专题06 万有引力定律与航天-2019年高考真题和模拟题分项汇编物理(原卷版)
专题06 万有引力定律与航天
1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P
由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相
同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a–x关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球
体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则
A．M与N的密度相等
B．Q的质量是P的3倍
C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍
D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍
2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”
月
球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图
像是
3．（2019·
新课标全国Ⅲ卷）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度
大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径
R金
A．a金>a地>a火 B．a火>a地>a C．v地>v火>v金 D．v火>v地>v 4．（2019·北京卷）2019年5月17日，我国成功发射第45 步卫星）。该卫星 现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。已知月球的质量为M、半径为 测器的 A．周期为234πrGM B．动能为2GMmR 绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球 A．121,GMvvvr B．121,GMvvvr 中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv， 功发射第41颗北斗导航卫星。这颗卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。取地球半径为 m，地球表面重力加速度g=9.8 m/s2。下列说法正确的是 面登月。随着嫦娥奔月梦想的实现，我国不断刷新深空探测的中国高度。嫦娥卫星整个飞行过程可分为 A．332212abTT 木星的质量是地球的317.89倍，已知木星的一颗卫星甲的轨道半径和地球的卫星乙的轨道半径相同， 极的读数相差大约3‰。如图所示，如果认为地球是一个质量分布均匀的标准球体，下列说法正确的是 A．在北极处物体的向心力为万有引力的3‰ 拍摄到黑洞的照片如图所示。黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于光都无法逃逸（光速为c）。 A．2vrMG 离均为轨道I半径的2倍，则 A．卫星在轨道Ⅱ的运行周期为轨道I的2倍 关注的行星。已知它的直径约是地球的一半，质量约为地球质量的1/10，表面积相当于地球陆地面积 的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每两天恰好三次看到卫星掠过其正
金
金
颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同
A．入轨后可以位于北京正上方
B．入轨后的速度大于第一宇宙速度
C．发射速度大于第二宇宙速度
D．若发射到近地圆轨道所需能量较少
5．（2019·天津卷）2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“
实
R
，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探
C．角速度为3Gmr D．向心加速度为2GMR
6．（2019·江苏卷）1970年成功发射的“东方红一号”
是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道
质量为M，引力常量为G。则
C．121,GMvvvr D．121,GMvvvr
7．（2019·浙江选考）20
世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空
和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，
飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R，引
力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是
A．Fvt，2vRG B．Fvt，32πvTG
C．Ftv，2vRG D．Ftv，32πvTG
8．（2019·广东省汕尾市高三模拟）2018年11月1
日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成
R=6.4×10
6
A．该卫星到地面的高度约为74.210m
B．该卫星的线速度约为3.1km/s
C．该卫星发出的电磁波信号传播到地面经过时间约为1 s
D．该卫星做圆周运动的加速度小于月球绕地球做圆周运动的加速度
9．（2019·湖南省怀化市高三二模）2018年12月8
日，嫦娥四号发射升空。将实现人类历史上首次月球背
三个轨道段：绕地飞行调相轨道段、地月转移轨道段、绕月飞行轨道段我们用如图所示的模型来简化描
绘嫦娥卫星飞行过程，假设调相轨道和绕月轨道的半长轴分别为a、b，公转周期分别为T1、T2。关于嫦
娥卫星的飞行过程，下列说法正确的是
B．嫦娥卫星在地月转移轨道上运行的速度应大于11.2 km/s
