万有引力4—— 高考真题
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)含解析
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间．照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见．如图所示，假设“天宫一号”正以速度v =7.7km/s 绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M 、N 的连线垂直，M 、N 间的距离L =20m ，地磁场的磁感应强度垂直于v ，MN 所在平面的分量B =1.0×10﹣5 T ，将太阳帆板视为导体．（1）求M 、N 间感应电动势的大小E ；（2）在太阳帆板上将一只“1.5V 、0.3W”的小灯泡与M 、N 相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻．试判断小灯泡能否发光，并说明理由；（3）取地球半径R =6.4×103 km ，地球表面的重力加速度g = 9.8 m/s 2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h （计算结果保留一位有效数字）． 【答案】（1）1.54V （2）不能（3）5410m ⨯ 【解析】 【分析】 【详解】（1）法拉第电磁感应定律E=BLv代入数据得E =1.54V（2）不能，因为穿过闭合回路的磁通量不变，不产生感应电流． （3）在地球表面有2MmGmg R= 匀速圆周运动22()Mm v G m R h R h=++ 解得22gR h R v=-代入数据得h ≈4×105m【方法技巧】本题旨在考查对电磁感应现象的理解，第一问很简单，问题在第二问，学生在第一问的基础上很容易答不能发光，殊不知闭合电路的磁通量不变，没有感应电流产生．本题难度不大，但第二问很容易出错，要求考生心细，考虑问题全面．2．载人登月计划是我国的“探月工程”计划中实质性的目标．假设宇航员登上月球后，以初速度v 0竖直向上抛出一小球，测出小球从抛出到落回原处所需的时间为t.已知引力常量为G ，月球的半径为R ，不考虑月球自转的影响，求： (1)月球表面的重力加速度大小g 月； (2)月球的质量M ；(3)飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期T .【答案】(1)02v t ；(2)202R v Gt；(3)2【解析】 【详解】(1)小球在月球表面上做竖直上抛运动，有02v t g =月月球表面的重力加速度大小02v g t=月 (2)假设月球表面一物体质量为m ，有2=MmGmg R月 月球的质量202R v M Gt=(3)飞船贴近月球表面做匀速圆周运动，有222Mm G m R R T π⎛⎫= ⎪⎝⎭飞船贴近月球表面绕月球做匀速圆周运动的周期2T π=3．土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星。
2023高考物理专题冲刺训练--万有引力、天体运动专题(四)
万有引力与天体运动（四）一、 双星或多星模型1. 冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7:1,同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动，由此可知,冥王星绕O 点运动的( )A ．轨道半径约为卡戎的71B ．角速度大小约为卡戎的71 C ．线速度大小约为卡戎的7倍 D ．向心力大小约为卡戎的7倍2. 如图所示，两恒星A 、B 构成双星体，在万有引力的作用下绕连线上的O 点做匀速圆周运动，在观测站上观察该双星的运动，测得该双星的运动周期为T ，已知两颗恒星A 、B 间距为d ，引力常量为G ，则可推算出双星的总质量为( )A ．π2d 3GT 2B ．4π2d 3GT 2C ．π2d 2GT 2D ．4π2d 2GT 23. (多选)宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统，在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统。
设某双星系统中两星A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动，如图所示，若OB AO ,则( )A ．星球A 的质量一定大于B 的质量B ．星球A 的线速度一定大于B 的线速度C ．双星间距离一定，双星的总质量越大，其转动周期越小D ．双星的总质量一定，双星间的距离越大，其转动周期越小4. 宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统．由恒星A 与恒星B 组成的双星系统绕其连线上的O 点做匀速圆周运动，如图8所示．已知它们的运行周期为T ，恒星A 的质量为M ，恒星B 的质量为3M ，引力常量为G ，则下列判断正确的是( )A ．两颗恒星相距3GMT 2π2B ．恒星A 与恒星B 的向心力大小之比为3∶1C ．恒星A 与恒星B 的线速度大小之比为1∶3D ．恒星A 与恒星B 的轨道半径之比为3∶15. 地球刚诞生时自转周期约为8小时，因为受到月球潮汐的影响，地球自转在持续减速，现在地球自转周期是24小时．与此同时，地月间的距离不断增加．若将地球和月球视为一个孤立的双星系统，两者绕其连线上的某一点O 做匀速圆周运动，地球和月球的质量与大小均保持不变，则在地球自转减速的过程中( )A ．地球的第一宇宙速度不断减小B ．地球赤道处的重力加速度不断增大C ．地球、月球匀速圆周运动的周期不断减小D ．地球的轨道半径与月球的轨道半径之比不断增大6. (多选)如图为某双星系统A 、B 绕其连线上的O 点做匀速圆周运动的示意图，若A 星的轨道半径大于B 星的轨道半径，双星的总质量为M ，双星间的距离为L ，其运动周期为T ，则( )A ．A 的质量一定大于B 的质量 B ．A 的线速度一定大于B 的线速度C ．L 一定，M 越大，T 越大D ．M 一定，L 越大，T 越大7. 双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，研究发现,双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化，若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T ，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k 倍，两星之间的距离变为原来的n 倍，则此时圆周运动的周期为( )A ．T k n ⋅23B ．T k n ⋅3C ．T k n ⋅2D ．T k n ⋅8. 2017年8月28日，中科院南极天文中心的巡天望远镜观测到一个由双中子星构成的孤立双星系统产生的引力波．该双星系统以引力波的形式向外辐射能量，使得圆周运动的周期T 极其缓慢地减小，双中子星的质量m 1与m 2均不变，则下列关于该双星系统变化的说法正确的是( )A ．双星间的距离逐渐增大B ．双星间的万有引力逐渐增大C ．双星的线速度逐渐减小D ．双星系统的引力势能逐渐增大9. (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．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星( )A ．质量之积B ．质量之和C ．速率之和D ．各自的自转角速度10. (多选)在宇宙中，当一颗恒星靠近黑洞时,黑洞和恒星可以相互绕行，从而组成双星系统.在相互绕行的过程中，质量较大的恒星上的物质会逐渐被吸入到质量较小的黑洞中，从而被缓慢吞噬掉,黑洞吞噬恒星的过程也被称为“潮汐瓦解事件”，天鹅座1-X 就是这样一个由黑洞和恒星组成的双星系统，它们共同以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，如图所示，在刚开始吞噬的较短时间内,恒星和黑洞的距离不变,则在这段时间内，下列说法正确的是( )A ．它们间的万有引力变大B ．它们间的万有引力大小不变C ．恒星做圆周运动的线速度变大D ．恒星做圆周运动的角速度变大11. 由三个星体构成的系统，叫作三星系统．