（浙江選考）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動 萬有引力與航天 第4講 萬有引力與航天學(xué)案

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1、 第4講　萬有引力與航天 [考試標(biāo)準(zhǔn)] 知識內(nèi)容 必考要求 加試要求 說明 行星的運(yùn)動 a 1.不要求掌握人類對行星運(yùn)動規(guī)律認(rèn)識的細(xì)節(jié)． 2.不要求用開普勒三個定律求解實際問題． 3.不要求掌握太陽與行星間引力表達(dá)式的推導(dǎo)方法． 4.不要求計算空心球體與質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力． 5.不要求分析重力隨緯度變化的原因. 太陽與行星間的引力 a 萬有引力定律 c 萬有引力理論的成就 c 宇宙航行 c 經(jīng)典力學(xué)的局限性 a 一、開普勒行星運(yùn)動三定律 1．開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上

2、． 2．開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積． 3．開普勒第三定律(又叫周期定律)：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等． 自測1　關(guān)于開普勒對行星運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識，下列說法正確的是(　　) A．所有行星繞太陽的運(yùn)動都是勻速圓周運(yùn)動 B．所有行星以相同的速率繞太陽做橢圓運(yùn)動 C．對于每一個行星在近日點(diǎn)時的速率均大于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率 D．所有行星軌道的半長軸的二次方與公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同 答案　C 解析　根據(jù)開普勒第一定律，所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上，故A錯誤；行星繞太陽

3、運(yùn)動的軌道半徑越大，則運(yùn)動的速率越小，故B錯誤；根據(jù)開普勒第二定律對于每一個行星在近日點(diǎn)時的速率均大于它在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率，故C正確；根據(jù)開普勒第三定律，所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等，故D錯誤． 二、萬有引力定律 1．內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離r的平方成反比． 2．表達(dá)式：F＝G. 3．適用條件：萬有引力定律的公式只適用于計算質(zhì)點(diǎn)間的相互作用． 4．引力常量是由英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭稱裝置測得的，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2. 自測2　關(guān)

4、于萬有引力公式F＝G，以下說法中正確的是(　　) A．公式只適用于星球之間的引力計算，不適用于質(zhì)量較小的物體 B．當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，萬有引力趨近于無窮大 C．兩物體間的萬有引力也符合牛頓第三定律 D．公式中引力常量G的值是牛頓規(guī)定的 答案　C 解析　萬有引力定律公式適用于任何兩個質(zhì)點(diǎn)之間的萬有引力計算，當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時，物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力公式不再適用，A、B均錯誤；萬有引力為兩物體間的相互作用力，符合牛頓第三定律，C正確；引力常量G的值是由英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤實驗裝置測出的，D錯誤． 三、萬有引力理論的成就 1．預(yù)言未知星體 2．計算天體質(zhì)

5、量 四、宇宙航行 1．第一宇宙速度是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度，大小為7.9 km/s，第一宇宙速度是衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，也是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度． 2．第二宇宙速度是指將衛(wèi)星發(fā)射出去，掙脫地球的束縛所需要的最小發(fā)射速度，其大小為11.2 km/s. 3．第三宇宙速度是指使發(fā)射出去的衛(wèi)星掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外所需要的最小發(fā)射速度，其大小為16.7 km/s. 自測3　我國將在2018年前后完成約18顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射，該衛(wèi)星發(fā)射速度v大小的范圍是(　　) A．v＜7.9 km/s B．7.9 km/s＜v＜11.2 km/s C．11.2 km/s＜

6、v＜16.7 km/s D．v＞16.7 km/s 答案　B 命題點(diǎn)一　萬有引力定律的理解和應(yīng)用 1．解決天體(衛(wèi)星)運(yùn)動問題的基本思路 (1)天體運(yùn)動的向心力來源于天體之間的萬有引力，即 G＝man＝m＝mω2r＝m. (2)在中心天體表面或附近運(yùn)動時，萬有引力近似等于重力，即G＝mg(g表示天體表面的重力加速度)． 2．天體質(zhì)量和密度的估算 (1)利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R. 由于G＝mg，故天體質(zhì)量M＝， 天體的平均密度ρ＝＝＝. (2)利用衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期T和軌道半徑r. ①由萬有引力等于向心力，即G＝mr，得出中心天體質(zhì)量M＝；