C．从调相轨道切入到地月转移轨道时，卫星在P点必须减速
D．从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星在Q点必须减速
10．（2019·四川省成都市高三三模）2019
年初，《流浪地球》的热映激起了人们对天体运动的广泛关注。
且它们均做匀速圆周运动，则下列说法正确的是
A．卫星甲的周期可能大于卫星乙的周期
B．卫星甲的线速度可能小于卫星乙的线速度
C．卫星甲的向心加速度一定大于卫星乙的向心加速度
D．卫星甲所受的万有引力一定大于卫星乙所受的万有引力
11．（2019·
北京市通州区高考物理二模）用传感器测量一物体的重力时，发现在赤道测得的读数与其在北
B．在北极处物体的重力为万有引力的3‰
C．在赤道处物体的向心力为万有引力的3‰
D．在赤道处物体的重力为万有引力的3‰
12．（2019·江苏省扬州中学高三模拟）2019年4月10
日，天文学家召开全球新闻发布会，宣布首次直接
若黑洞的质量为M，半径为R，引力常量为G，其逃逸速度公式为2GMvR。如果天文学家观测到
一天体以速度v绕某黑洞做半径为r的匀速圆周运动，则下列说法正确的有
B．M=Gv2r
C．该黑洞的最大半径为22GMc
D．该黑洞的最小半径为22GMc
13．（2019·福建省泉州市高三质量检查）如图，虚线I、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道，其中轨道I
为与第一宇宙速度7.9 km/s对应的近地环绕圆轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为与第二宇宙速度
11.2
km/s对应的脱离轨道，a、b、c三点分别位于三条轨道上，b点为轨道Ⅱ的远地点，b、c
点与地心的距
B．卫星经过a点的速率为经过b点的2倍
C．卫星在a点的加速度大小为在c点的4倍
D．质量相同的卫星在b点的机械能小于在c点的机械能
14．（2019·东北三省四市高考二模）继“好奇”号之后，“洞察”
号再次探访火星，使火星再次成为人类最为
自转周期与地球十分接近，到太阳的距离约是日地距离的1.5倍。根据以上信息可知
A．火星表面的重力加速度约是地球的0.4倍
B．火星的第一宇宙速度约为地球的1.6倍
C．火星的同步卫星轨道半径约为地球的1倍
D．火星的公转周期约1.8年
15．（2019·山西省太原市第五中学高三模拟）已知某卫星在赤道上空轨道半径为r
1
的圆形轨道上绕地运行
上方。假设某时刻，该卫星如图在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为r2。设卫星由A到
B运动的时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力。则
A．025TT
B．11121242trrTrrrr
C．卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能不变
D．卫星由图中A点变轨进入椭圆轨道，机械能增大
2019年高考物理真题同步分类汇编专题03 万有引力与航天(原卷版)
2019年高考物理试题分类解析专题03万有引力与航天1. 2019全国1卷16．最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展。
若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×108 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为（）A．1.6×102 kg B．1.6×103 kg C．1.6×105 kg D．1.6×106 kg2. 全国2卷14．2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是（）3.全国3卷15．金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。
已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定（）A．a金>a地>a火B．a火>a地>a金C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金4. 北京卷18．2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。
该卫星（）A．入轨后可以位于北京正上方B．入轨后的速度大于第一宇宙速度C．发射速度大于第二宇宙速度D．若发射到近地圆轨道所需能量较少5. 天津卷1.2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。
已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的（）A.周期为234πr GMB.动能为2GMm RC.角速度为3Gm rD.向心加速度为2GM R 6.江苏卷4．1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G ．则（ ）（A ）121,GM v v v r >=（B ）121,GM v v v r >> （C ）121,GM v v v r <=（D ）121,GM v v v r <>。
06 万有引力与航天高考真题分项详解(解析版)