有这样一种简单的三星系统，质量刚好都相同的三个星体甲、乙、丙在三者相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O 在三角形所在的平面内做相同周期的圆周运动．若三个星体的质量均为m ，三角形的边长为a ，万有引力常量为G ，则下列说法正确的是( )A ．三个星体做圆周运动的半径均为aB ．三个星体做圆周运动的周期均为2πa a 3GmC ．三个星体做圆周运动的线速度大小均为 3Gm aD ．三个星体做圆周运动的向心加速度大小均为3Gm a212. (多选)如图，天文观测中观测到有三颗星位于边长为l 的等边三角形三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做周期为T 的匀速圆周运动．已知引力常量为G ，不计其他星体对它们的影响，关于这个三星系统，下列说法正确的是( )A ．三颗星的质量可能不相等B ．某颗星的质量为4π2l 33GT 2C ．它们的线速度大小均为23πl TD ．它们两两之间的万有引力大小为16π4l 49GT 413. (多选)太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式(如图)：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R 的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行．设这三颗星的质量均为M ，并且两种系统的运动周期相同，则( )A ．直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同B ．直线三星系统的运动周期T ＝4πR R 5GMC ．三角形三星系统中星体间的距离L ＝3125R D ．三角形三星系统的线速度大小为125GM R14.(多选)如图,甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星,甲、丙围绕乙在半径为R 的圆轨道上运行,若三颗星质量均为M ,引力常量为G ,则（ ）A ．甲星所受合外力为2245R GMB ．乙星所受合外力为22R GMC ．甲星和丙星的线速度相同D ．甲星和丙星的角速度相同15. (多选)如图为一种四颗星体组成的稳定系统，四颗质量均为m 的星体位于边长为L 的正方形四个顶点，四颗星体在同一平面内围绕同一点做匀速圆周运动，忽略其他星体对它们的作用，引力常量为G .下列说法中正确的是( )A ．星体做匀速圆周运动的圆心不一定是正方形的中心B ．每个星体做匀速圆周运动的角速度均为(4＋2)Gm 2L 3C ．若边长L 和星体质量m 均是原来的两倍，星体做匀速圆周运动的加速度大小是原来的两倍D ．若边长L 和星体质量m 均是原来的两倍，星体做匀速圆周运动的线速度大小不变二、稳定自转临界问题，拉格朗日点问题，观测问题1. 一近地卫星的运行周期为T 0，地球的自转周期为T ，则地球的平均密度与地球不致因自转而瓦解的最小密度之比为( )A ．T 0TB ．T T 0C ．T 02T 2D ．T 2T 022. 2018年2月，我国500 m 口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，其自转周期T ＝5.19 ms.假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10－11 N·m 2/kg 2.以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为( )A ．5×109 kg/m 3B ．5×1012 kg/m 3C ．5×1015 kg/m 3D ．5×1018 kg/m 33. (2020·全国卷)若一均匀球形星体的密度为ρ，引力常量为G ，则在该星体表面附近沿圆轨道绕其运动的卫星的周期是( )A ．3πGρB ．4πGρC ．13πGρD ．14πGρ4. （多选）2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的( )A ．线速度大于地球的线速度B ．向心加速度大于地球的向心加速度C ．向心力仅由太阳的引力提供D ．向心力仅由地球的引力提供5. 2018年5月21日，我国发射世界首颗月球中继卫星“鹊桥”，6月14日进入地月拉格朗日2L 点的环绕轨道,为在月球背面着陆的嫦娥四号与地球站之间提供通信链路.如图所示,“鹊桥”中继星处于2L 点上时,会和月、地两天体保持相对静止的状态.设地球的质量为月球的k 倍,地月间距为L ,拉格朗日2L 点与月球间距为d ,地球、月球和“鹊桥”均视为质点,忽略太阳对“鹊桥”中继星的引力.则“鹊桥”中继星处于2L 点上时,下列选项正确的是（ ）A ．“鹊桥”与月球的线速度之比为鹊v ：=月v L :d L +B ．“鹊桥”与月球的向心加速度之比为鹊a ：=月a L :d L +C ．k 、L 、d 之间的关系为3221)(1L d L kd d L +=++D ．k 、L 、d 之间的关系为3221)(1L d L d d L k +=++6. 某颗行星的同步卫星正下方的行星表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，发现日落的T 21时间内有T 61的时间看不见此卫星.(已知该行星的自转周期为T ,该行星的半径为R ，不考虑大气对光的折射)则该同步卫星距该星球的高度是（ ）A ．RB ．R 2C ．R 6.5D ．R 6.67. 我国的“天链一号”卫星是地球同步轨道卫星,可为载人航天器及中低轨道卫星提供数据通信.如图为“天链一号”卫星a 、赤道平面内的低轨道卫星b 和地球的位置关系示意图,O 为地心，卫星a 、b 相对地球的张角分别为1θ和2θ,(2θ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 通信的盲区.卫星间的通信信号视为沿直线传播,信号传输时 间可忽略,下列分析正确的是（ ）A ．张角1θ和2θ满足12sin 4sin θθ=B ．卫星b 的周期为4TC ．卫星b 每次在盲区运行的时间为πθθ14)(21T+D ．卫星b 每次在盲区运行的时间为πθθ16)(21T +8. 某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内,有1t 时间该观察者看不见此卫星.已知地球半径为R ,地球表面处的重力加速度为g ,地球自转周期为T ,卫星的运动方向与地球转动方向相同,不考虑大气对光的折射.下列说法正确的是( ).A ．同步卫星离地高度为32224πT gR B ．同步卫星的加速度小于赤道上物体的向心加速度 C ．322214arcsinππTgR R Tt = D ．同步卫星的加速度大于近地卫星的加速度答案一、1.A2.B3.BC4.A5.B6.BD7.B8.B9.BC 10.AC 11.B 12.BD 13.BC 14.AD 15.BD二、1.D2.C3.A4.AB5.C6.A7.C8.C。
万有引力练4
7．中子星是恒星演化过程中的一种可能结果，它的密度很大．现有一中子星，观测到它的自转周期为T=1s/30该中子星的最小密度应是多少才能维持该星体的稳定，不致因自转而瓦解?计算时星体可视为均匀球体．
A．g/ห้องสมุดไป่ตู้倍B． 倍C． 倍D． 倍
3．一行星半径是500km，它表面的引力加速度是1.0m/s2。问：
(1)对这行星而言，逃逸速度是多少?
(2)一物体在离开该行星表面时的初始竖直速度是1000m/s，它能升到多大的高度?
(3)一物体从该行星表面以上1000km高处自由落下，在它落到行星表面时的速度是多少？
4． 太阳系中的8大行星的轨道均可以近似看成圆轨道。下列4幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是 ，纵轴是 ；这里T和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径。下列4幅图中正确的是( )
5．有一球形星体,其自转周期为T,在它两极处用弹簧秤称得某物体重量为W1，在它的赤道处，称得该物体的重量为W2=0.9W1，则该天体的平均密度是多少？
万有引力练
1．计算地球对地球外的物体的万有引力时，可以把地球看做是质量M为6.0×1024kg的处于地球中心的一个点，已知地球半径为R=6.4x106m，试计算：
(1)以无限远为势能零点，1kg的物体位于地球表面时的引力势能是多少?
(2)若以地球表面为势能零点、这物体的引力势能是多少?
