(名師選題)部編版高中物理必修二第七章萬有引力與宇宙航行題型總結及解題方法

單選題1、如圖所示，A為地面上的待發射衛星，B為近地圓軌道衛星，C為地球同步衛星。三顆衛星質量相同，三顆衛星的線速度大小分別為、、，角速度大小分別為、、，周期分別為、、，向心加速度大小分別為、、，則（

）A．B．C．D．答案：AA．同步衛星C的角速度等于地面上的特發射衛星A的角速度，即B、C均為衛星，由萬有引力提供向心力有解得由于衛星B的軌道半徑小于C的軌道半徑，則所以故A正確；B．同步衛星C的周期等于地面上的特發射衛星A的周期，即TA=TCB、C均為衛星，根據開普勒第三定律可知B的周期小于C的周期，即TC＞TB所以有TA=TC＞TB故B錯誤；C．同步衛星C的角速度等于地面上的特發射衛星A的角速度，即根據可知由萬有引力提供向心力有解得可知B的線速度大于C的線速度，即所以有故C錯誤；D．同步衛星C的角速度等于地面上的特發射衛星A的角速度，即根據可知根據牛頓第二定律可得解得B的向心加速度大于C的向心加速度，即所以有故D錯誤。故選A。2、如圖所示是靜止在地面上的起吊重物的吊車，某次操作過程中，液壓桿長度收縮，吊臂繞固定轉軸順時針轉動，吊臂上的M、N兩點做圓周運動，此時M點的角速度為ω，ON＝2OM＝2L，則（

）A．M點的速度方向垂直于液壓桿B．N點的角速度為2ωC．兩點的線速度大小關系為vN＝4vMD．N點的向心加速度大小為2ω2L答案：DA．吊臂是繞固定轉軸O旋轉的，因此M點的速度方向垂直于吊臂，故A錯誤；B．M、N點在吊臂上繞同一固定轉軸O旋轉，有相同的角速度，即N點的角速度應該等于M點的角速度，故B錯誤；C．根據v＝ωr可知vN＝2vM，故C錯誤；D．根據a＝ω2r可知，N點的向心加速度大小為aN＝2ω2L，故D正確。故選D。3、2020年我國“北斗”系統實現在全球范圍內提供服務．現北斗系統中有一顆地球同步衛星A，離地面的高度為5.6R，某時刻與離地面高度為2.3R的地球空間站B相隔最近。已知地球半徑為R，地球自轉周期為24

h，衛星A和空間站B的運行軌道在同一平面內且運行方向相同。則下列說法正確的是（

）A．衛星A和空間站B所在處的加速度大小之比aA∶aB＝1∶2B．衛星A和空間站B運行的線速度大小之比vA∶vB＝1∶C．再經過24小時，衛星A和空間站B又相隔最近D．衛星A想實現和空間站B對接，只需對衛星A向后噴氣加速即可答案：B根據萬有引力提供向心力可得由題可知A．根據可知，衛星A和空間站B所在處的加速度大小之比故A錯誤；B．根據可知，衛星A與空間站B運行的線速度大小之比故B正確；C．根據可知，衛星A與空間站B運行的周期大小之比地球自轉周期為24

h，地球同步衛星A的周期所以空間站B的周期所以再經過24

h，衛星A和空間站B不會相隔最近，故C錯誤；D．同步衛星A在高軌道，空間站B在低軌道，衛星A想實現和空間站B對接，只需衛星A制動減速，從高軌道變到低軌道，故D錯誤。故選B。4、2021年6月29日，一篇發表在《天體物理學雜志快報》的論文稱發現了兩例來自黑洞吞噬中子星的引力波事件。有研究發現黑洞是通過不斷“吸食”中子星表面的物質，從而慢慢吞噬中子星的。假設吞噬過程末期較短時間內黑洞和中子星之間的距離保持不變，總質量不變，黑洞質量大于中子星質量，二者可視為雙星系統，則吞噬末期（