十年高考分类汇编专题06万有引力与航天（2011-2020）目录题型一、考查万有引力定律、万有引力提供物体重力的综合类问题 ............................................ 1 题型二、考查万有引力提供卫星做圆周运动向心力的相关规律 .................................................... 6 题型三、考查飞船的变轨类问题 ...................................................................................................... 18 题型四、考查万有引力与能量结合的综合类问题 .......................................................................... 20 题型五、考查双星与三星系统的规律 .............................................................................................. 21 题型六、关于开普勒三定律的相关考查 .......................................................................................... 22 题型七、天体运动综合类大题 . (25)题型一、考查万有引力定律、万有引力提供物体重力的综合类问题1.（2020全国1）.火星的质量约为地球质量的110，半径约为地球半径的12，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ） A. 0.2B. 0.4C. 2.0D. 2.5【考点】万有引力在非绕行问题中的应用 【答案】B【解析】设物体质量为m ，在火星表面所受引力的大小为F 1,则在火星表面有:1121M mF GR 在地球表面所受引力的大小为F 2，则在地球表面有：2222M mF GR 由题意知有：12110M M ；1212R R故联立以上公式可得：21122221140.4101F M R F M R ==⨯=。
专题06 万有引力定律-2019高三物理总复习真题精准导航(解析版)
考纲定位本讲共4个考点，，两个一级考点， （1）第二宇宙速度和第三宇宙速度 （2）经典时空观和相对论时空观 两个二级考点（1）万有引力定律及其应用 （2）环绕速度可见考试多从二级考点命制试题，选择题居多，难度有波动变化。
必备知识1．在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供．其基本关系式为G Mm r 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m (2πT)2r ＝m (2πf )2r .在天体表面，忽略自转的情况下有G MmR2＝mg .2．卫星的绕行速度v 、角速度ω、周期T 与轨道半径r 的关系 (1)由G Mm r 2＝m v 2r ，得v ＝GMr，则r 越大，v 越小． (2)由G Mmr 2＝mω2r ，得ω＝GMr 3，则r 越大，ω越小． (3)由G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得T ＝4π2r 3GM，则r 越大，T 越大． 3．卫星变轨(1)由低轨变高轨，需增大速度，稳定在高轨道上时速度比在低轨道小． (2)由高轨变低轨，需减小速度，稳定在低轨道上时速度比在高轨道大． 4．宇宙速度 (1)第一宇宙速度：推导过程为：由mg ＝mv 12R ＝GMmR 2得：v 1＝GMR＝gR ＝7.9 km/s.第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度． (2)第二宇宙速度：v 2＝11.2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度． (3)第三宇宙速度：v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．题型洞察一.题型研究一：行星或卫星的圆周运动（一）真题再现1.(2018·全国卷I ·T20) 2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。
根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s 时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。
题型08 万有引力定律与航天-(第一篇)2019年高考600分考法之物理题型抢分卷(原卷版)
一、考法分析和解题技法热门考法◎考法1万有引力定律的理解及计算◎考法2天体运行规律及应用◎考法3卫星、航天器的变轨问题解题技法☑技法1理解万有引力定律并能运用解决相关物理问题；☑技法2天体运行规律及应用问题主要涉及：（1）天体质量和天体密度的估算；（2）人造卫星、天体运行规律。
☑技法3理解卫星、航天器的变轨原理。
在运行中的变轨有两种情况：离心运动和向心运动。
二、真题再现考例1(2018全国III 卷，T15)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍。
P 与Q 的周期之比约为()A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1考例2(2018全国II 卷,T16)2018年2月，我国500m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T =5.19ms ，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为11226.6710N m /kg -⨯⋅。