2．地球赤道上的物体重力加速度为g，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a，要使赤道上的物体“飘”起来，则地球的转速应为原来的( )
高考物理万有引力定律的应用题20套(带答案)及解析
高考物理万有引力定律的应用题20套(带答案)及解析一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用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) 2hRt【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：2hRv gR ==2．如图所示，假设某星球表面上有一倾角为θ＝37°的固定斜面，一质量为m ＝2.0 kg 的小物块从斜面底端以速度9 m/s 沿斜面向上运动，小物块运动1.5 s 时速度恰好为零.已知小物块和斜面间的动摩擦因数为0.25，该星球半径为R ＝1.2×103km.试求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)该星球表面上的重力加速度g 的大小. (2)该星球的第一宇宙速度.【答案】（1）g=7.5m/s 2 （2）3×103m/s 【解析】 【分析】 【详解】（1）小物块沿斜面向上运动过程00v at =- 解得：26m/s a =又有：sin cos mg mg ma θμθ+= 解得：27.5m/s g =（2）设星球的第一宇宙速度为v ，根据万有引力等于重力，重力提供向心力，则有：2mv mg R=3310m/s v ==⨯3．一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上沿竖直方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落回抛出点，已知该星球半径为R ，引力常量为G ，求： (1)该星球表面的重力加速度； (2)该星球的密度；(3)该星球的“第一宇宙速度”．【答案】(1)02v g t = (2) 032πv RGt ρ=(3)v = 【解析】(1) 根据竖直上抛运动规律可知，小球上抛运动时间02v t g= 可得星球表面重力加速度：02v g t=． (2)星球表面的小球所受重力等于星球对小球的吸引力，则有：2GMmmg R =得：2202v R gR M G Gt ==因为343R V π=则有：032πv M V RGtρ== (3)重力提供向心力，故2v mg m R=该星球的第一宇宙速度v ==【点睛】本题主要抓住在星球表面重力与万有引力相等和万有引力提供圆周运动向心力，掌握竖直上抛运动规律是正确解题的关键．4．如图轨道Ⅲ为地球同步卫星轨道，发射同步卫星的过程可以筒化为以下模型：先让卫星进入一个近地圆轨道Ⅰ（离地高度可忽略不计），经过轨道上P 点时点火加速，进入椭圆形转移轨道Ⅱ．该椭圆轨道Ⅱ的近地点为圆轨道Ⅰ上的P 点，远地点为同步圆轨道Ⅲ上的Q 点．到达远地点Q 时再次点火加速，进入同步轨道Ⅲ．已知引力常量为G ，地球质量为M ，地球半径为R ，飞船质量为m ，同步轨道距地面高度为h ．当卫星距离地心的距离为r 时，地球与卫星组成的系统的引力势能为p GMmE r=-（取无穷远处的引力势能为零），忽略地球自转和喷气后飞船质量的変化，问：（1）在近地轨道Ⅰ上运行时，飞船的动能是多少？（2）若飞船在转移轨道Ⅱ上运动过程中，只有引力做功，引力势能和动能相互转化．已知飞船在椭圆轨道Ⅱ上运行中，经过P 点时的速率为1v ，则经过Q 点时的速率2v 多大？ （3）若在近地圆轨道Ⅰ上运行时，飞船上的发射装置短暂工作，将小探测器射出，并使它能脱离地球引力范围（即探测器可以到达离地心无穷远处），则探测器离开飞船时的速度3v （相对于地心）至少是多少？（探测器离开地球的过程中只有引力做功，动能转化为引力势能） 【答案】（1）2GMm R （22122GM GM v R h R +-+32GMR【解析】 【分析】（1）万有引力提供向心力，求出速度，然后根据动能公式进行求解； （2）根据能量守恒进行求解即可；（3）将小探测器射出，并使它能脱离地球引力范围，动能全部用来克服引力做功转化为势能； 【详解】（1）在近地轨道（离地高度忽略不计）Ⅰ上运行时，在万有引力作用下做匀速圆周运动即：22mM v G m R R=则飞船的动能为2122k GMmE mv R==； （2）飞船在转移轨道上运动过程中，只有引力做功，引力势能和动能相互转化．由能量守恒可知动能的减少量等于势能的増加量：221211()22GMm GMm mv mv R h R-=--+ 若飞船在椭圆轨道上运行，经过P 点时速率为1v ，则经过Q 点时速率为：22122GM GMv v R h R=+-+； （3）若近地圆轨道运行时，飞船上的发射装置短暂工作，将小探测器射出，并使它能脱离地球引力范围（即探测器离地心的距离无穷远），动能全部用来克服引力做功转化为势能 即：2312Mm Gmv R = 则探测器离开飞船时的速度（相对于地心）至少是：32GMv R=． 【点睛】本题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力，同时注意应用能量守恒定律进行求解．5．如图所示是一种测量重力加速度g 的装置。
2024全国高考真题物理汇编：万有引力与宇宙航行章节综合
2024全国高考真题物理汇编万有引力与宇宙航行章节综合一、单选题1．（2024广西高考真题）潮汐现象出现的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同。
图中a 、b 和c 处单位质量的海水受月球引力大小在（）A ．a 处最大B ．b 处最大C ．c 处最大D ．a 、c 处相等，b 处最小2．（2024全国高考真题）2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。
将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。
月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16。
下列说法正确的是（）A ．在环月飞行时，样品所受合力为零B ．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零C ．样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同D ．样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小3．（2024安徽高考真题）2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。
当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51900km 。
后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9900km ，周期约为24h 。
则鹊桥二号在捕获轨道运行时（）A ．周期约为144hB ．近月点的速度大于远月点的速度C ．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度D ．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度4．（2024全国高考真题）天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星GJ1002c 的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07倍，周期约为0.06年，则这颗红矮星的质量约为太阳质量的（）A ．0.001倍B ．0.1倍C ．10倍D ．1000倍5．（2024浙江高考真题）与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所示，假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R ，小行星甲的远日点到太阳的距离为R 1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R 2，则（）A ．小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度B ．小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度C．小行星甲与乙的运行周期之比12T T =D ．甲乙两星从远日点到近日点的时间之比12t t6．（2024湖北高考真题）太空碎片会对航天器带来危害。
(完整版)全国高中物理万有引力定律高考真题
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绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A 、他们再一次相距最近?裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。
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由于星体做圆周运动所需要的向心力靠其它两个星体的万有引力的合力提供
l l t h i n g s i n t
g M =2
t
h
e
i
r
b
e
图4-2
i
可等效为位于O点处质量为
、m2，试求m′(用m1、
的速率v、运行周期
恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量m s的2倍，它将有可能成为黑洞
T=4.7π×104 s，质量
灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．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ω0，地球表面的重力加速度为g ，O 为地球中心．(1)求卫星B 的运行周期．(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(O 、B 、A 在同一直线上)，则至少经过多长时间，它们再一次相距最近？ 【答案】(1)32()2B R h T gR +=23()t gR R h ω=-+ 【解析】 【详解】（1）由万有引力定律和向心力公式得()()2224B MmGm R h T R h π=++①，2Mm G mg R =②联立①②解得：()322B R h T R g+=（2）由题意得()02B t ωωπ-=④，由③得()23B gR R h ω=+代入④得()203t R gR h ω=-+2．宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同．现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做囿周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的囿形轨道运行，如图乙所示．设这三个 星体的质量均为 m ，且两种系统中各星间的距离已在图甲、图乙中标出，引力常量为 G ， 则: （1）直线三星系统中星体做囿周运动的周期为多少?（2）三角形三星系统中每颗星做囿周运动的角速度为多少?【答案】（1）345LGmπ（2）33GmL【解析】【分析】（1）两侧的星由另外两个星的万有引力的合力提供向心力，列式求解周期；（2）对于任意一个星体，由另外两个星体的万有引力的合力提供向心力，列式求解角速度；【详解】（1）对两侧的任一颗星，其它两个星对它的万有引力的合力等于向心力，则：222222()(2)Gm Gmm LL L Tπ+=345LTGmπ∴=（2）三角形三星系统中星体受另外两个星体的引力作用，万有引力做向心力，对任一颗星，满足：2222cos30()cos30LGmmLω︒=︒解得：33=GmLω3．土星是太阳系最大的行星，也是一个气态巨行星。