）A．二者之間的萬有引力不變B．黑洞和中子星做圓周運動的角速度不變C．中子星的軌道半徑逐漸減小D．黑洞做圓周運動的線速度逐漸增大答案：BA．設黑洞的質量為，軌道半徑為，中子星的質量為，軌道半徑為，一段時間內“吸食”的質量為，則二者之間的萬有引力為由數學知識可知，隨著的增大，F逐漸減小，故A錯誤；B．對黑洞有對中子星有兩式聯立可解得因為定值，故ω始終不變，故B正確；C．因整理可得由于逐漸增大，故也逐漸增大，故C錯誤；D．因逐漸增大，故逐漸減小，由可知黑洞的線速度逐漸減小，故D錯誤。故選B。5、2021年10月16日我國的神舟十三號載人飛船成功發射，并于當天與距地表約400km的空間站完成徑向交會對接。徑向交會對接是指飛船沿與空間站運動方向垂直的方向和空間站完成交會對接。掌握徑向對接能力，可以確保中國空間站同時對接多個航天器，以完成不同批次航天員在軌交接班的任務，滿足中國空間站不間斷長期載人生活和工作的需求。交會對接過程中神舟十三號載人飛船大致經歷了以下幾個階段：進入預定軌道后經過多次變軌的遠距離導引段，到達空間站后下方52km處；再經過多次變軌的近距離導引段到達距離空間站后下方更近的“中瞄點”；到達“中瞄點”后，邊進行姿態調整，邊靠近空間站，在空間站正下方200米處調整為垂直姿態（如圖所示）；姿態調整完成后逐步向核心艙靠近，完成對接。根據上述材料，結合所學知識，判斷以下說法正確的是（

）A．遠距離導引完成后，飛船繞地球運行的線速度小于空間站的線速度B．近距離導引過程中，飛船的機械能將減小C．姿態調整完成后，飛船繞地球運行的周期可能大于24小時D．姿態調整完成后，飛船沿徑向接近空間站過程中，需要控制飛船繞地球運行的角速度與空間站的角速度相同答案：DA．根據可得由于飛船的軌道半徑小于空間站的軌道半徑，則遠距離導引完成后，飛船繞地球運行的線速度大于空間站的線速度，A錯誤；B．近距離導引過程中，需要飛船點火加速，推力對飛船做正功，飛船的機械能增加，B錯誤；C．姿態調整完成后，飛船繞地球運行的軌道半徑小于同步衛星的半徑，則周期小于24小時，C錯誤；D．如圖所示，姿態調整完成后，飛船沿徑向接近空間站過程中，需要控制飛船繞地球運行的角速度等于空間站的角速度，D正確。故選D。6、太陽光自太陽表面到達地球的時間為500s，已知萬有引力常量為，則太陽的質量最接近（

）A．kgB．kgC．kgD．kg答案：C日地距離為地球繞太陽公轉的周期為太陽對地球的萬有引力提供了地球圍繞太陽做圓周運動的向心力，即帶入數據可知M=2.0×1030kg故選C。7、2022年10月12日15時45分，“天宮課堂”第三課在中國空間站問天實驗艙正式開講！神舟十四號航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲面向廣大青少年進行太空授課，已知問天實驗艙每90分鐘左右繞地球一圈，其運行軌道視為圓軌道，下列說法正確的是（

）A．問天實驗艙的線速度略大于第一宇宙速度B．問天實驗艙的角速度比地球同步衛星的大C．問天實驗艙的加速度比地球同步衛星的小D．圖中的三名航天員在實驗艙中“靜止”不動時處于平衡狀態答案：BA．第一宇宙速度是圍繞地球表面運動的速度，是最大的運行速度，運行周期為80多分鐘，問天實驗艙每90分鐘左右繞地球一圈，所以線速度略小于第一宇宙速度，A錯誤；B．問天實驗艙每90分鐘左右繞地球一圈，地球同步衛星每24小時圍繞地球一圈，所以問天實驗艙的角速度比地球同步衛星的大，B正確；C．根據

問天實驗艙比同步衛星離地球近，所以加速度大于地球同步衛星的加速度，C錯誤；D．圖中的三名航天員在實驗艙中“靜止”不動，只是相對實驗艙靜止，其實，三名航天員和實驗艙在做勻速圓周運動，有指向圓心的向心力，所以不是平衡狀態，D錯誤。故選B。8、若天和核心艙運行在距地球表面高度為h的圓形軌道上，其運行周期為T，已知引力常量為G，地球的半徑為R，則地球的質量為（

