂直指向地轴；速度不等于第一宇宙速度；加速度也不等于重力加速度；但是周期与地球自转的周期相等．选项D 正确．4．D解析：D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．根据2MmGma r = 可得2GMa r =可知“天舟一号”的向心加速度大于“天宫二号”的向心加速度，选项A 错误； B ．由22MmGm r rω= 可得ω可知，“天舟一号”的角速度大于“天宫二号”的角速度，选项B 错误； C ．由222()Mm Gm r r Tπ= 可得T =可知，“天舟一号”的周期小于“天宫二号”的周期，选项C 错误； D ．“天舟一号”和“天宫二号”的向心力都由万有引力提供，选项D 正确。

故选D 。

5．D解析：D 【解析】 【详解】A 、根据万有引力充当向心力：G 2Mm r =m 2v r，线速度v ，由题知，新恒星的质量M 是太阳的2倍，地球到这颗恒星中心的距离r 是地球到太阳中心的距离的2倍，则地球绕新恒星的线速度不变，故A 错误。

B 、根据万有引力F = G2Mm r 可知，万有引力变为原来的12，故B 错误。