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形的轨道绕月飞行．为了获得月球表面全貌的信息，让卫星轨道平面缓慢变化．卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球．设地球和月球的质量分别为M 和m ，地球和月球的半径分别为R 和R 1，月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r 和r 1，月球绕地球转动的周期为T ．假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面，求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间（用M 、m 、R 、R 1、r 、r 1和T 表示，忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影）．【答案】311131cos cos Mr R R R Tt arc arc mr r r π⎛⎫-=- ⎪⎝⎭【解析】 【分析】 【详解】如图,O 和O ′分别表示地球和月球的中心.在卫星轨道平面上,A 是地月连心线OO ′与地月球面的公切线ACD 的交点,D ､C 和B 分别是该公切线与地球表面､月球表面和卫星圆轨道的交点.根据对称性,过A 点的另一侧作地月球面的公切线,交卫星轨道于E 点.卫星在上运动时发出的信号被遮挡.设探月卫星的质量为m 0,万有引力常量为G ,根据万有引力定律有：222Mm G m r r T π⎛⎫= ⎪⎝⎭①20012112mmG m r r T π⎛⎫= ⎪⎝⎭②式中T 1是探月卫星绕月球转动的周期.由①②式得2311T r M T m r ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭③ 设卫星的微波信号被遮挡的时间为t,则由于卫星绕月做匀速圆周运动,应用1t T αβπ-=④ 式,α=∠CO ′A ，β=∠CO ′B ，由几何关系得r cos α=R -R 1⑤ r 1cos β=R 1⑥由③④⑤⑥式得111arccosarccos R R R t r r ⎫-=-⎪⎭2．某航天飞机在地球赤道上空飞行，轨道半径为r ，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为ω0，地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，求它下次通过该建筑物上方所需的时间．【答案】t =或者t =【解析】 【分析】 【详解】试题分析：根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出角速度的表达式，卫星再次经过某建筑物的上空，比地球多转动一圈．解：用ω表示航天飞机的角速度，用m 、M 分别表示航天飞机及地球的质量，则有22MmGmr rω= 航天飞机在地面上，有2mMG R mg =联立解得ω=若ω>ω0，即飞机高度低于同步卫星高度，用t 表示所需时间，则ωt －ω0t ＝2π所以t =若ω<ω0，即飞机高度高于同步卫星高度，用t 表示所需时间，则ω0t －ωt ＝2π所以t =． 点晴：本题关键：（1）根据万有引力提供向心力求解出角速度；（2）根据地球表面重力等于万有引力得到重力加速度表达式；（3）根据多转动一圈后再次到达某建筑物上空列式．3．为了探测月球的详细情况，我国发射了一颗绕月球表面飞行的科学实验卫星．假设卫星绕月球做圆 周运动，月球绕地球也做圆周运动．已知卫星绕月球运行的周期为 T0，地球表面重力加速度为 g ，地球半径为 R0，月心到地心间的距离为 r0，引力常量为 G ，求： （1）月球的平均密度； （2）月球绕地球运行的周期． 【答案】（1）203GT π（2）T = 【解析】 【详解】（1）月球的半径为R ，月球质量为M ，卫星质量为m由于在月球表面飞行，万有引力提供向心力：22204mM G m R R T π＝得23204R M GT π＝ 且月球的体积V ＝43πR 3根据密度的定义式 M V ρ＝得232023043 43R GT GT R ππρπ＝＝ （2）地球质量为M 0，月球质量为M ，月球绕地球运转周期为T由万有引力提供向心力2202004 r GM M M r Tπ＝根据黄金代换GM 0＝gR 02得T =4．2019年3月3日，中国探月工程总设计师吴伟仁宣布中国探月工程“三步走”即将收官，我国对月球的探索将进人新的征程。
4-4万有引力与航天
4-4万有引力与航天一、选择题1．(2011·平川模拟)关于人造地球卫星的运行速度和发射速度，以下说法中正确的是( )A ．低轨道卫星的运行速度大，发射速度也大B ．低轨道卫星的运行速度大，但发射速度小C ．高轨道卫星的运行速度小，发射速度也小D ．高轨道卫星的运行速度小，但发射速度大[答案] BD[解析] 对于人造地球卫星，其做匀速圆周运动的线速度由G Mm r 2＝m v 2r 得v ＝GM r，可看出线速度随着半径的增大而减小．将卫星发射到越远的轨道上，所需要的发射速度就越大，故B 、D 正确．2．(2011·山东)甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道．以下判断正确的是( )A ．甲的周期大于乙的周期B ．乙的速度大于第一宇宙速度C ．甲的加速度小于乙的加速度D ．甲在运行时能经过北极的正上方[答案] AC[解析] ①乙的运行高度低于甲的运行高度，两者轨道均可视为圆形，则轨道半径r 甲>r 乙≥R .②据天体运动规律得GMm r 2＝m 4π2T2r 知T ＝2πr 3GM所以T 甲>T 乙．故A 正确；③据GMm r 2＝m v 2r 知v ＝GM r.第一宇宙速度是卫星最大的环绕速度，因乙的轨道半径可能等于地球半径，所以乙的速度小于等于第一宇宙速度，故B 错误；④据GMm r 2＝ma 知a ＝GM r2，所以a 甲<a 乙，故C 正确； ⑤甲为同步卫星，轨道平面跟赤道共面，不可能通过北极正上方，故D 错误.3．(2011·吉林模拟)星球上的物体脱离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 2＝2v 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1/6.不计其他星球的影响．则该星球的第二宇宙速度为( ) A.gr 3 B.gr 6 C.gr 3D.gr [答案] A[解析] 该星球的第一宇宙速度：G Mm r2＝m v 21r 在该星球表面处万有引力等于重力：G Mm r 2＝m g 6由以上两式得v 1＝gr 6则第二宇宙速度v 2＝2×gr 6＝gr 3，故A 正确． 4．(2011·南通模拟)木星是太阳系中最大的行星，它有众多卫星．观察测出：木星绕太阳做圆周运动的半径为r 1、周期为T 1；木星的某一卫星绕木星做圆周运动的半径为r 2、周期为T 2.已知万有引力常量为G ，则根据题中给定条件( )A ．能求出木星的质量B ．能求出木星与卫星间的万有引力C ．能求出太阳与木星间的万有引力D ．可以断定r 31T 21＝r 32T 22[答案] AC[解析] 木星绕太阳做匀速圆周运动所需向心力由万有引力提供：G M 太阳m 木r 21＝m 木4π2T 21r 1；卫星绕木星做匀速圆周运动所需向心力由万有引力提供：G m 木m r 22＝m 4π2T 22r 2，由此式可求得木星的质量，两式联立即可求出太阳与木星间的万有引力，所以A 、C 正确．由于不知道卫星的质量，不能求得木星与卫星间的万有引力，故B 不正确．又r 31T 21＝GM 太阳4π2≠r 32T 22＝Gm 木4π2， 故D 不正确． 5．(2011·桂林模拟)据报道，2009年4月29日，美国亚利桑娜州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82.该小行星直径为2～3千米，绕太阳一周的时间为T 年，而地球与太阳之间的距离为R 0，如果该行星与地球一样，绕太阳运动可近似看做匀速圆周运动，则小行星绕太阳运动的半径约为( )A ．R 03TB ．R 031TC ．R 031T2 D ．R 03T 2[答案] D[解析] 小行星和地球绕太阳做圆周运动，都是由万有引力提供向心力，有GMm R 2＝m (2πT )2R ，则R ＝3GMT 24π2，可知小行星绕太阳运行轨道半径为R ＝R 03T 212＝R 03T 2，D 正确． 6．(2011·福建)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆形轨道运行的周期T ，已知引力常量为G ，半径为R 的球体体积公式V ＝43πR 3，则可估算月球的( ) A ．密度B ．质量C ．半径D ．自转周期[答案] A[解析] 设月球质量M ，“嫦娥二号”质量m 、近月球表面的轨道半径为r ，根据万有引力提供向心力得G Mm r 2＝m 4π2T2，又因为r 约等于月球半径，得密度ρ＝M V ＝3πGT2T ，所以A 正确，B 、C 、D 错误．7．(2011·大纲全国)我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球．如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比( )A ．卫星动能增大，引力势能减小B ．卫星动能增大，引力势能增大C ．卫星动能减小，引力势能减小D ．卫星动能减小，引力势能增大[答案] D[解析] ①据万有引力提供卫星做圆周运动所需向心力，则有：GMm r 2＝m v 2r ＝mr 4π2T 2v ＝GM r ，T ＝4π2r 3GM，即轨道半径越大，线速度越小，周期越长，所以A 、B 错误；②变轨后卫星到达更高轨道，万有引力做负功，所以引力势能增大，所以C 错误，D 正确．8．(2011·浙江)为了探测X 星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r 1的圆轨道上运动，周期为T 1，总质量为m 1.随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r 2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m 2则A ．X 星球的质量为M ＝4π2r 31GT 21B ．X 星球表面的重力加速度为g X ＝4π2r 1T 21C ．登陆舱在r 1与r 2轨道上运动时的速度大小之比为v 1v 2＝m 1r 2m 2r 1D ．登陆舱在半径为r 2轨道上做圆周运动的周期为T 2＝T 1r 32r 31[答案] AD[解析] ①对载着登陆舱的探测飞船，由牛顿第二定律得：GMm 1r 21＝m 1r 14π2T 21，所以该星球质量M ＝4π2r 31GT 21，所以A 正确；②由于不知星球半径，所以星球表面重力加速度无法求出，所以B 错误；③万有引力提供向心力，得线速度v ＝GM r ，所以v 1v 2＝r 2r 1，所以C 错误；④对登陆舱，由牛顿第二定律得：GMm 2r 22＝m 2r 24π2T 22，所以T 2＝4π2r 32GM M 得T 2＝T 1r 32r 31，所以D 正确．