）A．B．

C．D．答案：C天和核心艙繞地球運動時，有=m2（R+h）故地球的質量為故選C。多選題9、航天員翟志剛、王亞平、葉光富計劃將于2022年4月中旬乘坐神舟十三號載人飛船返回地球，這是我國航天員首次完成空間站在軌6個月的任務計劃，在返回的時刻，神舟十三號飛船將首次采用快速返回方案。己知神舟十三號載人飛船繞地球做周期為的橢圓運動，近地點A到地心的距離為，遠地點B到地心的距離為。空間站M在離地球表面高度的軌道上做周期為的勻速圓周運動。已知橢圓軌道與圓周軌道在遠地點B相切，要使神舟十三號載人飛船與空間站順利完成對接。下列說法確的是（

）A．B．神舟十三號載人飛船在遠地點B所受向心力一定等于空間站所受向心力C．神舟十三號載人飛船在遠地點B點火加速，才能與空間站順利完全對接D．神舟十三號載人飛船從橢圓軌道近地點A到遠地點B運動的過程中，動能減小，重力勢能增大，機械能守恒答案：CDA．由開普勒第三定律可知，橢圓軌道半長軸的三次方與周期的平方之比為定值，應該是軌道半徑的三次方，而不是軌道高度的三次方，A錯誤；B．由于神舟十三號載人飛船與空間站的質量未知，向心力大小無法判斷，B錯誤；C．要實現對接，變軌前萬有引力大于圓周運動所需的向心力，故而做向心運動，需要加速使萬有引力剛好提供圓周運動所需的向心力，進入與空間站相同的軌道，從而實現變軌對接，C正確；D．神舟十三號載人飛船在從近地點A到遠地點B運動的過程中，速度減小，動能減小，引力勢能增大，只有萬有引力做功，機械能守恒，D正確。故選CD。10、NASA于2021年3月5日宣布，其毅力號漫游車已在火星上完成了首次試行駛。該局官員稱，2月18日成功登陸火星的這輛轎車大小的漫游車3月4日進行了首次短距離行駛。它總共移動了6.5米，其間完成了前進、原地轉彎和倒車動作。這次行駛歷時約33分鐘，最大速度16米/小時。火衛一是離火星較近的一顆衛星，也是較大的一顆衛星。火衛一的直徑是22.2千米，公轉軌道半徑為9378千米，是太陽系中所有的衛星與主星距離最短的一個。火衛二距火星中心23459千米，直徑12.6千米，比火衛一小很多。根據以上信息，下列說法正確的是（

）A．火衛一的環繞速度小于火衛二的環繞速度B．火衛一的加速度大于火衛二的加速度C．火衛一的加速度大于毅力號的加速度D．火衛一的周期大于火衛二的周期答案：BC設火星質量為M，質量為m的衛星繞火星做半徑為r、周期為T、速度大小為v、加速度大小為a、角速度大小為ω的勻速圓周運動，根據牛頓第二定律有分別解得

①

②

③

④AD．火衛一的軌道半徑小于火衛二的軌道半徑，故火衛一的環繞速度大于火衛二的環繞速度，火衛一的環繞周期小于火衛二的環繞周期，故AD錯誤；B．火衛一軌道半徑小于火衛二的軌道半徑，故火衛一加速度大于火衛二的加速度，故B正確；C．火衛一的加速度大于火星表面物體的向心加速度，故C正確。故選BC。11、2019年10月28日發生了天王星沖日現象，即太陽、地球、天王星處于同一直線，此時是觀察天王星的最佳時間。已知日地距離為R0，天王星和地球的公轉周期分別為T和T0，則下列說法正確的是（

）A．天王星與太陽的距離為B．天王星與太陽的距離為C．至少再經過t=時間，天王星再次沖日D．至少再經過t=時間，天王星再次沖日答案：ACAB．太陽對地球的萬有引力提供地球做圓周運動的向心力，有同理，對天王星有解得選項A正確，B錯誤；CD．設經時間t，再次出現天王星沖日，則有其中解得選項C正確，D錯誤。故選AC。填空題12、2021年10月16日，神舟十三號載人飛船順利將3名航天員送入太空。設飛船在預定軌道處由地球產生的重力加速度大小為g1，地球表面重力加速度大小為g，則g1______g（選填“＞”、“＝”或“＜”）；飛船在低軌道繞地球運動時的速率比它在高軌道運動時的速率______。（選填“大”或“小”）答案：

＜

大[1]根據因飛船在預定軌道處的軌道半徑大于地球的半徑，可知飛船在預定軌道處由地球產生的重力加速度大小g1小于地球表面重力加速度大小g，即g1<g

[2]根據可得可知，飛船在低