7、 ②若已知天體半徑R，則天體的平均密度 ρ＝＝＝. 例1　如圖1所示是美國的“卡西尼”號探測器經(jīng)過長達(dá)7年的“艱苦”旅行，進(jìn)入繞土星飛行的軌道．若“卡西尼”號探測器在半徑為R的土星上空離土星表面高h(yuǎn)的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n周飛行時間為t，已知萬有引力常量為G，則下列關(guān)于土星質(zhì)量M和平均密度ρ的表達(dá)式正確的是(　　) 圖1 A．M＝，ρ＝ B．M＝，ρ＝ C．M＝，ρ＝ D．M＝，ρ＝ 答案　D 解析　設(shè)“卡西尼”號的質(zhì)量為m，“卡西尼”號圍繞土星的中心做勻速圓周運(yùn)動，其向心力由萬有引力提供，G＝m(R＋h)2，其中T＝，解得M＝.又土星體積V＝πR3，所以ρ＝＝.

8、故D正確． 變式1　(2017·紹興一中高一期末)物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識，推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步，下列說法中正確的是(　　) A．開普勒通過對行星觀測記錄的研究發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 B．伽利略指出物體的運(yùn)動需要力來維持 C．牛頓測出了引力常量G的數(shù)值 D．海王星是運(yùn)用萬有引力定律在“筆尖”上發(fā)現(xiàn)的行星 答案　D 解析　牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，A錯誤；伽利略認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動的原因而不是維持物體運(yùn)動的原因，B錯誤；卡文迪許通過扭秤實驗測出了引力常量G，C錯誤． 變式2　(2017·溫州市高一期末)質(zhì)量均為1×105 kg的

9、兩物體(都可看成質(zhì)點(diǎn))相距1 m時，已知引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，它們之間的萬有引力大小最接近于(　　) A．一個大人的重力 B．一個雞蛋的重力 C．一個大西瓜的重力 D．一頭牛的重力 答案　B 變式3　(2017·紹興市一中高一期末)某個行星，其半徑是地球半徑的2倍，質(zhì)量是地球質(zhì)量的25倍，則它表面的重力加速度是地球表面重力加速度的(　　) A．6倍 B．4倍 C. 倍 D．12倍 答案　C 解析　設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，質(zhì)量為m的物體在地球表面運(yùn)動時，地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，則有G＝mg地，解得g地＝，同理g行＝，則

10、該行星表面重力加速度與地球表面重力加速度之比為：＝＝，故A、B、D錯誤，C正確． 變式4　通過觀測冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量．假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動，除了引力常量外，至少還需要兩個物理量才能計算出冥王星的質(zhì)量．這兩個物理量可以是(　　) A．衛(wèi)星的速度和質(zhì)量 B．衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑 C．衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度 D．衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑 答案　D 解析　根據(jù)線速度和角速度可以求出半徑r＝，根據(jù)萬有引力提供向心力：＝m，整理可以得到M＝＝，故選項A、B、C錯誤；若知道衛(wèi)星的周期和半徑，則＝m2r，整理得到M＝，故選項D正確． 變式5　(2017·浙江11月選考·

11、7)如圖2所示是小明同學(xué)畫的人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星(　　) 圖2 A．在a軌道運(yùn)行的周期為24 h B．在b軌道運(yùn)行的速度始終不變 C．在c軌道運(yùn)行的速度大小始終不變 D．在c軌道運(yùn)行時受到的地球引力大小是變化的 答案　D 解析　同步衛(wèi)星必須在赤道正上空36 000 km處，所以a軌道不可能是同步軌道，選項A錯誤；b軌道上的衛(wèi)星的速度方向不斷變化，所以速度不斷變化，選項B錯誤；地球在c軌道的其中一個焦點(diǎn)上，因此在近地點(diǎn)時衛(wèi)星速度要快，遠(yuǎn)地點(diǎn)速度要慢，選項C錯誤；在c軌道上，衛(wèi)星離地球的距離不斷變化，所以根據(jù)F＝可以看出衛(wèi)星受地球的引力大小不斷變化，D正確． 變式6

12、　有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面處的重力加速度是地球表面處重力加速度的4倍，則該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的(忽略其自轉(zhuǎn)影響)(　　) A. B．4倍 C．16倍 D．64倍 答案　D 解析　天體表面的重力加速度g＝， 又知ρ＝＝， 所以M＝，故＝()3＝64. 命題點(diǎn)二　宇宙航行和衛(wèi)星問題 1．第一宇宙速度的推導(dǎo) 方法一：由G＝m得v1＝ ＝7.9×103 m/s. 方法二：由mg＝m得v1＝＝7.9×103 m/s. 2．第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度，也是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度． 3．a(chǎn)、v、ω、T均與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，只由軌道半徑和中心天體質(zhì)量共同

