(文末附答案)人教版2022年高中物理万有引力与航天笔记重点大全

(每日一练)(文末附答案)人教版2022年高中物理万有引力与航天笔记重点大
全
单选题
1、下列关于万有引力和万有引力定律的理解正确的是（）
A．不能看作质点的两物体间不存在相互作用的引力
B．只有天体间的引力才能用F=G m1m2
r2
计算
C．由F=G m1m2
r2
知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大
D．引力常量的大小首先是由牛顿测出来的，且等于6.67×10-11 N·m2/kg2
2、2021年2月24日，“天问一号” 探测器进入火星停泊轨道，并于5月15日成功着陆于火星乌托邦平原。

若火星半径为R，质量为M，引力常量为G，着陆前质量为m的“天问一号” 距火星表面高度h，则此时火星对“天问一号”的万有引力大小为（）
A．G Mm
(R+ℎ)2B．G Mm
R+ℎ
C．G Mm
R2
D．G Mm
ℎ2
3、三颗人造卫星A、B、C都在赤道正上方同方向绕地球做匀速圆周运动，A、C为地球同步卫星，某时刻A、B相距最近，如图所示。

已知地球自转周期为T1，B的周期为T2，则下列说法正确的是（）
A．A加速可追上同一轨道上的C
B．经过时间T1T2
2(T1−T2)
，A、B相距最远
C．A、C向心加速度大小相等，且大于B的向心加速度
D．A、B与地心连线在相同时间内扫过的面积相等
4、北京时间2021年5月15日，在经历“黑色九分钟”后，中国首辆火星车“祝融号”与着陆器成功登陆火星，这也意味着“天问一号”火星探测器已经实现了“绕”和“落”两项目标。

火星可以看成半径为R的质量均匀球体，“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动一周的是时间为T，“祝融号”与着陆器总质量为m，假如登陆后运动到火星赤道静止时对水平地面压力大小为F，引力常量为G，下列说法正确的是（）
A．火星第一宇宙速度大小为4π2R
T2
B．“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动的加速度小于“祝融号”与着陆静止在赤道上的加速度
C．火星自转角速度大小为√GM
R3−F
mR
D．火星自转角速度大小为2π
T
5、如图所示，火星车与太空舱一起绕火星做匀速圆周运动。

某时刻火星车减速与太空舱分离，并沿椭圆轨道第一次到达P点时着陆登上火星（P点为椭圆长轴另一端点）。

已知太空舱到火星表面的高度为火星半径的2倍，火星表面的重力加速度为g，火星半径为R。

则火星车从分离到着陆所用的时间为（）
A．π√2R
g B．2π√2R
g
C．π√27R
g D．2π√27R
g
6、2018年5月9日，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭将高分五号卫星送入705公里高度的轨道，高分五号卫星和之前发射的高分四号卫星都绕地球做匀速圆周运动。

高分四号卫星是一颗相对地球赤道某位置静止的光学遥感卫星，下列关于这两颗卫星说法正确的是（）
A．高分四号卫星绕地球运动的周期大于24小时
B．高分五号卫星的线速度小于高分四号卫星的线速度
C．高分五号卫星的运行周期小于高分四号卫星的运行周期
D．高分五号卫星的向心加速度小于高分四号卫星的向心加速度
7、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，称为双星系统。

设某双星系统
A、B绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示，AO＞OB，则（）
A．星球A受到的引力一定大于星球B受到的引力
B．星球A的质量一定大于星球B的质量
C．星球A的角速度一定大于星球B的角速度
D．星球A的线速度一定大于星球B的线速度
多选题
8、“如果说我比别人（笛卡尔）看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上。

”这是人们熟知的牛顿的名言，常理解为这是牛顿的谦逊，也有人说这是牛顿对身材矮小、相貌丑陋的胡克的讽刺。

但牛顿在前人或同时代其他科学家研究成果的基础上建立牛顿运动定律，发现万有引力定律却是不争的事实。

牛顿运动定律虽然撑起了经典物理大厦，大大推进了人类文明进程，但它也不是万能的。

对牛顿定律不适用的现象，有以爱因斯坦相对论为基础建立的相对论，有以普朗克、爱因斯坦的量子理论为基础建立的量子理论，在物理世界里也是“江山
代有才人出，各领风骚数百年。