二、非选择题9．(2011·海南)2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星．建成以后北斗导航系统将包含多颗地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS 导航系统的依赖．GPS 由运行周期为12小时的卫星群组成，设北斗导航系统的同步卫星和GPS 导航卫星的轨道半径分别为R 1和R 2，向心加速度分别为a 1和a 2，则R 1 ∶R 2＝__________，a 1 ∶a 2＝__________.(可用根式表示)[答案] 34 ∶1 34 ∶4[解析] ①由G Mm R 2＝mR (2πT )2得：R 31T 21＝R 32T 22，则R 1R 2＝3T 21T 22＝3242122＝341.②由a ＝Rω2＝R (2πT )2得：a 1a 2＝R 1T 21·T 22R 2＝34·(1224)2＝344. 10．2008年9月25日，载人航天宇宙飞船“神舟七号”发射成功，且中国人成功实现了太空行走，并顺利返回地面．(1)设飞船在太空环绕时轨道高度为h ，地球半径为R ，地面重力加速度为g ，飞船绕地球遨游太空的总时间为t ，则“神舟七号”飞船绕地球运转多少圈？(用给定字母表示)(2)若t ＝3天，h ＝343km ，R ＝6400km ，g ＝10m/s 2，则飞船绕地球运转的圈数为多少？[答案] (1)tR 2π(R ＋h )·g R ＋h(2)48圈 [解析] (1)在地球表面：g ＝GM R2⇒GM ＝gR 2 在轨道上：GMm (R ＋h )2＝m (R ＋h )4π2T 2∴T ＝2π(R ＋h )3GM ＝2π(R ＋h )R ·R ＋h g故n ＝t T ＝tR 2π(R ＋h )·g R ＋h. (2)代入数据得：n ≈48圈．11．(2011·武汉模拟)已知某行星半径为R ，以其第一宇宙速度运行的卫星的绕行周期为T ，该行星上发射的同步卫星的运行速率为v .求：(1)同步卫星距行星表面的高度为多少？(2)该行星的自转周期为多少？[答案] (1)4π2R 3T 2v2－R (2)8π3R 3T 2v3 [解析] (1)设同步卫星距行星表面高度为h ，则：GMm (R ＋h )2＝m v 2R ＋h① 以第一宇宙速度运行的卫星其轨道半径就是R ，则GMm R 2＝m ·4π2T2R ② 由①②得：h ＝4π2R 3T 2v2－R (2)行星自转周期等于同步卫星的公转周期T ′＝2π(R ＋h )v ＝8π3R 3T 2v3 12．(2011·桂林模拟)宇航员在一星球表面上的某高度处，沿水平方向抛出一个小球．经过时间t ，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L .若抛出时初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为3L .已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R ，万有引力常数为G .求该星球的质量M .[答案] 23LR 23Gt 2[解析] 设抛出点的高度为h ，第一次平抛的水平射程为x ，则有x 2＋h 2＝L 2.由平抛运动规律得，当初速度增大到2倍，其水平射程也增大到2x ，则(2x )2＋h 2＝(3L )2，解得h ＝33L 设该星球上的重力加速度为g ，由平抛运动的规律得h ＝12gt 2 在星球表面万有引力等于重力G Mm R2＝mg 联立以上各式，解得M ＝23LR 23Gt 213．飞天同学是一位航天科技爱好者，当他从新闻中得知，中国航天科技集团公司将在2010年底为青少年发射第一颗科学实验卫星——“希望一号”卫星(代号XW －1)时，他立刻从网上搜索有关“希望一号”卫星的信息，其中一份资料中给出该卫星运行周期10.9min.他根据所学知识计算出绕地卫星的周期不可能小于83min ，从而断定此数据有误．已知地球的半径R ＝6.4×106m ，地球表面的重力加速度g ＝10m/s 2.请你通过计算说明为什么发射一颗周期小于83min 的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的．[答案] 见解析[解析] 设地球质量为M ，航天器质量为m ，航天器绕地球运行的轨道半径为r 、周期为T ，根据万有引力定律和牛顿运动定律有G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，解得T ＝2πr 3GM. 由上式可知，轨道半径越小，周期越小，因此，卫星贴地飞行(r＝R )的周期最小，设为T min ，则T min ＝2πR 3GM质量为m 的物体在地球表面上所受重力近似等于万有引力，即G Mm R2＝mg ，因此有GM ＝gR 2 联立解得T min ＝2πR g＝5024s ＝83.7min 因绕地球运行的人造地球卫星最小周期为83.7min ，所以发射一颗周期为83min 的绕地球运行的人造地球卫星是不可能的．。
万有引力历年高考题含答案
万有引力高考题1.（2009江苏单科，3，易）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45 km，质量M和半径R的关系满足=（其中c为光速，G为引力常量），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（）A. m/B. m/C. m/D. m/2.（2008江苏单科，1，中）火星的质量和半径分别约为地球的和，地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为（）A. 0. 2gB. 0.4gC. 2.5gD. 5g3.（2012山东理综，15，易）2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接. 任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接. 变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为、，线速度大小分别为、. 则等于（）A. B. C. D.4.（2012天津理综，3，易）一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动，动能减小为原来的，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（）A. 向心加速度大小之比为4∶1B. 角速度大小之比为2∶1C. 周期之比为1∶8D. 轨道半径之比为1∶25.（2012广东理综，21，中）如图所示，飞船从轨道1变轨至轨道2. 若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的（）A. 动能大B. 向心加速度大C. 运行周期长D. 角速度小6.（2011江苏单科，7，易）一行星绕恒星做圆周运动. 由天文观测可得，其运行周期为T，速度为v. 引力常量为G，则（）A. 恒星的质量为B. 行星的质量为C. 行星运动的轨道半径为D. 行星运动的加速度为7.（2010天津理综，6，易）探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比（）A. 轨道半径变小B. 向心加速度变小C. 线速度变小D. 角速度变小8.（2011天津理综，8，中）质量为m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=B. 角速度ω=C. 运行周期T=2πD. 向心加速度a=9.（2011山东理综，17，中）甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道. 以下判断正确的是（）A. 甲的周期大于乙的周期B. 乙的速度大于第一宇宙速度C. 甲的加速度小于乙的加速度D. 甲在运行时能经过北极的正上方10.（2011重庆理综，21，难）某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆. 每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的公转半径之比为（）A. B. C. D.11.（2009重庆理综，17，难）据报道“嫦娥一号”和“嫦娥二号”绕月飞行器的圆形工作轨道距月球表面分别约为200 km和100 km，运行速率分别为和. 那么，和的比值为（月球半径取1 700 km）（）A. B. C. D.12.（2008山东理综，18，中）据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道. 关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是（）A. 运行速度大于7.9 km/sB. 离地面高度一定，相对地面静止C. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D. 向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等13.（2012江苏单科，8，易）2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家. 如图所示，该拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的（）A. 线速度大于地球的线速度B. 向心加速度大于地球的向心加速度C. 向心力仅由太阳的引力提供D. 向心力仅由地球的引力提供14.（2010江苏单科，6，中）2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示. 关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）A. 在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B. 在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能C. 在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D. 在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度15.（2009山东理综，18，中）2008年9月25日至28日，我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱. 飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟. 下列判断正确的是（）A. 飞船变轨前后的机械能相等B. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C. 飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度D. 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度16.（2012重庆理综，18，易）冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动. 由此可知，冥王星绕O点运动的（）A. 轨道半径约为卡戎的B. 角速度大小约为卡戎的C. 线速度大小约为卡戎的7倍D. 向心力大小约为卡戎的7倍17.（2010重庆理综，16，中）月球与地球质量之比约为1∶80. 有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动. 据此观点，可知月球与地球绕O点运动的线速度大小之比约为（）A. 1∶6 400B. 1∶80C. 80∶1D. 6 400∶118.（2010山东理综，18，中）1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元. “东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km，则（）A. 卫星在M点的势能大于N点的势能B. 卫星在M点的角速度大于N点的角速度C. 卫星在M点的加速度大于N点的加速度D. 卫星在N点的速度大于7.9 km/s19.（2013广东，14，4分) 如图3, 甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动。