以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为()A.93510kg/m ⨯B.123510kg/m ⨯C.153510kg/m ⨯D.183510kg/m ⨯考例3(2017课标卷Ⅲ，T14)2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的()A ．周期变大B ．速率变大C ．动能变大D ．向心加速度变大三、试题预测预测1如图所示，有一个质量为M ，半径为R ，密度均匀的大球体．从中挖去一个半径为R2小球体，并在空腔中心放置一质量为m 的质点，则大球体的剩余部分对该质点的万有引力大小为(已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零)()A ．G MmR 2B ．0C.4G MmR 2D ．G Mm2R 2预测2双星运动是产生引力波的来源之一，假设宇宙中有一双星系统由a 、b 两颗星体组成，这两颗星体绕它们连线的某一点在万有引力作用下做匀速圆周运动，测得两星体的轨道半径之和为l 1，轨道半径之差为l 2，a 星体轨道半径大于b 星体轨道半径，a 星体的质量为m 1，引力常量为G ，则b 星体的周期为()A.121212)(2Gm l l l -πB ．121212)(2Gm ll l +πC.)()(221121212l l Gm l l l +-πD ．)()(221121212l l Gm l ll-+π预测3随着人类科技的发展，我们已能够成功发射宇宙飞船去探知未知星球．如图所示为某飞船发射到某星球的简要轨道示意图，该飞船从地面发射后奔向某星球后，先在其圆形轨道Ⅰ上运行，在P 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q 为轨道Ⅱ上离星球最近的点．则下列说法正确的是()A ．在P 点时飞船需突然加速才能由轨道Ⅰ进入轨道ⅡB ．在P 点时飞船需突然减速才能由轨道Ⅰ进入轨道ⅡC ．飞船在轨道Ⅱ上由P 到Q 的过程中速率不断增大D ．飞船通过圆形轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ上的P 点时加速度相同四、跟踪速练1.(2018全国I 卷，T20)（多选）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波，根据科学家们复原的过程，在两颗中星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子()A.质量之积B.质量之和C.速率之和D.各自的自转角速度2．(2018山东济南一中上学期期中)（多选）在未来的“星际穿越”中，某航天员降落在一颗不知名的行星表面上．该航天员从高h＝L处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球表面时，与抛出点的距离是5L，已知该星球的半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是() A．该星球的质量M＝v20R22GLB．该星球的质量M＝2v20R25GLC．该星球的第一宇宙速度v＝v0R2LD．该星球的第一宇宙速度v＝v0RL3.(2018山东潍坊高三上学期期中)（多选）2017年8月16日凌晨，中国量子卫星“墨子”在酒泉卫星发射中心成功发射，目前“墨子”已进入离地面高度为h的极地预定轨道(轨道可视为圆轨道)，如图所示．若“墨子”从北纬30°的正上方按图示方向第一次运行至南纬60°正上方，所用时间为t，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自转，由以上条件可知()A．地球的质量为gRGB．卫星运行的角速度为π2tC．卫星运行的线速度为πR2tD．卫星运行的线速度为πR＋h2t4．(2018华中师大第一附中高三上学期期中)（多选）已知甲、乙两行星的半径之比为2∶1，环绕甲、乙两行星表面运行的两卫星周期之比为4∶1，则下列结论中正确的是() A．甲、乙两行星表面卫星的动能之比为1∶4B．甲、乙两行星表面卫星的角速度之比为1∶4C．甲、乙两行星的质量之比为1∶2D．甲、乙两行星的第一宇宙速度之比为2∶15．(2018江苏泰州高三上学期期中)（多选）2016年10月19日3时31分，神舟十一号载人飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接，此时天宫二号绕地飞行一圈时间为92.5min，而地球同步卫星绕地球一圈时间为24h，根据此两组数据我们能求出的是()A．天宫二号与地球同步卫星受到的地球引力之比B．天宫二号与地球同步卫星的离地高度之比C．天宫二号与地球同步卫星的线速度之比D．天宫二号与地球同步卫星的加速度之比6．(2018安徽师大附中高三上学期期中)（多选）登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星．地球和火星的公转视为匀速圆周运动．忽略行星自转影响，火星和地球相比()行星半径/m质量/kg公转轨道半径/m地球 6.4×106 6.0×1024 1.5×1011火星 3.4×106 6.4×1023 2.3×1011A.火星的“第一宇宙速度”约为地球的第一宇宙速度的0.45倍B．火星的“第一宇宙速度”约为地球的第一宇宙速度的1.4倍C．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.43倍D．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.28倍7.(2018山东泰安高三上学期期中)（多选）发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步椭圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点．轨道3到地面的高度为h，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g.以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能B．卫星在轨道3上的周期小于在轨道2上的周期C．卫星在轨道2上经过Q点时的速度小于它在轨道3上经过P时的速度D．卫星在轨道3上的线速度为v＝R gR＋h8．(2018山东临沂高三上学期期中)据报道，2020年前我国将发射8颗海洋系列卫星，包括2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星(这4颗卫星均绕地球做匀速圆周运动)，以加强对黄岩岛、钓鱼岛及西沙群岛全部岛屿附近海域的监测．