”（清·赵翼）关于牛顿运动定律的适用范围，下列说法正确的是（）
A．适用于一切参考系中的力学现象
B．适用于宏观物体的低速运动
C．不适用于微观粒子的运动
D．适用于宏观物体速度接近光速的运动现象
9、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
做圆周运动，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圆形轨道
运行，如图乙所示．设两种系统中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，则下列说法中正确的是（）
A．直线三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为√Gm
L
B．直线三星系统中星体做圆周运动的周期为4π√L3
5Gm
C．三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为2√L3
3Gm
D．三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为√3Gm
L2
10、2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射升空，运送两名宇航员前往在2016年9月15日发射的“天宫二号”空间实验室，宇航员计划在“天宫二号”驻留30天进行科学实验。

“神舟十一号”与“天宫二号”的对接
变轨过程如图所示，AC是椭圆轨道Ⅱ的长轴。

“神舟十一号”从圆轨道Ⅰ先变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ，与在圆轨道Ⅲ运行的“天宫二号”实施对接。

下列描述正确的是（）
A．“神舟十一号”从圆轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ过程中机械能守恒
B．“神舟十一号”在椭圆轨道上运动的周期小于“天宫二号”运行周期
C．“神舟十一号”在椭圆轨道Ⅱ上经过A点的速率比“天宫二号”在C点的速率大
D．可让“神舟十一号”先进入圆轨道Ⅲ，然后加速追赶“天宫二号”实现对接
填空题
11、2020年11月24日，长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道，11月28日，嫦娥五号进入环月轨道飞行，12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤着陆地球。

假设嫦娥五号环绕月
球飞行时，在距月球表面高度为h处，绕月球做匀速圆周运动（不计周围其他天体的影响），测出飞行周期T，已知万有引力常量G和月球半径R。

则嫦娥五号绕月球飞行的线速度为___________，月球的质量为
___________，月球表面的重力加速度为___________，月球的第一宇宙速度为___________
12、最近有媒体报道，竟有新疆牧民坐在家里放牛？原来他使用了北斗卫星放牧系统，每头牛的耳朵上都装有
定位芯片，手机和卫星通过________传递信息就能查看牛的位置，改变了“牛羊跟着水草走，牧人跟着牛羊走”
的传统牧区生活。

北斗系列地球同步卫星相对地面是________的。

人教版2022年高中物理万有引力与航天_016参考答案
1、答案：C
解析：
AB．任意两个物体间都存在万有引力，但万有引力定律只适用于能看作质点的物体间的计算，故AB错误；
C．由F=G m1m2
r2
知，两质点间距离r减小时，它们之间的引力增大，故C正确；
D．引力常量的大小首先是由卡文迪许测出来的，且等于6.67×10−11N⋅m2/kg2，故D错误。

故选C。

2、答案：A
解析：
由万有引力公式可得火星对“天问一号”的万有引力大小为
F=
GMm (R+ℎ)2
故A正确，BCD错误。

故选A。

3、答案：B
解析：
A．卫星A加速后做离心运动，轨道变高，不可能追上卫星C，故A错误；B．A、B两卫星由相距最近至相距最远时，圆周运动转过的角度相差π，即ωB t－ωA t=π
其中
ωA=2π
T ，ωB=2π
T
解得经历的时间
t =
T 1T 22(T 1−T 2) 故B 正确；
C ．根据万有引力提供向心力有
G
Mm r 2=ma 得
a =
GM r 2 可知A 、C 向心加速度大小相等，且小于B 的向心加速度，故C 错误；
D ．绕地球运动的卫星与地心连线在相同时间t 内扫过的面积
S =12
vt ⋅r 其中
v =√GM r
则
S =t 2√GMr 可知A 、B 与地心连线在相同时间内扫过的面积不等，故D 错误。

故选：B 。

4、答案：C
解析：
A ．“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，
T =
2πR v 则火星的第一宇宙速度
v =
2πR T A 错误；
B ．“天问一号”在火星赤道表面附近做匀速圆周运动，则
G Mm ′
R 2=m ′a 1 “祝融号”与着陆器静止在火星赤道上时，有
G
Mm R 2−F =ma 2 则
a 1>a 2
B 错误；
CD ．“祝融号”与着陆器在火星赤道表面上静止，则
G
Mm R 2−F =mRω2 解得
ω=√GM R 3−F mR
C 正确，
D 错误。

故选C 。

5、答案：B
解析：
设火星车的周期2t ，太空舱的周期为T ，根据开普勒第三定律有
(2R)3(2t)2=(3R)3
T 2
对太空舱有
G Mm (3R)2=m 4π2·3R T 2
又
GM =gR 2
联立解得
t =2π√2R g
故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

