2020-2021学年高中物理必修第二册第七章《万有引力与宇宙航行》测试卷及答案解析

2020-2021学年高中物理必修第二册第七章《万有引力与宇宙航

行》测试卷

一.选择题（共16小题）

1.中国在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如

图所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q,远地点为P,当卫星经过P点时点火

加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨道2上运行，下列说法正确的是（）

A.卫星在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等

B.卫星在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度

C.卫星在轨道2上时处于超重状态

D.卫星在轨道1上运行经过P点的速度大于经过Q点的速度

2.某试验卫星在地球赤道平面内一圆形轨道上运行，每5天对某城市访问一次，下列关于

该卫星的描述中正确的是（）

A.线速度可能大于第一宇宙速度

B.角速度可能大于地球自转角速度

C.高度一定小于同步卫星的高度

D.向心加速度可能大于地面的重力加速度

3.下列说法中正确的是（）

A.由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动

B.由F=G”等可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大

C.引力常量G=6.67X10“N・m2/kg2,是由英国物理学家卡文迪许利用扭称实验测出的

D.由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都

r3

相等，即菽=k,其中k与行星有关

4.如图所示，在发射某地球卫星的过程中，首先将卫星从地面上A点发射进入椭圆轨道I

运行，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨道I［上运行，则（）

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A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/s

B.卫星在椭圆轨道I运行的过程中，经过A点的速度大于经过B点的速度

C.卫星沿轨道H运动的周期小于沿轨道I运动的周期

D.卫星在椭圆轨道I经过B点时的机械能大于在圆轨道II经过B点时的机械能

5.下列说法正确的是（）

A.两个微观粒子之间也存在万有引力

B.月-地检验的结果证明了引力与重力式两种不同性质的力

C.牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量

D.由公式F=G吗丝可知，当rf。时，引力F-8

6.请阅读下述文字，完成5〜7题。“北斗卫星导航系统“是中国自行研制的全球卫星导航

系统，同步卫星是其重要组成部分。发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道

I,然后通过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道m,假设卫星经过两次点火后

由近地轨道到达同步圆轨道，简化变轨过程如图所示。卫星在轨道I、轨道川上的运动

均可视为匀速圆周运动。

卫星在轨道I上做匀速圆周运动的速度大小为VI，周期为T|；卫星在轨道III上做匀速圆

周运动的速度大小为V3,周期为T3.下列关系正确的是（）

A.vi>V3,TI>T3B.VI>V3，TI<T3

C.vi<V3，TI>T3D.VI<V3，TI<T3

7.2020年7月23日，中国“天问一号”探测器发射升空，成功进入预定轨道，开启了火

星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。如图所示，“天问一号”被火星捕

获之后，需要在近火星点变速，进入环绕火星的椭圆轨道。则“天问一号”（）

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i(n(e

A.在轨道n上p点的速度小于Q点的速度

B.在轨道I上运行周期大于轨道I【上运行周期

C.由轨道I变轨进入轨道II需要在P点加速

D.在轨道I上经过P点时的向心加速度大于在轨道II上经过P点时的向心加速度

8.人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）在轨道运行的过程中，常常需要变轨。除了规避“太

空垃圾”对其的伤害外，主要是为了保证其运行的寿命。据介绍，由于受地球引力影响，

人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）运行轨道会以每天100米左右的速度下降。这样将

会影响人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）的正常工作，常此以久将使得其轨道越来越

低，最终将会坠落大气层。下面说法正确的是（）

A.轨道半径减小后，卫星的环绕速度减小

B.轨道半径减小后，卫星的向心加速度减小

C.轨道半径减小后，卫星的环绕周期减小

D.轨道半径减小后，卫星的环绕角速度减小

9.我国已进入空间站时代，2020年将发射空间站核心舱。空间站核心舱发射升空后，运行

的轨道离地高度约为450kmo当空间站核心舱在轨做匀速圆周运动时，下列说法正确的

是（）

A.运行的速度不小于第一宇宙速度

B.运行的加速度小于轨道所在处的重力加速度

C.核心舱中所有物体处于完全失重状态

D.飞船与空间站在同一轨道上同向运行时可实现对接

10.关于同步卫星，下列说法正确的是（）

A.卫星可能处于平衡状态

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B.卫星可能静止在北京的上空

C.卫星的周期等于地球的自转周期

D.卫星的加速度不变

11.某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对

称点，其中a为近日点，c为远日点，若行星运动周期为T,则该行星（）

A.从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间

B.从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间

C.a到b的时间

D.c到d的时间

12.下列说法正确的是（）

A.开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动

B.牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值

C.万有引力是一种强相互作用

D.将一般曲线运动分割为很多小段，质点在每一小段的运动可以看成圆周运动的一部分,

是一种近似处理

13.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示。Fi和F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速