设海陆雷达卫星的轨道半径是海洋动力环境卫星的n 倍，下列说法正确的是()A ．在相同时间内，海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积相等B ．海陆雷达卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比等于海洋动力环境卫星做匀速圆周运动的半径的三次方与周期的平方之比C ．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星角速度之比为n 32∶1D ．海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星周期之比为1∶n 329.(2018河北定州中学摸底)双星系统中两个星球A 、B 的质量都是m ，相距L ，它们正围绕两者连线上某一点做匀速圆周运动．实际观测该系统的周期T 要小于按照力学理论计算出的周期理论值T 0，且TT 0＝k (k <1)，于是有人猜测这可能是受到了一颗未发现的星球C 的影响，并认为C 位于A 、B 的连线正中间，相对A 、B 静止，则A 、B 组成的双星系统周期理论值T 0及C 的质量分别为()A ．2πL 22Gm ，1＋k 24k mB ．2πL 32Gm ，1－k 24k mC ．2π2Gm L 3，1＋k 24k mD ．2πL 32Gm ，1－k 24k 2m10．(2017课标卷Ⅱ，T19)（多选）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M 、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T 0.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P 经M 、Q 到N 的运动过程中()A ．从P 到M 所用的时间等于T 04B ．从Q 到N 阶段，机械能逐渐变大C ．从P 到Q 阶段，速率逐渐变小D ．从M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功11．(2017北京卷，T17)利用引力常量G 和下列某一组数据，不能．．计算出地球质量的是()A ．地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)B ．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C ．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D ．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离12．(2017江苏卷，T6)（多选）“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空．与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约380km 的圆轨道上飞行，则其()A ．角速度小于地球自转角速度B ．线速度小于第一宇宙速度C ．周期小于地球自转周期D ．向心加速度小于地面的重力加速度13．(2016课标卷Ⅲ，T14)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14．(2016课标卷Ⅰ，T17)利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为()A ．1hB ．4hC.8h D ．16h15．(2015课标卷Ⅱ，T16)由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103m/s ，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s ，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()A ．西偏北方向，1.9×103m/sB ．东偏南方向，1.9×103m/sC ．西偏北方向，2.7×103m/sD ．东偏南方向，2.7×103m/s16．(2014课标卷Ⅱ，T18)假设地球可视为质量均匀分布的球体．已知地球表面重力加速度在两极的大小为g 0；在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ；引力常量为G .地球的密度为()A.3πGT 2g 0－g g 0B ．3πGT 2g 0g 0－gC.3πGT 2D ．3πGT 2g 0g17.如图，宇宙飞船A 在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B 输送物质，需要与B 对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是()A ．它应沿运行速度方向喷气，与B 对接后周期比低轨道时的小B ．它应沿运行速度的反方向喷气，与B 对接后周期比低轨道时的大C ．它应沿运行速度方向喷气，与B 对接后周期比低轨道时的大D ．它应沿运行速度的反方向喷气，与B 对接后周期比低轨道时的小18．天文学家新发现了太阳系外的一颗行星，这颗行星的体积是地球的a 倍，质量是地球的b 倍．已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为T ，引力常量为G ，则该行星的平均密度为()A.4πGb 2T 2a 2B ．4πaGT 2bC.3πbGT 2a D ．4πbGT 2a19.（多选）已知地球的半径为6.4×106m ，地球自转的角速度为7.27×10－5rad/s ，地球表面的重力加速度为9.8m/s 2，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×103m/s ，第三宇宙速度为16.7×103m/s ，月地中心间距离为3.84×108m ．