13、決定，故對同一中心天體來說，衛(wèi)星所有參量的比較，最終歸結(jié)到軌道半徑的比較．r越大，a、v、ω越小，T越大． 4．利用萬有引力定律解決衛(wèi)星運(yùn)動的技巧 (1)一個模型 天體(包括衛(wèi)星)的運(yùn)動可簡化為質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動模型． (2)兩組公式 G＝m＝mω2r＝mr＝ma mg＝(g為天體表面處的重力加速度) 例2　(2017·浙江4月選考·11)如圖3所示，設(shè)行星繞太陽的運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動，金星自身的半徑是火星的n倍，質(zhì)量為火星的k倍．不考慮行星自轉(zhuǎn)的影響，則(　　) 圖3 A．金星表面的重力加速度是火星的倍 B．金星的“第一宇宙速度”是火星的倍 C．金星繞太陽運(yùn)動的加速度

14、比火星小 D．金星繞太陽運(yùn)動的周期比火星大 答案　B 解析　根據(jù)g＝可知＝，選項A錯誤；根據(jù)v＝可知，＝，選項B正確；根據(jù)a＝可知，距離太陽越遠(yuǎn)，加速度越小，由T＝可知，距離太陽越遠(yuǎn)，周期越大，由題圖可知r金＜r火，所以選項C、D均錯誤． 變式7　(2016·浙江4月學(xué)考·11)2015年12月，我國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空進(jìn)入高為5.0×102 km的預(yù)定軌道．“悟空”衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動均可視為勻速圓周運(yùn)動．已知地球半徑R＝6.4×103 km.下列說法正確的是(　　) A．“悟空”衛(wèi)星的線速度比同步衛(wèi)星的線速度小 B．“悟空”衛(wèi)星的角速度比同步衛(wèi)星的角速度小

15、C．“悟空”衛(wèi)星的運(yùn)行周期比同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期小 D．“悟空”衛(wèi)星的向心加速度比同步衛(wèi)星的向心加速度小 答案　C 解析　地球同步衛(wèi)星距地心的距離大于“悟空”衛(wèi)星距地心的距離，由G＝可得，v＝ ，由此可知，“悟空”衛(wèi)星的線速度大，所以A錯誤；由G＝mω2r可知，“悟空”衛(wèi)星的角速度大，即周期小，由G＝man可知，“悟空”衛(wèi)星的向心加速度大，因此C正確，B、D錯誤． 變式8　(2015·浙江10月學(xué)考·7)在同一軌道平面上繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星A、B、C，某時刻恰好在同一過地心的直線上，如圖4所示，當(dāng)衛(wèi)星B經(jīng)過一個周期時(　　) 圖4 A．A超前于B，C落后于B B．A超前于

16、B，C超前于B C．A、C都落后于B D．各衛(wèi)星角速度相等，因而三顆衛(wèi)星仍在同一直線上 答案　A 解析　由G＝mr可得T＝2π ，故軌道半徑越大，周期越大．當(dāng)B經(jīng)過一個周期時，A已經(jīng)完成了一個多周期，而C還沒有完成一個周期，所以選項A正確，B、C、D錯誤． 變式9　(2017·嘉興市高一期末)2016年12月28日11時23分，我國首顆中學(xué)生科普衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空．這顆被命名為“八一·少年行”的小衛(wèi)星計劃在軌運(yùn)行時間不少于180天，入軌后可執(zhí)行對地拍攝、無線電通訊、對地傳輸文件以及快速離軌試驗等任務(wù)．若因?qū)嶒炐枰?，將衛(wèi)星由距地面高280 km的圓軌道Ⅰ調(diào)整進(jìn)入距地面高33