率比在B点的速率大，则太阳位于（）

A.Fi点B.F2点C.。点D.均不正确

14.地球的半径为Ro,地球表面处的重力加速度为g,一颗人造卫星围绕地球做匀速圆周运

动，卫星距地面的高度为Ro,下列关于卫星的说法中正确的是（）

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A.卫星的速度大小为正等

2

B.卫星的角速度大小膈

c.卫星的加速度大小为2

D.卫星的运动周期为2TT挎

15.牛顿力学也有其局限性，在下列情形中能够成立的是（）

A.宏观物体高速运动B.微观世界

C.宏观物体低速运动D.强引力场

16.北京时间2019年4月10日21点，人类首张黑洞照片发布了，在包括中国上海在内的

六地同时召开新闻发布会，向全球宣布了这一项重大成果，连光也不能逃逸进入太空的

天体叫黑洞.关于黑洞的说法正确的是（）

A.黑洞的第一宇宙速度大于光速

B.黑洞的第一宇宙速度等于光速

C.黑洞的第二宇宙速度大于光速

D.黑洞的第二宇宙速度小于光速

二.多选题（共11小题）

17.发射地球同步卫星并不是直接把卫星送到同步轨道上，而是分为几个过程。如图所示,

首先把卫星发射至近地圆轨道1,然后在A点经过短时间点火使其在轨道2上沿椭圆轨

道运行，最后在远地点的B点再次点火将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于A点,

轨道2、3相切于B点。卫星在轨道1和轨道3上的运动都可以看作匀速圆周运动，不计

卫星在运动过程中的质量变化，关于该卫星下列说法中正确的是（）

A.同步轨道3所在的平面不可能经过南北两极

B.在轨道3上具有的机械能大于它在轨道1上具有的机械能

C.卫星在B点从轨道2进入轨道3时需要点火使卫星减速

D.在轨道1上经过A点时的加速度小于它在轨道2上经过A点的加速度

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18.地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍，地球半径R=6400km,地球大气层的

厚度约为地球半径的一半。研究表明，并不是所有行星都能有同步卫星的。如果行星自

转太快，有可能根本不可能有同步卫星。而且卫星不能在大气层内飞行。根据上述条件，

假设在地球质量和半径都不变的前提下，下列哪些情况中地球不可能有同步卫星（重力

加速度取g=10m/s2）（）

A.大气层厚度不变，地球自转周期减小到1小时

B.大气层厚度不变，地球自转周期减小到3小时

C.大气层厚度增加到6.6倍地球半径，地球自转周期不变

D.大气层厚度增加到1.5倍地球半径，地球自转周期减小到3小时

19.2019年12月16日，我国的西昌卫星发射中心又一次完美发射两颗北斗卫星，标志着

“北斗三号”全球系统核心星座部署完成，计划在6月发射最后一颗北斗卫星，北斗系

统即将全面建成。若北斗卫星运行时都绕地心做匀速圆周运动，北斗三号系统的最后一

颗卫星，是一颗地球静止轨道卫星，则（）

A.线速度大的北斗卫星，运行周期大

B.北斗卫星的发射速度应大于7.9km/s

C.北斗卫星的运行速度有可能大于7.9km/s

D.北斗三号系统的最后一颗卫星的轨道平面和赤道重合

20.有两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星A和B,它们的轨道半径口：小=1：2,则它们