假设地球上有一颗苹果树长到月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，请根据此时苹果线速度的计算，判断苹果将不会()A ．落回地面B ．成为地球的“苹果月亮”C ．成为地球的同步“苹果卫星”D ．飞向茫茫宇宙20.月球和地球的质量之比为a ∶1，半径之比为b ∶1，将一单摆由地球带到月球，将摆球从与地球表面相同高度处由静止释放(释放点高度低于悬点高度)，释放时摆线与竖直方向的夹角相同，当摆球运动到最低点时，在月球上和地球上摆线对摆球的拉力之比为()A.b 2a B ．ab 2C.a 2b D ．ba 221.（多选）2016年1月27日，我国在境内再次成功地进行了陆基中段反导拦截技术试验，中段是指弹道导弹在大气层外空间依靠惯性飞行的一段．如图所示，一枚蓝军弹道导弹从地面上A 点发射升空，目标是攻击红军基地B 点，导弹升空后，红军反导预警系统立刻发现目标，从C 点发射拦截导弹，并在弹道导弹飞行中段的最高点D 将其击毁．下列说法中正确的是()A ．图中E 到D 过程，弹道导弹机械能不断增大B ．图中E 到D 过程，弹道导弹的加速度不断减小C ．弹道导弹在大气层外运动轨迹是以地心为焦点的椭圆D ．弹道导弹飞行至D 点时速度大于7.9km/s22.随着人类航天事业的进步，太空探测越来越向深空发展，火星正在成为全球航天界的“宠儿”．我国计划于2020年发射火星探测器，一步实现绕、落、巡工程目标．假设某宇航员登上了火星，在其表面以初速度v 竖直上抛一小球(小球仅受火星的引力作用)，小球上升的最大高度为h ，火星的直径为d ，引力常量为G ，则()A ．火星的第一宇宙速度为h d vB ．火星的密度为3v 24πGhdC ．火星的质量为v 2d 22Gh D ．火星的“近火卫星”运行周期为hdv π223．如图，地球和行星绕太阳做匀速圆周运动，地球和形状做匀速圆周运动的半径r 1、r 2之比为1:4，不计地球和行星之间的相互影响，下列说法不正确的是()A ．行星绕太阳做圆周运动的周期为8年B ．地球和行星的线速度大小之比为1:2C ．由图示位置开始计时，至少再经过87年，地球位于太阳和行星连线之间D ．经过相同时间，地球、行星半径扫过的面积之比为1:224．(多选)2017年8月我国FAST 天文望远镜首次发现两颗太空脉冲星。
(2017-2019)高考物理真题分类汇编专题06万有引力定律与航天(学生版)
专题06 万有引力定律与航天1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P 由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量间的关系如图中实线所示。
在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其a–关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。
已知星球M的半径是星球N的3倍，则A．M与N的密度相等B．Q的质量是P的3倍C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是3．（2019·新课标全国Ⅲ卷）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。
已知它们的轨道半径R金<R地<R火，由此可以判定A．a金>a地>a火B．a火>a地>a金C．v地>v火>v金D．v火>v地>v金4．（2019·北京卷）2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星（同步卫星）。
该卫星A．入轨后可以位于北京正上方B ．入轨后的速度大于第一宇宙速度C ．发射速度大于第二宇宙速度D ．若发射到近地圆轨道所需能量较少5．（2019·天津卷）2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。
已知月球的质量为M 、半径为R ，探测器的质量为m ，引力常量为G ，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r 的匀速圆周运动时，探测器的A ．周期为234πr GMB ．动能为2GMmRC ．角速度为3Gmr D ．向心加速度为2GMR 6．（2019·江苏卷）1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G 。
高考物理万有引力与航天试题(有答案和解析)
高考物理万有引力与航天试题(有答案和解析)一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．一宇航员在某未知星球的表面上做平抛运动实验：在离地面h 高处让小球以某一初速度水平抛出，他测出小球落地点与抛出点的水平距离为x 和落地时间t ，又已知该星球的半径为R ，己知万有引力常量为G ，求： （1）小球抛出的初速度v o （2）该星球表面的重力加速度g （3）该星球的质量M（4）该星球的第一宇宙速度v （最后结果必须用题中己知物理量表示）【答案】(1) v 0=x/t (2) g=2h/t 2 (3) 2hR 2/(Gt 2) (4) t【解析】（1）小球做平抛运动，在水平方向：x=vt ， 解得从抛出到落地时间为：v 0=x/t（2）小球做平抛运动时在竖直方向上有：h=12gt 2， 解得该星球表面的重力加速度为：g=2h/t 2；（3）设地球的质量为M ，静止在地面上的物体质量为m ， 由万有引力等于物体的重力得：mg=2MmGR 所以该星球的质量为：M=2gR G= 2hR 2/(Gt 2)； （4）设有一颗质量为m 的近地卫星绕地球作匀速圆周运动，速率为v ，由牛顿第二定律得： 22Mm v G m R R=重力等于万有引力，即mg=2MmGR，解得该星球的第一宇宙速度为：v ==2．经过逾6 个月的飞行，质量为40kg 的洞察号火星探测器终于在北京时间2018 年11 月27 日03：56在火星安全着陆。