17、0 km的圓軌道Ⅱ，則此小衛(wèi)星(　　) A．在軌道Ⅰ上運(yùn)行的速度可能大于7.9 km/s B．在軌道Ⅱ上比在軌道Ⅰ上運(yùn)行的周期小 C．在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期小 D．在軌道Ⅱ上比在軌道Ⅰ上運(yùn)行的向心加速度大 答案　C 變式10　天文學(xué)家近期在銀河系發(fā)現(xiàn)一顆全新的星球——“超級地球”．它的半徑是地球的2.3倍，而質(zhì)量卻是地球的17倍，科學(xué)家們認(rèn)為這顆星球可能是由巖石組成．它的發(fā)現(xiàn)將有助于探索地球之外是否存在生命．這顆“超級地球”的第一宇宙速度約為(　　) A．3 km/s B．15 km/s C．21 km/s D．28 km/s 答案　C 解析　在地球上，第

18、一宇宙速度是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度，根據(jù)萬有引力提供圓周運(yùn)動向心力有：G＝m 可得地球的第一宇宙速度v＝ ＝7.9 km/s. 據(jù)此關(guān)系知，“超級地球”的第一宇宙速度v′＝＝≈2.72×7.9 km/s≈21.5 km/s，故C正確，A、B、D錯誤． 拓展點(diǎn)　地球同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星的六個“一定” 例3　關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號”地球同步通訊衛(wèi)星的說法，正確的是(　　) A．若其質(zhì)量加倍，則軌道半徑也要加倍 B．它在北京上空運(yùn)行，故可用于我國的電視廣播 C．它以第一宇宙速度運(yùn)行 D．它運(yùn)行的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同 答案　D 解析　由G＝m得r＝，可知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量

19、無關(guān)，A錯誤；同步衛(wèi)星的軌道平面必須與赤道平面重合，即在赤道上空運(yùn)行，不能在北京上空運(yùn)行，B錯誤；第一宇宙速度是衛(wèi)星在最低圓軌道上運(yùn)行的速度，而同步衛(wèi)星在高軌道上運(yùn)行，其運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，C錯誤；所謂“同步”就是衛(wèi)星保持與赤道上某一點(diǎn)相對靜止，所以同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，D正確． 1．(2017·溫州市高一期末)關(guān)于萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)和引力常量的測定，下面說法中正確的是(　　) A．萬有引力定律是由開普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由牛頓測定的 B．萬有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測定的 C．萬有引力定律是由卡文迪許發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由牛頓測定的

20、 D．萬有引力定律是由開普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測定的 答案　B 2．地球?qū)υ虑蚓哂袕?qiáng)大的萬有引力，卻不靠在一起，其原因是(　　) A．不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且月球?qū)Φ厍蛞灿腥f有引力，這兩個力大小相等、方向相反，互相平衡了 B．不僅地球?qū)υ虑蛴腥f有引力，而且太陽系里其它星球?qū)υ虑蛞灿腥f有引力，這些力的合力等于零 C．地球?qū)υ虑虻娜f有引力還不算大 D．萬有引力不斷改變月球的運(yùn)動方向，使得月球繞地球運(yùn)行 答案　D 解析　地球?qū)υ虑虻娜f有引力和月球?qū)Φ厍虻娜f有引力是相互作用力，兩個力大小相等、方向相反，作用在兩個物體上，不能平衡，故A錯誤；月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動，合

21、力不等于零，故B錯誤；月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力恰好提供向心力，萬有引力不斷改變月球的運(yùn)動方向，使得月球繞地球運(yùn)行，故C錯誤，D正確． 3．某個行星的半徑是地球半徑的，質(zhì)量也是地球的，則它表面的重力加速度與地球表面的重力加速度的比值為(　　) A．3 B．9 C. D. 答案　A 解析　由G＝mg，可知＝·＝3.故A正確． 4．(2017·金華十校模擬)已知地球質(zhì)量為M，半徑為R，地球表面的重力加速度為g，月球質(zhì)量為m，月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑為r(r約為地球半徑R的60倍)、周期為T，萬有引力常量為G，則月球繞地球運(yùn)行的向心加速度大小為(　　) A. B. C

22、.r D.g 答案　C 5．一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動，其線速度大小為v.假設(shè)宇航員在該行星表面上用彈簧測力計測量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時，彈簧測力計的示數(shù)為N.已知引力常量為G，則這顆行星的質(zhì)量為(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m′ 由萬有引力提供向心力，得G＝m′ ① m′＝m′g ② 由m的重力為N得N＝mg ③ 由③得g＝，代入②得：R＝ 代入①得M＝，故A、C、D錯誤，B項正確． 6．據(jù)報道，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星．這顆行星的體積是地球的