的向心加速度aA、aB的关系，以下判断中不正确的是（）

A.根据a=3?r,可得aA：aB=l：2

”2

B.根据a=彳~,可得HA：aB=2：1

C.根据a=vco,可得aA：aB=l：1

M,

D.根据a=G~^,可得aA：@B=4：1

r2

21.设地球半径为R,地球表面重力加速度为g,地球自转周期为T,自转角速度为3,地

球质量为M,地球的第一宇宙速度为vi，同步卫星离地球表面的高度为h,万有引力常

量为G,则同步卫星的线速度大小v是（）

A2兀（；+”）B.C.viD.V^GM

22.已知地球的半径R,质量M,万有引力常量G,忽略地球的自转时地表的重力加速度g,

则地球的第一宇宙速度为（）

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A.病B.理C.庠D.楞

23.如图所示，火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只受到太阳的引力,

并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（）

A.各小行星绕太阳运动的周期大于一年

B.小行星带内侧行星的加速度小于外侧行星的加速度

C.小行星带内各行星绕太阳公转的线速度均小于地球公转的线速度

D.与太阳距离相等的每一颗小行星，受到太阳的引力大小都相等

24.关于经典力学的伟大成就，下列论述正确的是（）

A.经典力学第一次实现了对自然界认识的理论大综合

B.经典力学第一次预言了宇宙中黑洞的存在

C.经典力学第一次向人们展示了时间的相对性

D.人们借助于经典力学中的研究方法，建立了完整的经典物理学体系

25.下列说法中正确的是（）

A.开普勒认为，所有行星轨道半长轴的二次方与公转周期的三次方的比值都相等

B.海王星的发现和哈雷彗星的“按时回归”确立了万有引力定律的地位

C.经典力学有它的适用范围，在研究天宫二号在太空中以数公里每秒的速度高速绕地球

旋转的问题时，牛顿第二定律不再适用

D.当物体的速度等于或大于11.2km/s时，它就会克服地球引力离开地球,我们将11.2km/s

叫做第二宇宙速度

26.行星沿不同的椭圆轨道绕太阳运动，根据开普勒行星运动定律可知（）

A.所有椭圆轨道的中心重合，太阳处在该中心上

B.所有行星都是在近日点速度比在远日点的速度大

C.椭圆轨道半长轴长的行星，绕太阳运行一周的时间也长

D.如果将行星的轨道近似看作圆，则行星做匀速圆周运动

27.如图所示,a、b两颗人造地球卫星分别在不同的轨道上运行，下列说法中正确的是（）

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A.a卫星的线速度较大B.b卫星的线速度较大

C.a卫星的运行周期较小D.b卫星的角速度比较大

三.填空题（共8小题）

28.描述物体的运动，可以考虑问题的方便，而任意选择参考系。不过，确定运动和力关系

的牛顿运动定律，却不是对任何参考系都成立的。例如，在一节火车车厢内有一个光滑

的水平桌面，桌上有一个小球。旁边的乘客观察到，如果火车在水平铁轨上做匀速直线

运动，小球在桌面上保持静止。如果火车做加速直线运动，小球就会由静止开始向后运

动。根据这一实例，请你简要说明牛顿运动定律对什么参考系是不成立的：。

29.现有两个可视为质点的物体，根据万有引力公式F=Gf,若只将上述物体间距变

为原来的2倍，它们间的引力将变为原来的倍；若只将上述两物体的质量都变为

原来的2倍，它们间的引力将变为倍。

30.自然界中任何物体之间都相互吸引万有引力：F产

开普勒第三定律表达式：

31.在地球上发射卫星的第一宇宙速度大小为km/s»

32.一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，

着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材

A.精确秒表一只

B.已知质量为m的物体一个

C.弹簧秤一个

D.天平一台（附祛码）

已知宇航员在绕行时及着陆后各做了一次测量，依据测量数据，可求出该星球的半径R

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及星球的质量M.（已知引力常量为G）

（1）两次测量所选用的器材分别为,.（用序号表示）

（2）两次测量的物理量分别是,.（物理量后面注明字母，字母不能重

复.）

（3）用该数据写出半径R,质量M的表达式.R=,M=.

33.地球第一宇宙速度为,是人造地球卫星的（最大、最小）发射速度，是

人造地球卫星的（最大、最小）环绕速度.