着陆器到达距火星表面高度800m 时速度为60m/s ，在着陆器底部的火箭助推器作用下开始做匀减速直线运动；当高度下降到距火星表面100m 时速度减为10m/s 。
该过程探测器沿竖直方向运动，不计探测器质量的变化及火星表面的大气阻力，已知火星的质量和半径分别为地球的十分之一和二分之一，地球表面的重力加速度为g = 10m/s 2。
求：(1)火星表面重力加速度的大小； (2)火箭助推器对洞察号作用力的大小.【答案】(1)2=4m/s g 火 (2)F =260N 【解析】 【分析】火星表面或地球表面的万有引力等于重力，列式可求解火星表面的重力加速度；根据运动公式求解下落的加速度，然后根据牛顿第二定律求解火箭助推器对洞察号作用力. 【详解】（1）设火星表面的重力加速度为g 火，则2=M m Gmg r火火火2=M mGmg r 地地解得g 火=0.4g=4m/s 2（2）着陆下降的高度：h=h 1-h 2=700m ，设该过程的加速度为a ，则v 22-v 12=2ah 由牛顿第二定律：mg 火-F=ma 解得F=260N3．我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，经过一系列过程，在离月球表面高为h 处悬停，即相对月球静止．关闭发动机后，探测器自由下落，落到月球表面时的速度大小为v ，已知万有引力常量为G ，月球半径为R ，h R <<，忽略月球自转，求： （1）月球表面的重力加速度0g ； （2）月球的质量M ；（3）假如你站在月球表面，将某小球水平抛出，你会发现，抛出时的速度越大，小球落回到月球表面的落点就越远．所以，可以设想，如果速度足够大，小球就不再落回月球表面，它将绕月球做半径为R 的匀速圆周运动，成为月球的卫星．则这个抛出速度v 1至少为多大？【答案】（1）202v g h =（2）222v R M hG =（3）1v =【解析】（1）根据自由落体运动规律202v g h =，解得202v g h=（2）在月球表面，设探测器的质量为m ，万有引力等于重力，02MmGmg R=，解得月球质量222v R M hG=（3）设小球质量为'm ，抛出时的速度1v 即为小球做圆周运动的环绕速度万有引力提供向心力212''v Mm G m R R =，解得小球速度至少为1v =4．某行星表面的重力加速度为g ，行星的质量为M ，现在该行星表面上有一宇航员站在地面上，以初速度0v 竖直向上扔小石子，已知万有引力常量为G ．不考虑阻力和行星自转的因素，求： （1）行星的半径R ；（2）小石子能上升的最大高度． 【答案】(1)R = （2）202v h g =【解析】（1）对行星表面的某物体，有：2GMmmg R=-得：R =（2）小石子在行星表面作竖直上抛运动，规定竖直向下的方向为正方向，有：2002v gh =-+得：202v h g=5．侦察卫星在通过地球两极上空的圆轨道上运行,它的运行轨道距地面高为h ,要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全部都拍摄下来,卫星在通过赤道上空时,卫星上的摄影像机至少应拍地面上赤道圆周的弧长是多少?设地球半径为R ,地面处的重力加速度为g ,地球自转的周期为T ．【答案】l =【解析】 【分析】 【详解】设卫星周期为1T ,那么:22214()()Mm m R h G R h T π+=+, ① 又2MmGmg R=, ② 由①②得1T =设卫星上的摄像机至少能拍摄地面上赤道圆周的弧长为l ,地球自转周期为T ,要使卫星在一天(地球自转周期)的时间内将赤道各处的情况全都拍摄下来,则12TlR T π⋅=. 所以23124()RT h R l T Tgππ+==. 【点睛】摄像机只要将地球的赤道拍摄全，便能将地面各处全部拍摄下来；根据万有引力提供向心力和万有引力等于重力求出卫星周期；由地球自转角速度求出卫星绕行地球一周的时间内，地球转过的圆心角，再根据弧长与圆心角的关系求解．6．利用万有引力定律可以测量天体的质量． （1）测地球的质量英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”．已知地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，引力常量为G ．若忽略地球自转的影响，求地球的质量． （2）测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点O 做匀速圆周运动的两个星球A 和B ，如图所示．已知A 、B 间距离为L ，A 、B 绕O 点运动的周期均为T ，引力常量为G ，求A 、B 的总质量．（3）测月球的质量若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”．已知月球的公转周期为T 1，月球、地球球心间的距离为L 1．你还可以利用（1）、（2）中提供的信息，求月球的质量．【答案】（1）2gR G ；（2）2324L GT π；（3）2321214L gR GT G π-． 【解析】 【详解】（1）设地球的质量为M ，地球表面某物体质量为m ，忽略地球自转的影响，则有2Mm G mg R =解得：M =2gR G； （2）设A 的质量为M 1，A 到O 的距离为r 1，设B 的质量为M 2，B 到O 的距离为r 2， 根据万有引力提供向心力公式得：2121122()M M G M r L Tπ=， 2122222()M M GM r L T π=， 又因为L =r 1+r 2解得：231224L M M GTπ+=； （3）设月球质量为M 3，由（2）可知，2313214L M M GT π+=由（1）可知，M =2gR G解得：23213214L gR M GT Gπ=-7．我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。
专题06 万有引力与航天-2022年高考物理真题和模拟题-分类汇编(含答案)
D．根据万有引力公式