6、答案：C
解析：
A ．高分四号卫星是一颗相对地球赤道某位置静止的光学遥感卫星，则高分四号卫星为地球同步卫星，周期等于24小时，故A 错误；
BCD ．设卫星的质量为m ，轨道半径为r ，地球的质量为M ，卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得
GMm
r 2＝m 4π2T 2r ＝mv 2r ＝ma
得
T＝2π√r3
GM ，v＝√GM
r
，a＝GM
r2
可知，卫星的轨道半径越小，周期越小，而角速度、线速度和向心加速度越大，“高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”的周期较小，而线速度和向心加速度较大，故C正确，BD错误。

故选C。

7、答案：D
解析：
A．星球A受到的引力与星球B受到的引力就是二者之间的万有引力，大小相等，A错误；
BC．双星系统中两颗星的周期相等，角速度相等，根据万有引力提供向心力可得
F
万
=m Aω2⋅OA=m Bω2⋅OB
因为
AO＞OB
所以
mA＜mB
即A的质量一定小于B的质量，BC错误；
D．根据线速度与角速度关系
v＝rω
可知，半径大的线速度大，故星球A的线速度一定大于星球B的线速度，D正确。

故选D。

8、答案：BC
解析：
A．牛顿运动定律适用于惯性参考系中的力学现象。

故A错误；
BD．牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动。

故B正确；D错误；
C．牛顿运动定律不适用于微观粒子的运动。

故C正确。

故选BC。

9、答案：BD
解析：
A．在直线三星系统中，星体做圆周运动的向心力由其他两星对它的万有引力的合力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有
G m2
L2
+G
m2
(2L)2
=m
v2
L
解得
v=1
2
√
5Gm
L
A项错误；B．由周期
T=2πr v
知直线三星系统中星体做圆周运动的周期为
T=4π√L3
5Gm B项正确；
C ．同理，对三角形三星系统中做圆周运动的星体，有
2G m 2L 2cos30°=mω2⋅L 2cos30°
解得
ω=√3Gm L 3 C 项错误；
D ．由
2G m 2
L 2cos30°=ma 得
a =
√3Gm L 2 D 项正确．
故选BD 。

10、答案：BC
解析：
A ．“神舟十一号”从圆轨道Ⅰ变轨到椭圆轨道Ⅱ，再变轨到圆轨道Ⅲ过程中需要经历两次点火加速，火箭发动机对“神舟十一号”做正功，机械能不守恒，故A 错误；
B ．因为椭圆轨道Ⅱ的半长轴小于圆轨道Ⅲ的半径，根据开普勒第三定律可知“神舟十一号”在椭圆轨道上运动的周期小于“天宫二号”运行周期，故B 正确；
C ．设物体绕地球做半径为r 、速率为v 的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有
G Mm r 2=m v 2r
解得
v =√GM r
根据上式可知“神舟十一号”在圆轨道Ⅰ上经过A 点的速率大于“天宫二号”在C 点的速率，而“神舟十一号”从圆轨道Ⅰ变轨至椭圆轨道Ⅱ需要在A 点加速，所以“神舟十一号”在椭圆轨道Ⅱ上经过A 点的速率大于在圆轨道Ⅰ上经过A 点的速率，从而大于“天宫二号”在C 点的速率，故C 正确；
D ．由于飞船在加速过程中会做离心运动，所以不能在同一轨道上实现加速对接，“神舟十一号”一定是在椭圆轨道Ⅱ上经过C 点附近时加速，从而完成变轨并与“天宫二号”实现对接，故D 错误。

故选BC 。

11、答案： 2π(R+ℎ)T 4π2(R+ℎ)3
GT 2 4π2(R+ℎ)3R 2T 2 2π(R+ℎ)T √R+ℎR
解析：
[1]根据线速度与周期的关系可得嫦娥五号的线速度为
v =
2π(R +ℎ)T [2]嫦娥五号绕月球运行时，万有引力提供向心力，则有
G Mm (R +ℎ)2=m 4π2
T 2(R +ℎ) 可得月球的质量为
M =4π2(R +ℎ)3
GT 2
[3]不考虑月球自转时，在月球表面上的物体所受万有引力与重力相等，则有
m′g=G Mm′R2
可得月球表面的重力加速度
g=4π2(R+ℎ)3
R2T2
[4]第一宇宙速度是最大的运行速度，则有
G Mm′′
R2
=m′′
v′2
R
可得月球的第一宇宙速度为
v′=2π(R+ℎ)
T
√
R+ℎ
R
12、答案：电磁波静止
解析：
[1]手机和卫星之间是通过电磁波传递信息的。

[2]北斗系列地球同步卫星与地球周期、角速度相同，相对位置不发生改变，则相对地面时静止的。