34.开普勒第二定律（面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在内扫过

的_______

思考：（1）图中a、b两点，处于椭圆的长轴的两端，其中为近日点，为

远日点，行星在点速度大，行星在______点速度小。

（2）行星在公转的过程中，速度从近日点到远日点______:从远日点到近日点_______。

35.己知质量为m的物体放在质量为M并可视为球体且质量分布均匀的地球表面某处，引

力常量为G,地球半径为R,则它们之间的万有引力为Fi=；如果把物体放到地

球球心处，则它们间的万有引力F2=。

四.解答题（共6小题）

36.如图所示，A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高

度为h.已知地球半径为R,地球自转角速度为30，地球表面的重力加速度为g,O为

地球中心.

（1）求卫星B的运行角速度；

（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（0、B、A

在同一直线上），则至少经过多少时间，他们相距最远？

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37.我国的“天链一号”卫星是地球同步卫星，可为中低轨道卫星提供数据通讯，如图为“天

链一号“星a、赤道平面内的低轨道卫星b、地球的位置关系示意图，O为地心，地球相

对卫星a、b的张角分别为91和。2(例图中未标出)，卫星a的轨道半径是b的4倍。已

知卫星a、b绕地球同向运行，卫星a的周期为T,在运行过程中由于地球的遮挡，卫星

b会进入与卫星a通讯的盲区。卫星间的通讯信号视为沿直线传播，信号传输时间可忽略。

求：

(1)卫星b星的周期；

(2)卫星b每次在盲区运行的时间。

38.假设在半径为R的某天体上发射一颗该天体的卫星，若这颗卫星在距该天体表面高度

为h的轨道做匀速圆周运动，周期为T,已知引力常量为G,求：

(1)该天体的密度是多少？

(2)该天体表面的重力加速度是多少？

(3)该天体的第一宇宙速度是多少？

39.我国首艘货运飞船“天舟1号”于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射。4

月22日完成与天宫2号交会对接，4月27日首次成功完成对“天宫2号”的推进剂在轨

补加试验，使我国成为世界上第三个独立掌握这一关键技术的国家，正式宣告中国肮天

迈进“空间站时代”。自前“天宫1号”与“天宫2号”的组合体运行在距地面高度为h

的圆形轨道。已知地球半径为R,设地球为均匀球体，两极的重力加速度大小为go,赤

道附近的重力加速度大小为g«求：

(1)目前“天宫1号”与“天宫2号”的组合体运行的速度大小；

(2)地球的自转周期。

40.我国研制的“神舟六号”载人飞船于2005年10月17日成功发射，在运载两名宇航员

绕地球飞行5天后，安全降落在内蒙古中部指定地区，请回答有关载人航天飞行的问题：

(1)地球的半径R=6400km,地球表面的重力加速度g=9.8m/s2,若使航天飞船在无动

力的作用的情况下在离地面高h=340km的圆轨道上绕地球运行，飞船的速度为多大？

(2)飞船发射时舱内宇航员将处于失重还是超重状态？当飞船在轨道上运行时舱内的宇

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航员将处于一失重还是超重状态？

41.按照我国月球探测活动计划，共分两步.第一步“绕月”工程，圆满完成任务后，再开

展第二步“落月”工程.假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为go,飞船沿距月

球中心距离为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点，点火变轨进入椭圆轨道H,到

达轨道II的近月点B再次点火进入近月轨道ni（B点离月球表面的高度小于月球的半径）

绕月球做圆周运动，根据以上信息，求（1）飞船在轨道I上运行的速度大小；

（2）飞船在椭圆轨道n上A处的加速度大小；

（3）飞船在椭圆轨道II上从A处运动到B处的最短时间.

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2020-2021学年高中物理必修第二册第七章《万有引力与宇宙航