可知在地球表面上所受引力的大小大于在飞船所受的万有引力大小，因此地球表面引力大于其随飞船运动所需向心力的大小，故D错误。故选C。
5、（2022·浙江6月卷·T6）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则（ ）
A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大
B．减速过程火星车对平台的压力与平台对火星车的支持力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，B错误；
C.由
可知
知火星质量约为地球质量的 ，火星直径约为地球直径的 ，故
C正确；
D．由
可知
因为火星直径约为地球直径的 ，火星质量约为地球质量的 ，
D错误。故选C。
3.（2022·江苏南京盐城市高三下学期二模）2021年5月16日至6月24日，运行在约555km高度轨道上的“星链一1095”卫星降轨至平均高度为382km的近圆轨道上，后持续运行于这一与中国空间站相近的高度。在此期间，中国空间站采取了紧急避碰措施。关于卫星的降轨，下列说法正确的是（ ）
C．因在环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴，则由开普勒第三定律可知在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小，故C正确；D．卫星从P点变轨时，要加速增大速度，此后做离心运动速度减小，则在地火转移轨道运动时的速度P点速度大于地球绕太阳的速度，故D错误；故选C。
2019年高考物理题库【考点5】万有引力与航天(含答案)
高考物理真题模拟题汇编06万有引力定律与航天含解析
A．在两轨道上运行的周期相同
B．在两轨道上运行的机械能相同
C．在N点的速度大于月球的第一宇宙速度
D．从N到M的过程机械能不断增加
15．(2020·宁夏回族自治区银川一中高三三模）如图所示为宇宙飞船分别靠近星球P和星球Q的过程中，其所受星球的万有引力F与到星球表面距离h的关系图象。已知星球P和星球Q的半径都为R，下列说法正确的是（ ）
A．星球P和星球Q的质量之比为1：2
B．星球P表面和星球Q表面的重力加速度之比为1：2
C．星球P和星球Q的第一宇宙速度之比为2：1
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】由牛顿第二定律得 ，万有引力定律公式为 ，月球绕地公转时由万有引力提供向心力,故有 ，
同理，探月卫星绕月运动时有 ，联立解得 ,故ABD错误，C正确。故选C。
14．（2020·浙江省杭州高级中学高三模拟）2020年,我国将一次实现火星的“环绕、着陆、巡视"三个目标。假设探测器到达火星附近时,先在高度恰好等于火星半径的轨道上环绕火星做匀速圆周运动，测得运动周期为T，之后通过变轨、减速落向火星。探测器与火星表面碰撞后,以速度v竖直向上反弹，经过时间t再次落回火星表面。不考虑火星的自转及火星表面大气的影响，已知万有引力常量为G，则火星的质量M和火星的星球半径R分别为（ )
A．向心加速度大小不同B．加速度大小不同
C．线速度大小不同D．周期相同
【答案】D
【解析】A．根据 ，得 ，由于三颗卫星到地球的距离相等，则它们的向心加速与加速度大小相等,故AB错误；C．由公式 可知，由于三颗卫星到地球的距离相等，则三颗卫星线速度大小相同,故C错误;D．由公式 可知，由于三颗卫星到地球的距离相等，则三颗卫星周期相同，故D正确.故选D.
2019高考物理专题万有引力定律及应用测试题(答案及详解)
2019高考物理专题万有引力定律及应用测试题一、单选题(共15小题)1.2012年10月25日，我国将第十六颗北斗卫星“北斗-”送入太空，并定点于地球同步轨道东经110.5°。
由此，具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度，高可靠定位，导航，授时服务，并具短报文通信能力。
其定位精度优于20m，授时精度优于100ns。
关于这颗“北斗-G6”卫星以下说法中正确的有( )A．这颗卫星轨道平面与东经110.5°的经线平面重合B．通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方C．这颗卫星的线速度大小比离地350公里高的天宫一号空间站线速度要大D．这颗卫星的周期一定等于地球自转周期2.英国《新科学家（New Scientist）》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJ1650-500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约45km，质量M和半径R的关系满足（其中为光速，为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为( )A．1010m/s2B．1012m/s2C．1011m/s2D．1013m/s23.三颗人造地球卫星a，b，c，在同一轨道平面内做匀速圆周运动，某一时刻恰好处在同一直线上．下列说法中正确的是（）A．运行速度大小v a＜v b＜v cB．运行周期T a＞T b＞T cC．向心加速度犬小a a＞a b＞a cD．所受向心力大小F a＞F b＞F c4.专家称嫦娥四号探月卫星为“四号星”，计划在2017年发射升空，它的主要任务是更深层次，更全面的科学探测月球地貌，资等方面的信息，完善月球档案资料。
已知月球表面的重力加速度为g，月球的平均密度为．月球可视为球体，“四号星”离月球表面的高度为h，绕月做匀速圆周运动的周期为T。
仅根据以上信息不能求出的物理量是( )A．月球质量B．万有引力常量C．“四号星”与月球间的万有引力D．月球的第一宇宙速度5.设想在地球赤道平面内有一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星高度R （从地心算起）延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于低成本地发射绕地人造卫星。