23、a倍，質(zhì)量是地球的b倍．已知近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期約為T，引力常量為G.則該行星的平均密度為(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　萬有引力提供近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的向心力G＝m，且ρ地＝，由以上兩式得ρ地＝.而＝＝，因而ρ星＝.故C正確． 7．(2016·浙江10月學(xué)考·12)如圖1所示，“天宮二號”在距離地面393 km的近地圓軌道運(yùn)行．已知萬有引力常量G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，地球質(zhì)量M＝6.0×1024 kg，地球半徑R＝6.4×103 km.由以上數(shù)據(jù)可估算(　　) 圖1 A．“天宮二號”的質(zhì)量 B．“天宮二號”的運(yùn)行速度 C．“

24、天宮二號”受到的向心力 D．地球?qū)Α疤鞂m二號”的引力 答案　B 解析　根據(jù)萬有引力提供向心力，即＝m知“天宮二號”的質(zhì)量m會在等式兩邊消去，所以無法求出“天宮二號”的質(zhì)量，選項A錯誤；v＝ ，式中G、M、r的大小已知(其中r＝R＋h)，所以可估算“天宮二號”的運(yùn)行速度v，選項B正確；“天宮二號”受到的向心力、引力都因為不知道“天宮二號”的質(zhì)量而無法估算，選項C、D錯誤． 8．(2017·紹興第一中學(xué)期末)太陽系中有兩顆行星，它們繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8∶1，則兩行星的公轉(zhuǎn)速度之比為(　　) A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4 答案　C 解析　根據(jù)G＝mr，得T＝，

25、 因為周期之比為8∶1，則軌道半徑之比為4∶1， 根據(jù)G＝m得v＝， 則公轉(zhuǎn)速度之比為1∶2，C正確，A、B、D錯誤． 9．(2017·金華十校模擬)2016年8月以來，我國先后發(fā)射了量子科學(xué)實驗衛(wèi)星、“天宮二號”、“風(fēng)云四號A”、全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星等衛(wèi)星或航天器，如圖2所示，其中量子科學(xué)實驗衛(wèi)星運(yùn)行在距地面500千米的極地軌道，“天宮二號”運(yùn)行在距地面393千米的軌道，“風(fēng)云四號A”是中國新一代靜止氣象衛(wèi)星，運(yùn)行在地球同步軌道上，全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星運(yùn)行在距地面700千米的極地軌道上，這些衛(wèi)星或航天器對我國與國際的科學(xué)研究做出了重大貢獻(xiàn)．下列關(guān)于這些衛(wèi)星或航天器的說

26、法正確的是(　　) 圖2 A．量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的軌道在赤道上空 B．“天宮二號”的運(yùn)行速度最小 C．“風(fēng)云四號A”的運(yùn)行軌道距地面的高度最大 D．全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星運(yùn)行周期為24小時 答案　C 解析　量子科學(xué)實驗衛(wèi)星運(yùn)行在距地面500千米的極地軌道，不會在赤道上空，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力可知G＝m，解得v＝，軌道半徑越大，速度越小，根據(jù)題意可知，“風(fēng)云四號A”的軌道半徑最大，則其速度最小，距地面的高度最大，故B錯誤，C正確；根據(jù)萬有引力提供向心力得G＝m，解得T＝2π，地球同步衛(wèi)星的周期為24 h，軌道半徑越大，周期越大，而全球二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星

27、的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則周期小于24 h，故D錯誤． 10．(2017·嵊州市高級中學(xué)期末)據(jù)報道，我國的一顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)過4次變軌控制后，成功定點(diǎn)在東經(jīng)77°赤道上空的同步軌道上．關(guān)于成功定點(diǎn)后的衛(wèi)星，下列說法正確的是(　　) A．運(yùn)行速度大于7.9 km/s B．由于太空垃圾對衛(wèi)星運(yùn)動的影響，會使衛(wèi)星的運(yùn)行軌道變低，且線速度變大 C．向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 D．繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度小 答案　B 解析　由萬有引力提供向心力得＝，v＝，即線速度v隨軌道半徑r的增大而減小，v＝7.9 km/s