行》测试卷

参考答案与试题解析

选择题（共16小题）

1.中国在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如

图所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近地点为Q,远地点为P,当卫星经过P点时点火

加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨道2上运行，下列说法正确的是（）

A.卫星在轨道1和轨道2上运动时的机械能相等

B.卫星在轨道1上运行经过P点的加速度等于在轨道2上运行经过P点的加速度

C.卫星在轨道2上时处于超重状态

D.卫星在轨道1上运行经过P点的速度大于经过Q点的速度

【解答】解：A、在P点处时，卫星在轨道1的速度小于轨道2上的速度，因此在轨道1

的机械能小于在轨道2上运动时的机械能，故A错误；

GMm

B、根据牛顿第二定律和万有引力定律得：—=ma,所以卫星在轨道2上经过P点

的加速度等于在轨道1上经过P点的加速度，故B正确；

C、卫星在轨道2上时处于失重状态，故C错误；

D、卫星从Q到P,因引力做负功，则在轨道1上运行经过P点的速度小于经过Q点的

速度，故D错误。

故选：Bo

2.某试验卫星在地球赤道平面内一圆形轨道上运行，每5天对某城市访问一次，下列关于

该卫星的描述中正确的是（）

A.线速度可能大于第一宇宙速度

B.角速度可能大于地球自转角速度

C.高度一定小于同步卫星的高度

D.向心加速度可能大于地面的重力加速度

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【解答】解：A.第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以该卫星的

线速度不可能大于第一宇宙速度。故A错误；

B.由题，卫星每5天对某城市访问一次，则该卫星可能经过了n个周期，所以：nT=

24hX5=120h,由于不知道5天内卫星的周期数，所以卫星的角速度可能大于地球自转

的角速度，有可能小于地球自转的角速度。故B正确；

C.由于由于不知道5天内卫星的周期数，所以不能比较该卫星的周期与同步卫星的周期

之间的关系，所以不能比较该卫星的高度与同步卫星的高度之间的关系。故C错误；

D.卫星的向心加速度由地球的万有引力提供，则：地球表面的重力加速度近似等于g=

G空，由于卫星的轨道半径大于地球的半径，所以卫星的向心加速度一定小于地面的重

力加速度。故D错误。

故选：Bo

3.下列说法中正确的是（）

A.由开普勒第一定律可知，所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动

B.由F=G"磬可知，当r趋于零时万有引力趋于无限大

C.引力常量G=6.67X10-”N・m2/kg2,是由英国物理学家卡文迪许利用扭称实验测出的

D.由开普勒第三定律可知，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都

r3

相等，即==k,其中k与行星有关

【解答】解：A、由开普勒第一定律可知，所有行星各自绕太阳运行的轨迹为椭圆，太阳

在椭圆的某一个焦点上，所以各行星不在同一椭圆轨道上，故A错误；

B、万有引力定律的研究对象是质点或质量分布均匀的球体，当物体间距离趋于零时物体

不能视为质点，万有引力定律不再适用，故B错误；

C、引力常量G=6.67X10-“N・m2/kg2,是由卡文迪许利用扭称实验测出的，故C正确；

D、由开普勒第三定律可知，所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转

r3

周期的二次方的比值都相等，即菽=匕其中k与中心天体有关，与行星无关，故D错

T2

、口

哄。

故选：c»

4.如图所示，在发射某地球卫星的过程中，首先将卫星从地面上A点发射进入椭圆轨道I

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运行，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入预定圆轨道n上运行，则（

A.该卫星的发射速度必定大于11.2km/s

B.卫星在椭圆轨道I运行的过程中，经过A点的速度大于经过B点的速度

C.卫星沿轨道II运动的周期小于沿轨道I运动的周期

D.卫星在椭圆轨道I经过B点时的机械能大于在圆轨道H经过B点时的机械能

【解答】解：A、卫星发射后绕地球的轨道是一椭圆，可知发射的速度大于7.9km/s,小

于11.2km/so故A错误。

B、卫星在椭圆轨道I从A点到B点，万有引力做负功，动能减小，则A点的速度大于

B点的速度，故B正确。

C、根据开普勒第三定律知，轨道］I的半径大于轨道I的半长轴，则卫星沿轨道H运动的

周期大于沿轨道I运动的周期，故C错误。

D、卫星从轨道I上的B点进入圆轨道需加速，动能需增加，则卫星在椭圆轨道I经过B

点时的机械能小于在圆轨道II经过B点时的机械能，故D错误。

故选：B。

5.下列说法正确的是（）

A.两个微观粒子之间也存在万有引力

B.月-地检验的结果证明了引力与重力式两种不同性质的力

C.牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量

D.由公式F=G吗”可知，当r-0时，引力F-8

【解答】解:A、万有引力是普遍存在于宇宙空间中所有具有质量的物体之间的相互作用，

具有普遍性，故A正确；

B、“月-地检验”表明地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同种性质的力，

故B错误；

C、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量，故C错误；

D、当两个物体间距为零时，两个物体不能简化为质点，不适用于万有引力定律，故D

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错误;