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)含解析
高考物理万有引力与航天题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．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=260N2．2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。
这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期T 相同。
已知地球的 半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，求该卫星的轨道半径r 。
【答案】r = 【解析】 【分析】根据万有引力充当向心力即可求出轨道半径大小。
【详解】质量为m 的北斗地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：2224Mm G m r r Tπ＝；在地球表面：112Mm Gm g R =联立解得：r ==3．我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大地提高了同学们对月球的关注程度．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：（1）若已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，月球绕地球运动的周期为T ，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动．试求出月球绕地球运动的轨道半径． （2）若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球某水平表面上方h 高处以速度v 0水平抛出一个小球，小球落回到月球表面的水平距离为s ．已知月球半径为R 月，万有引力常量为G ．试求出月球的质量M 月． 【答案】(1)r =22022=R h M Gs 月月 【解析】本题考查天体运动，万有引力公式的应用，根据自由落体求出月球表面重力加速度再由黄金代换式求解4．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12Tl RT 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．5．2019年4月，人类史上首张黑洞照片问世，如图，黑洞是一种密度极大的星球。
2024年高考物理复习第04讲万有引力定律及其应用(练习)(解析版)
远日点过程中太阳对行星所做的功 Ｗ；
分－ｋ） （２）设行星与恒星的距离为ｒ，请根据开普勒第三定律
及向心力相关知识，证明恒星对行星的
故Ｃ正确；Ｄ．Ｓ？不管是在Ｐ点，还是在Ｑ点，都只受致密天体的万有引力作用，根据牛顿第二定律有
ｒｇ ｃ＝ｍａ，解得ａ＝， 因Ｐ点到Ｏ点的距离为ａ＋ｃ，，Ｑ点到Ｏ点的距离为ａ－ｃ，解得
因 ａ、ｃ 已求出，故Ｓ？在Ｐ点与Ｑ点的加速度大小之比，故Ｄ正确。
故选 ＢＣＤ。
２．（２０２２·全国·统考高考真题）２０２２年３月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约４００ｋｍ的
“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地圆轨 道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（）
Ａ．所受地球引力的大小近似为零 Ｂ．所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
Ｃ．所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等 Ｄ．在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
Ｂ点的速度，Ａ正确，Ｂ错误；Ｃ．根据开普勒第三定律，
彗星运动轨道的半长轴大于行星运动半径，
ｃ＝ｍａ，得ａ＝ｃ， 则彗星运行的周期大于行星运行的周期，Ｃ错误：Ｄ．根据（
彗星运行到Ｂ点的加
速度等于行星运行到Ｂ点的加速度，Ｄ错误。
故选 Ａ。
８．（２０２３·浙江·校联考模拟预测）有一质量为Ｍ、半径为Ｒ、密度均匀的球体，在距离球心Ｏ为２Ｒ的地方
考点 ０２ 万有引力定律综合应用 天体质量和密度
万有引力高考真题(附解析)
高考真题1．由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的( ) A ．质量可以不同 B ．轨道半径可以不同 C ．轨道平面可以不同 D ．速率可以不同 答：A【解析】万有引力是卫星的向心力r v m r T m r GMm 222)2(==π，解得周期GMr T 32π=，环绕速度rGMv =，可见周期相同的情况下轨道半径必然相同，B 错误，轨道半径相同必然环绕速度相同，D 错误，同步卫星相对于地面静止在赤道上空，所有的同步卫星轨道运行在赤道上空同一个圆轨道上，C 错误，同步卫星的质量可以不同，A 正确。
2．甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道均可视为圆轨道。
以下判断正确的是A ．甲的周期大于乙的周期B ．乙的速度大于第一宇宙速度C ．甲的加速度小于乙的加速度D ．甲在运行时能经过北极的正上方 答案：AC解析：对地球卫星，万有引力提供其做圆周运动的向心力，则有22224T πmr r v m ma r Mm G ===，可得向心加速度之比122<=甲乙乙甲r r a a ，C 正确；周期之比133>=乙甲乙甲rr T T ，A 正确；甲、乙均为两颗地球卫星，运行速度都小于第一宇宙速度，B 错误；甲为地球同步卫星运行在赤道上方，D 错误。
3、长期以来“卡戎星（Charon ）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1=19600km ，公转周期T 1=6.39天。
2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2=48000km ，则它的公转周期T 2最接近于 A ．15天 B ．25天 C ．35天D ．45天【答案】B【解析 根据开普勒第三定律22322131T r T r =，代入数据计算可得T 2约等于25天．选项B 正确．4．宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象。
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)含解析.docx
高考物理万有引力定律的应用真题汇编( 含答案 ) 含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用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 和落地时间为 R，己知万有引力常量为G，求：t，又已知该星球的半径（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) v0=x/t (2) g=2h/t 2(3) 2hR2/(Gt 2) (4)2hRt【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： v0=x/t（2）小球做平抛运动时在竖直方向上有：1h= gt2，2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= GMmR2所以该星球的质量为：M= gR2= 2hR2/(Gt 2)；G（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：G Mm m v2R2R重力等于万有引力，即mg= G MmR2，解得该星球的第一宇宙速度为：v2hR gRt2．“天宫一号”是我国自主研发的目标飞行器，是中国空间实验室的雏形．2013 年 6 月，“神舟十号”与“天宫一号”成功对接， 6 月 20 日 3 位航天员为全国中学生上了一节生动的物理课．已知“天宫一号”飞行器运行周期T，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，“天宫一号”环绕地球做匀速圆周运动，万有引力常量为G．求：(1)地球的密度；(2)地球的第一宇宙速度v；(3)天“宫一号”距离地球表面的高度．【答案】 (1)3g (2) vgR (3) h3gT 2 R 2 R4 GR42【解析】（1）在地球表面重力与万有引力相等：GMmmg ，R 2M M 地球密度：V4 R 33解得：3g4 GR（2）第一宇宙速度是近地卫星运行的速度，mgmvgRv 2R（3）天宫一号的轨道半径 r Rh ，Mmm R h42据万有引力提供圆周运动向心力有：G 22，R hT解得： h3gT 2 R 2 R243．如图所示 ,P 、 Q 为某地区水平地面上的两点 ,在 P 点正下方一球形区域内储藏有石油 .假定区域周围岩石均匀分布 ,密度为 ρ;石油密度远小于 ρ,可将上述球形区域视为空腔 .如果没有这一空腔 ,则该地区重力加速度 (正常值 )沿竖直方向 ;当存在空腔时 ,该地区重力加速度的大小和方向会与正常情况有微小偏离 .重力加速度在原竖直方向 (即 PO 方向 )上的投影相对于正常值的偏离叫做 “重力加速度反常 ”为.了探寻石油区域的位置和石油储量,常利用 P 点附近重力加速度反常现象 .已知引力常数为 G.(1)设球形空腔体积为 V,球心深度为 d(远小于地球半径 ), PQ x, 求空腔所引起的 Q 点处的重力加速度反常 ;(2)若在水平地面上半径为 L 的范围内发现 :重力加速度反常值在δ与 k δ (k>1)之间变化 ,且重力加速度反常的最大值出现在半径为 L 的范围的中心 .如果这种反常是由于地下存在某一球形空腔造成的 ,试求此球形空腔球心的深度和空腔的体积.G Vd(2) VL 2 k .【答案】(1)x 2 )3/2 G( k 2/31)( d 2【解析】【详解】(1)如果将近地表的球形空腔填满密度为 ρ的岩石 ,则该地区重力加速度便回到正常值.因此 ,重力加速度反常可通过填充后的球形区域产生的附加引力来计算,Mm Gr2m g ①式中 m 是 Q 点处某质点的质量 ,M 是填充后球形区域的质量 .M=ρV ②而 r 是球形空腔中心O 至 Q 点的距离 r= d 2 x2③Δg 在数值上等于由于存在球形空腔所引起的Q 点处重力加速度改变的大小 ?Q 点处重力加 速度改变的方向沿 OQ ,g ′ 方向 重力加速度反常是这一改变在竖直方向上的投影dg ′= g ④rG Vd联立 ①②③④ 式得g ′=22 )3/2 ⑤(dx(2) 由 ⑤ 式得 ,重力加速度反常g 的′最大值和最小值分别为(G Vg max ′)=d2⑥(minG Vd 3/2⑦g ′)=22( d L )由题设有 ( g max ′)=k δ ,(min g=′)δ⑧联立 ⑥⑦⑧式得 ,地下球形空腔球心的深度和空腔的体积分别为LV L 2 k .dG ( k 2/3k 2/311)4． 一宇航员登上某星球表面，在高为 2m 处，以水平初速度5m/s 抛出一物体，物体水平射程为 5m ，且物体只受该星球引力作用求：（ 1 ）该星球表面重力加速度（ 2 ）已知该星球的半径为为地球半径的一半，那么该星球质量为地球质量的多少倍．【答案】（ 1 ） 4m/s 2；（ 2） 1；10【解析】（1）根据平抛运动的规律：x ＝v 0t得t ＝ x ＝ 5s ＝1s v 0 5由 h ＝ 1gt 22得： g ＝ 22h ＝ 2 2 2m / s 2＝4m / s 2t1G M 星 m（2）根据星球表面物体重力等于万有引力：mg ＝R 星2G M 地 m地球表面物体重力等于万有引力：mg ＝R 地22=4( 1 )2则 M 星 ＝ gR 星21 M 地 g R 地 10210点睛：此题是平抛运动与万有引力定律的综合题，重力加速度是联系这两个问题的桥梁；知道平抛运动的研究方法和星球表面的物体的重力等于万有引力．5． 如图所示，质量分别为m 和M的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速圆周运动，星球A 和B 两者中心之间距离为L ．已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在 O 的两侧，引力常量为G ．求：(1)A 星球做圆周运动的半径R 和B 星球做圆周运动的半径r ；(2)两星球做圆周运动的周期．M L,m L,（ 2） 2πL 3【答案】 （1） R=r=m Mm MG M m【解析】（1）令 A 星的轨道半径为R ， B 星的轨道半径为 r ，则由题意有 L r R两星做圆周运动时的向心力由万有引力提供，则有：G mMmR 4 2 Mr 4 2L 2T 2T 2可得R＝M，又因为 LRrrm所以可以解得： M L , r m L ；RmMmM（2）根据（ 1）可以得到 ： GmM4 24 2 M 2m2Rm2LLTTMm4 2L32L 3则： Tm GG m MM点睛：该题属于双星问题，要注意的是它们两颗星的轨道半径的和等于它们之间的距离，不能把它们的距离当成轨道半径 ．6． 如图所示，返回式月球软着陆器在完成了对月球表面的考察任务后，由月球表面回到绕月球做圆周运动的轨道舱．已知月球表面的重力加速度为 g ，月球的半径为月球中心的距离为 r ，引力常量为 G ，不考虑月球的自转．求：R ，轨道舱到（ 1）月球的质量 M ；（ 2）轨道舱绕月飞行的周期 T ．gR 22 r r【答案】 （1） M（ 2） TgGR【解析】【分析】月球表面上质量为m 1 的物体 ，根据万有引力等于重力可得月球的质量；轨道舱绕月球做圆周运动，由万有引力等于向心力可得轨道舱绕月飞行的周期 ；【详解】解： (1)设月球表面上质量为m 1 的物体 ，其在月球表面有 ： GMm 1 m 1g GMm 1 m 1gR2R2gR 2 月球质量 ： MG(2)轨道舱绕月球做圆周运动，设轨道舱的质量为mMm2π 2Mm 2 2由牛顿运动定律得：rG r 2m TrG2m() rT2 r r解得： TgR7．“嫦娥一号 ”在西昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道．随后， “嫦娥一号 ”经过变轨和制动成功进入环月轨道．如图所示，阴影部分表示月球，设想飞船在圆形轨道 Ⅰ 上作匀速圆周运动，在圆轨道Ⅰ 上飞行 n 圈所用时间为 t ，到达 A 点时经过暂短的点火变速，进入椭圆轨道 Ⅱ，在到达轨道 Ⅱ 近月点 B 点时再次点火变速，进入近月圆形轨道 Ⅲ，而后飞船在轨道 Ⅲ 上绕月球作匀速圆周运动，在圆轨道 Ⅲ 上飞行 n 圈所用时间为 ．不考虑其它星体对飞船的影响，求：（ 1）月球的平均密度是多少？（ 2）如果在 Ⅰ 、 Ⅲ 轨道上有两只飞船，它们绕月球飞行方向相同，某时刻两飞船相距最近（两飞船在月球球心的同侧，且两飞船与月球球心在同一直线上），则经过多长时间，他们又会相距最近？2mt【答案】（ 1） 192n；（ 2） t1，2，3 ）（ mGt 27n【解析】试题分析：（ 1）在圆轨道 Ⅲ 上的周期： T 3t，由万有引力提供向心力有：8nG Mmm22RR 2T又： M4 33 192 n 2 ．R ，联立得：GT 32Gt 23（2）设飞船在轨道I 上的角速度为1 、在轨道 III 上的角速度为23 ，有：1T 1所以32设飞飞船再经过t 时间相距最近，有：3t ﹣ 1t2m 所以有：T 3tmtm ，， ）．（7n 1 2 3考点：人造卫星的加速度、周期和轨道的关系【名师点睛】本题主要考查万有引力定律的应用，开普勒定律的应用．同时根据万有引力提供向心力列式计算．8． 我国科学家正在研究设计返回式月球软着陆器，计划在 2030 年前后实现航天员登月，对月球进行科学探测。
高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版高考物理万有引力定律的应用真题汇编(含答案)一、高中物理精讲专题测试万有引力定律的应用1．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 ，已知万有引力常量为G ，求: (1)该天体的质量是多少? (2)该天体的密度是多少?(3)该天体表面的重力加速度是多少? (4)该天体的第一宇宙速度是多少?【答案】(1)2324()R h GT π+； (2)3233()R h GT R π+；(3)23224()R h R T π+；【解析】 【分析】（1）卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解； （2）根据密度的定义求解天体密度；（3）在天体表面，重力等于万有引力，列式求解； （4）该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度． 【详解】（1）卫星做匀速圆周运动,万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有:G 2()Mm R h +=m 22T π⎛⎫ ⎪⎝⎭(R+h) 解得：M=2324()R h GTπ+ ① （2）天体的密度：ρ=M V =23234()43R h GT R ππ+=3233()R h GT R π+． （3）在天体表面，重力等于万有引力，故: mg=G2MmR ② 联立①②解得：g=23224()R h R Tπ+ ③ （4）该天体的第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，根据牛顿第二定律，有：mg=m 2v R④联立③④解得：【点睛】本题关键是明确卫星做圆周运动时，万有引力提供向心力，而地面附近重力又等于万有引力，基础问题．2．某航天飞机在地球赤道上空飞行，轨道半径为r ，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为ω0，地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，在某时刻航天飞机通过赤道上某建筑物的上方，求它下次通过该建筑物上方所需的时间．【答案】t =或者t =【解析】 【分析】 【详解】试题分析：根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出角速度的表达式，卫星再次经过某建筑物的上空，比地球多转动一圈．解：用ω表示航天飞机的角速度，用m 、M 分别表示航天飞机及地球的质量，则有22MmGmr rω= 航天飞机在地面上，有2mMG Rmg =联立解得ω=若ω>ω0，即飞机高度低于同步卫星高度，用t 表示所需时间，则ωt －ω0t ＝2π所以t =若ω<ω0，即飞机高度高于同步卫星高度，用t 表示所需时间，则ω0t －ωt ＝2π所以t =． 点晴：本题关键：（1）根据万有引力提供向心力求解出角速度；（2）根据地球表面重力等于万有引力得到重力加速度表达式；（3）根据多转动一圈后再次到达某建筑物上空列式．3．在地球上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把质量为m 的物体P 置于弹簧上端，用力压到弹簧形变量为3x 0处后由静止释放，从释放点上升的最大高度为4.5x 0，上升过程中物体P 的加速度a 与弹簧的压缩量x 间的关系如图中实线所示。
万有引力 历年各省高考题 含答案
1. (11海淀一模,16) 我国研制并成功发射的“嫦娥二号”探测卫星，在距月球表面高度为h 的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T 。
若以R 表示月球的半径，则A ．卫星运行时的向心加速度为224T RπB ．卫星运行时的线速度为T Rπ2C ．物体在月球表面自由下落的加速度为224T RπD ．月球的第一宇宙速度为TR h R R 3)π2+（2.(10北京高考,16)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 ．2134⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρπGB ．2143⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρπGC ．21⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρπGD ．213⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ρπG 3. (08北京高考,17)据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200km ，运行周期127分钟。
若还知道引力常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是A ．月球表面的重力加速度B ．月球对卫星的吸引力C ．卫星绕月运行的速度D ．卫星绕月运行的加速度5.(06北京高考,18)一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行。
认为行星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量A.飞船的轨道半径B.飞船的运行速度C.飞船的运行周期D.行星的质量7. (11北京高考,15)由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的A ．质量可以不同B ．轨道半径可以不同C ．轨道平面可以不同D ．速率可以不同10(11东城一模,16)“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。