故选：Ao

6.请阅读下述文字，完成5〜7题。''北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航

系统，同步卫星是其重要组成部分。发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道

I,然后通过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道ni,假设卫星经过两次点火后

由近地轨道到达同步圆轨道，简化变轨过程如图所示。卫星在轨道1、轨道in上的运动

均可视为匀速圆周运动。

卫星在轨道I上做匀速圆周运动的速度大小为vi,周期为TI；卫星在轨道in上做匀速圆

周运动的速度大小为V3,周期为T3.下列关系正确的是（）

A.V|>V3，T|>T3B.vi>V3，TI<T3

C.vi<V3,TI>T3D.vi<V3,Ti<Ts

【解答】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力得:

G*萼

r2rT2

r3

解得：r

v=,T=2n.GM

由于轨道HI半径比轨道I半径大，即：r3>n

所以得：vi>v3,TI<T3，故B正确，ACD错误。

故选：B.

7.2020年7月23日，中国“天问一号”探测器发射升空，成功进入预定轨道，开启了火

星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。如图所示，“天问一号”被火星捕

获之后，需要在近火星点变速，进入环绕火星的椭圆轨道。则“天问一号”（）

A.在轨道H上P点的速度小于Q点的速度

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B.在轨道I上运行周期大于轨道I［上运行周期

c.由轨道I变轨进入轨道n需要在P点加速

D.在轨道I上经过P点时的向心加速度大于在轨道n上经过p点时的向心加速度

【解答】解：A、在椭圆轨道n上，根据开普勒第二定律可知p点速度大于Q点的速度,

故A错误;

B、根据开普勒第三定律可得瘪=理，且ai>a„,所以Ti>Tu，即在轨道I上运行周

期大于轨道II上运行周期，故B正确；

C、着陆器在P点变轨是做向心运动，需点火减速，故C错误；

D、卫星在P点时都由万有引力产生加速度，在同一点引力产生的加速度相同，不管卫

星在哪个轨道上运动，卫星的加速度相同，故D错误。

故选：Bo

8.人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）在轨道运行的过程中，常常需要变轨。除了规避“太

空垃圾”对其的伤害外，主要是为了保证其运行的寿命。据介绍，由于受地球引力影响，

人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）运行轨道会以每天100米左右的速度下降。这样将

会影响人造卫星、宇宙飞船（包括空间站）的正常工作，常此以久将使得其轨道越来越

低，最终将会坠落大气层。下面说法正确的是（）

A.轨道半径减小后，卫星的环绕速度减小

B.轨道半径减小后，卫星的向心加速度减小

C.轨道半径减小后，卫星的环绕周期减小

D.轨道半径减小后，卫星的环绕角速度减小

【解答】解：A、卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：

G—=m—,解得：v=用，卫星轨道半径r减小，卫星线速度v变大，故A错误；

Mm

B、卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G—=ma,解

得：a=器，轨道半径r减小，向心加速度a增大，故B错误；

C、卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G等=m（竿产口

解得：T=2ir、层,轨道半径r减小，周期T减小，故C正确；

MTR

D、卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G—=mo）2r,

rz

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解得：3=解轨道半径r减小，角速度3增大，故D错误。

故选：C。

9.我国已进入空间站时代，2020年将发射空间站核心舱。空间站核心舱发射升空后，运行

的轨道离地高度约为450kmo当空间站核心舱在轨做匀速圆周运动时，下列说法正确的

是（）

A.运行的速度不小于第一宇宙速度

B.运行的加速度小于轨道所在处的重力加速度

C.核心舱中所有物体处于完全失重状态

D.飞船与空间站在同一轨道上同向运行时可实现对接

【解答】解：A、由公式怨改=血?得：怦，由于空间站核心舱运行半径大于

地球半径，所以运行速度小于第一宇宙速度，故A错误；

GmM，—

B、由公式一—=ma=mg,可知，运行的加速度等于轨道所在处的重力加速度，故

B错误；

C、核心舱中所有物体所受引力全部提供做圆周运动的向心力，即核心舱中所有物体处于

完全失重状态，故C正确；

D、由公式号=m或得卫星在某一轨道运行时速度"=、修，即速度与半径有关，

所以飞船与空间站在同一轨道上同向运行时速度相等，则不可能实现对接，故D错误。

故选：Co

10.关于同步卫星，下列说法正确的是（）

A.卫星可能处于平衡状态

B.卫星可能静止在北京的上空

C.卫星的周期等于地球的自转周期

D.卫星的加速度不变

【解答】解：A、卫星在空中做匀速圆周运动，合外力充当向心力，不是平衡状态，故A

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错误；

B、在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受

到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的。所以同步卫星只能在赤道的正上方。

故B错误；

C、同步卫星定位在赤道上空，故其转动周期必须和地球的自转周期相同，故C正确；

D、同步卫星的向心加速度大小不变，但方向时刻改变，故D错误。

故选：Co

11.某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对

称点，其中a为近日点，c为远日点，若行星运动周期为T,则该行星（）

A.从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间

B.从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间

C.a到b的时间

D.c到d的时间

【解答】解：根据开普勒第二定律知：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫

过的面积都是相等的。

A、从a到b行星与太阳的连线扫过的面积小于从c到d行星与太阳的连线扫过的面积,

故从a到b的运动时间小于从c到d的运动时间，故A错误；

B、从d经a到b的行星与太阳的连线扫过的面积小于从b经c到d行星与太阳的连线扫

过的面积，故从d经a到b的运动时间小于从b经c到d的运动时间，故B错误；

C、a到b扫过的面积小于椭圆面积的：1，故a到b的时间tab〈Tl，故C正确；

4，

1T

D、c到d扫过的面积大于椭圆面积的一,c到d的时间故D错误。

44

故选：Co

12.下列说法正确的是（）

A.开普勒行星运动定律只适用于行星绕太阳的运动，不适用于卫星绕行星的运动

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B.牛顿提出了万有引力定律，并测定了引力常量的数值

C.万有引力是一种强相互作用

D.将一般曲线运动分割为很多小段，质点在每一小段的运动可以看成圆周运动的一部分,

是一种近似处理

【解答】解：A、开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行

星的运动，故A错误；

B、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量的数值，故B错误；

C、强相互作用存在于原子核内，作用范围在1.5X10“5m之内，万有引力不是强相互作

用，故C错误；

D、利用极限的思想，将一般曲线运动分割为很多小段，质点在每一小段的运动可以看成

圆周运动的一部分，故D正确。

故选：D。

13.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示。Fi和F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速

率比在B点的速率大，则太阳位于（）

3

A.Fi点B.F2点C.。点D.均不正确

【解答】解：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时间

内扫过相等的面积。

如果时间间隔相等，那么S而A=S而B，

由于VA>VB，所以A点为近日点，B点为远日点，则太阳是位于Fi.故A正确，BCD

错误。

故选：A«

14.地球的半径为Ro,地球表面处的重力加速度为g,一颗人造卫星围绕地球做匀速圆周运

动，卫星距地面的高度为Ro,下列关于卫星的说法中正确的是（）

A.卫星的速度大小为空运

2

B.卫星的角速度大小尾

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C.卫星的加速度大小为g

D.卫星的运动周期为2n挎

【解答】解：忽略地球自转的影响，根据万有引力等于重力="竺得：gRl=GM；

R。

GMmmv2c

卫星绕地球做匀速圆周运动时,,万有引力提供向心力,rn丁=――=mw2Ro=man=

（2%））22R0

理学得：线速度为》=上簪，角速度为3=:摩，向心加速度为an=^,周期T=

「乙L4-vKQq

4n再,故A正确，BCD错误；

故选：A。

15.牛顿力学也有其局限性，在下列情形中能够成立的是（）

A.宏观物体高速运动B.微观世界

C.宏观物体低速运动D.强引力场

【解答】解：牛顿力学也有其局限性，它只能适用于弱引力场中的宏观物体低速运动，

不适用于微观、高速以及强引力场，故C正确，ABD错误。

故选：Co

16.北京时间2019年4月10日21点，人类首张黑洞照片发布了，在包括中国上海在内的

六地同时召开新闻发布会，向全球宣布了这一项重大成果，连光也不能逃逸进入太空的

天体叫黑洞。关于黑洞的说法正确的是（）

A.黑洞的第一宇宙速度大于光速

B.黑洞的第一宇宙速度等于光速

C.黑洞的第二宇宙速度大于光速

D.黑洞的第二宇宙速度小于光速

【解答】解：黑洞是指密度极大的天体。他的逃逸速度（黑的第二宇宙速度）大于光速，

也就是说连光不能从黑洞的引力场逃逸出来。故C正确，ABD错误.