设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，下列说法中正确的是A ．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的1/n 倍B ．同步卫星的运行速度是地球赤道上物体随地球自转获得的速度的1/n 倍C ．同步卫星运行速度是第一宇宙速度的n /1倍D ．同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的n /1倍.P11. (09海淀一模,17)质量相等的甲、乙两颗卫星分别贴近某星球表面和地球表面围绕其做匀速圆周运动，已知该星球和地球的密度相同，半径分别为R 和r ，则A ．甲、乙两颗卫星的加速度之比等于R: rB ．甲、乙两颗卫星所受的向心力之比等于1: 1C ．甲、乙两颗卫星的线速度之比等于1: 1D ．甲、乙两颗卫星的周期之比等于R: r12.(07海淀一模,14) 在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球转动，可视为绕地球做匀速圆周运动。
高考物理专项复习《万有引力定律与航天》十年高考真题汇总
高考物理专项复习《万有引力定律与航天》十年高考真题汇总选择题：1.(2019•海南卷•T4)2019年5月，我国第45颗北斗卫星发射成功。
已知该卫星轨道距地面的高度约为36000km，是“天宫二号”空间实验室轨道高度的90倍左右，则A.该卫星的速率比“天宫二号”的大B.该卫星的周期比“天宫二号”的大C.该卫星的角速度比“天宫二号”的大D.该卫星的向心加速度比“天宫二号”的大2.(2019•全国Ⅰ卷•T8)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3.(2019•北京卷•T6)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4.(2019•江苏卷•T4)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<> 5.(2019•全国Ⅱ卷•T1)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F 随h 变化关系的图像是A. B. C. D.6.(2019•天津卷•T1)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”。
高考物理新力学知识点之万有引力与航天真题汇编附答案解析(4)
高考物理新力学知识点之万有引力与航天真题汇编附答案解析(4)一、选择题1．如图所示，甲是我国暗物质粒子探测卫星“悟空”，运行轨道高度为500km,乙是地球同步卫星．关于甲、乙两卫星的运动,下列说法中正确的是A．卫星乙的周期可能是20hB．卫星乙可能在泸州正上空C．卫星甲的周期大于卫星乙的周期D．卫星甲的角速度大于卫星乙的角速度2．若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（）A．线速度越大B．角速度越小C．加速度越小D．周期越大3．2015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/s4．如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是：（）A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量(动量P=mv，v为瞬时速度)5．太空——110轨道康复者”可以对卫星在太空中补充能源，使卫星的寿命延长10年或更长。
假设“轨道康复者”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运动，且轨道半径为地球同步卫星的15，且运行方向与地球自转方向相同。
下列说法正确的是A．“轨道康复者”运行的重力加速度等于其所在轨道处的向心加速度B．“轨道康复者”运行的速度等于同步卫星运行速度的5倍C．站在地球赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动D．“轨道康复者”可以从高轨道加速从而对低轨道上的卫星进行拯救6．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。
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随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运
动，此时登陆舱的质量为m2，则( )
A．X星球的质量为M＝
B．X星球表面的重力加速度为gX＝
C．登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为＝
D．登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为T2＝T1
6．(2011年高考福建卷)“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导
B.
C．
D.
4．(2011年高考江苏卷)一行星绕恒星做圆周运动．由天文观测可得，其 运行周期为T，速度为v.引力常量为G，则( )
A．恒星的质量为 C．行星运动的轨道半径为
B．行星的质量为 D．行星运动的加速度为
5．(2011年高考浙江卷)为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该
星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1.
星．若测得“嫦娥二号”在月球(可视为密度均匀的球体)表面附近圆
形轨道运行的周期为T，已知引力常量为G，半径为R的球体体积公式V
＝πR3，则可估算月球的( )
A．密度
B．质量
C．半径
D．自转周期
7．(2011年高考重庆卷)某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每
过N年，该行星会运动到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地
12.（2010年全国卷2—21）已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半
径的6倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星
距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为（
）
A．6小时
B. 12小时
C. 24小时
D. 36小
时
13．（2010年全国卷1—25）如右图，质量分别为m和M的两个星球A和B在
10.B 11．BD 12.B 13.【答案】⑴ ⑵1.01
【解析】 ⑴A和B绕O做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心 力，则A和B的向心力相等。且A和B和O始终共线，说明A和B有相同的 角速度和周期。因此有 ，，连立解得， 对A根据牛顿第二定律和万有引力定律得 化简得 ⑵将地月看成双星，由⑴得 将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律 得 化简得 所以两种周期的平方比值为
第十课：万有引力定律——高考真题 （2016.5.19）
1.（2012年北京高考卷）关于环绕地球卫星的运动，下列说法正确的是( )
A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率
C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不 同
D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重 合
2．（2012浙江卷）如图所示，在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 列说法正确的是（ ） A.太阳队各小行星的引力相同 B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年 C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度 值 D.小行星带内每一个小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速 度值 3．（2012福建卷）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v0，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．
引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。
已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为
G。
（1）求两星球做圆周运动的周期。
（2）在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上
述星球A和B， 月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似
处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行
球的公转半径之比为 ( )
A．()
B．()
C．()
D．()
8.（2010年浙江卷20）宇宙飞船以周期为T绕地地球作圆周运动时，由于 地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径 为R，地球质量为M，引力常量为G，地球处置周期为T。太阳光可看作 平行光，宇航员在A点测出的张角为，则（ ）
周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg
和
7.35
×1022kg 。求T2与T1两者平方之比。（结果保留3位小数）
参考答案： 1.B 2.C 3.B 4． ACD 5．AD 6．A 7． B 8.AD 9.【解析】根据
，得
,所以
， 在b运动一周的过程中，a运动8周，所以a、b、c共线了8次。
A. 飞船绕地球运动的线速度为 B. 一天内飞船经历“日全食”的次数为T/T0 C. 飞船每次“日全食”过程的时间为 D. 飞船周期为T=
9.（2010年上海物理—24）如图，三个质点a、b、c质量分别为、、 （）.在C的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀 速圆周运动，轨道半径之比,则它们的周期之比=______;从图示位置开 始，在b运动一周的过程中，a、b、c共线了____次。
A．0.1 s
B．0.25 s
C．0.5 s
D．1 s
11．(2011年高考广东卷)已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地 球同步卫星质量为m，引力常量为G.有关同步卫星，下列表述正确的是 ( ) A．卫星距地面的高度为 B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C．卫星运行时受到的向心力大小为G D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
10．(2011年高考新课标全国卷)卫星电话信号需要通过地球同步卫星传 送．如果你与同学在地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方 接收到信号所需最短时间最接近于(可能用到的数据：月球绕地球运动
的轨道半径约为3.8×105 km，运行周期约为108 m/s)( )