故选：C»

二.多选题（共11小题）

17.发射地球同步卫星并不是直接把卫星送到同步轨道上，而是分为几个过程。如图所示,

首先把卫星发射至近地圆轨道1,然后在A点经过短时间点火使其在轨道2上沿椭圆轨

道运行，最后在远地点的B点再次点火将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于A点，

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轨道2、3相切于B点。卫星在轨道1和轨道3上的运动都可以看作匀速圆周运动，不计

卫星在运动过程中的质量变化，关于该卫星下列说法中正确的是（）

A.同步轨道3所在的平面不可能经过南北两极

B.在轨道3上具有的机械能大于它在轨道1上具有的机械能

C.卫星在B点从轨道2进入轨道3时需要点火使卫星减速

D.在轨道1上经过A点时的加速度小于它在轨道2上经过A点的加速度

【解答】解：A.同步轨道3所在的平面与赤道共面，不可能经过南北两极，故A正确;

BC.要将卫星由轨道1送入轨道2,需要在A点点火加速，使卫星做离心运动；要将卫

星由轨道2送入圆轨道3,需要在B点点火加速，则卫星在轨道3上具有的机械能大于

它在轨道1上具有的机械能，故B正确，C错误;

D.设A点到地心的距离为r,地球的质量为M,卫星经过A点的加速度为a,由牛顿第

GMmGM

二定律得=ma,解得:

r2a=丁

可知在轨道1上经过A点时的加速度等于它在轨道2上经过A点的加速度，故D错误。

故选：ABo

18.地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的7倍，地球半径R=6400km,地球大气层的

厚度约为地球半径的一半。研究表明，并不是所有行星都能有同步卫星的。如果行星自

转太快，有可能根本不可能有同步卫星。而且卫星不能在大气层内飞行。根据上述条件，

假设在地球质量和半径都不变的前提下，下列哪些情况中地球不可能有同步卫星（重力

加速度取g=10m/s2）（）

A.大气层厚度不变，地球自转周期减小到1小时

B.大气层厚度不变，地球自转周期减小到3小时

C.大气层厚度增加到6.6倍地球半径，地球自转周期不变

D.大气层厚度增加到1.5倍地球半径，地球自转周期减小到3小时

GMn47r2

【解答】解：根据万有引力提供卫星的向心力可得：—=m—r,解得卫星的周期

r2T2

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T=2兀层，

对地球同步卫星有r=7R,所以7=2乃/=斤-2n嚅=24h

AB、若大气层厚度不变，卫星的最小轨道半径一加=/?+?=,/?,其对应的地球同步卫

星的最小周期为％讥=2兀腐=府-2工属=2丽

所以大气层厚度不变，要保留同步卫星的话，地球自转周期最多减小到2.4小时，才能保

留同步卫星，故A正确，B错误;

C、大气层厚度增加到6.6倍地球半径，即轨道半径为r'=R+6.6R=7.6R>7R,若地球

自转周期不变，此时地球同步卫星处在大气层内部，不能存留，故C正确；

D、大气层厚度增加到1.5倍地球半径，此时地球同步卫星的轨道半径最小为r"=R+1.5R

=2.5R,其对应的地球同步卫星的最小周期为7"=2兀£=.53.2兀属=5h,

所以大气层厚度增加到1.5倍地球半径，地球自转周期做多减小到5小时，才能保留同步

卫星，故D正确。

故选：ACD,

19.2019年12月16H,我国的西昌卫星发射中心又一次完美发射两颗北斗卫星，标志着

“北斗三号”全球系统核心星座部署完成，计划在6月发射最后一颗北斗卫星，北斗系

统即将全面建成。若北斗卫星运行时都绕地心做匀速圆周运动，北斗三号系统的最后一

颗卫星，是一颗地球静止轨道卫星，则（）

A.线速度大的北斗卫星，运行周期大

B.北斗卫星的发射速度应大于7.9km/s