28、為第一宇宙速度，即圍繞地球表面運(yùn)行的速度；因同步衛(wèi)星軌道半徑比地球半徑大很多，因此其線速度應(yīng)小于7.9 km/s，故A錯誤；太空垃圾對衛(wèi)星運(yùn)動的影響使衛(wèi)星運(yùn)行軌道半徑變小，由v＝知線速度變大，B正確；同步衛(wèi)星與靜止在赤道上的物體具有共同的角速度，由公式a向＝rω2，可得r大的加速度大，因軌道半徑不同，故其向心加速度不相等，故C錯誤；因同步衛(wèi)星周期T同＝24小時，月球繞地球運(yùn)行的周期T月≈27天，即T同＜T月，由公式ω＝，得ω同＞ω月，故D錯誤． 11．若取地球的第一宇宙速度為8 km/s，某行星的質(zhì)量是地球的6倍，半徑是地球的1.5倍，則該行星的第一宇宙速度為(　　) A．16 km/s

29、 B．32 km/s C．4 km/s D．2 km/s 答案　A 解析　由＝，得v＝＝8 km/s，所以該行星的第一宇宙速度v′＝＝16 km/s，A項正確． 12．如圖3所示，a是靜止在地球赤道上的物體，b是探測衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，它們在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運(yùn)動，且均沿逆時針方向繞行．若某一時刻，它們正好運(yùn)行到同一條直線上．則再經(jīng)過6小時，下列圖中關(guān)于a、b和c三者位置的圖示可能正確的是(　　) 圖3 答案　D 解析　由G＝mr，知Tc＞Tb，而a、c周期相同，可知D正確． 13．(2017·紹興市選考模擬)我國衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)首發(fā)星，被

30、譽(yù)為中國版海事衛(wèi)星的天通一號01星，在2016年8月6日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空并進(jìn)入距離地球約三萬六千公里的地球同步軌道．這標(biāo)志著我國邁入衛(wèi)星移動通信的“手機(jī)時代”．根據(jù)這一信息以及必要的常識，尚不能確定該衛(wèi)星的(　　) A．質(zhì)量 B．軌道半徑 C．運(yùn)行速率 D．運(yùn)行周期 答案　A 14.(2017·浙江“七彩陽光”聯(lián)考)如圖4所示，新華社甘肅酒泉2016年9月14日報導(dǎo)(記者李國利)“天宮二號”將與“神舟十一號”載人飛船在距地面393公里的軌道高度交會對接．中國載人航天工程辦公室副主任武平14日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心表示，“這與未來空間站的軌道高度基本相同”．由此消息對比“神

31、舟十一號”與地球同步衛(wèi)星的認(rèn)識，正確的是(　　) 圖4 A．“神舟十一號”載人飛船中宇航員沒有受到力的作用 B．“神舟十一號”載人飛船的周期為24小時 C．“神舟十一號”載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期 D．“神舟十一號”載人飛船中天平可以正常使用 答案　C 解析　“神舟十一號”繞地球做勻速圓周運(yùn)動，宇航員仍然受到萬有引力，只是萬有引力提供其做圓周運(yùn)動的向心力，故A錯誤；“神舟十一號”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則由T＝可知，“神舟十一號”的運(yùn)行周期小于同步衛(wèi)星的周期，即小于24小時，故B錯誤，C正確；“神舟十一號”載人飛船中天平處于完全失重狀態(tài)，不能正常使用，故D錯誤

32、． 15．(2017·杭州市高三上期末)如圖5所示，2016年10月19日3時31分，“神舟十一號”載人飛船與“天宮二號”空間實驗室成功實現(xiàn)自動交會對接，形成一個組合體，假設(shè)組合體在距離地面393千米高的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動．航天員景海鵬、陳冬隨后進(jìn)人“天宮二號”空間實驗室，兩人在“天宮二號”空間實驗室中工作、生活了30天，期間進(jìn)行了多項科學(xué)實驗和科普活動．下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．對接后，組合體會被地球吸引到更低的軌道上運(yùn)行 B．組合體繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度小于7.9 km/s C．在“天宮二號”空間實驗室中航天員可以借助重錘和羽毛演示輕、重物體落得一樣

33、快的實驗 D．航天員在“天宮二號”空間實驗室中工作的30天里共經(jīng)歷了30次日出 答案　B 16．(2017·“七彩陽光”聯(lián)考)牛頓在思考萬有引力定律時就曾想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大；落地點(diǎn)也就一次比一次遠(yuǎn)．如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動，成為人造地球衛(wèi)星，如圖6所示．下列判斷正確的是(　　) 圖6 A．發(fā)射人造地球衛(wèi)星的速度至少要達(dá)到7.9 km/h B．衛(wèi)星距地面越高，繞地球運(yùn)動的速度越大 C．第一宇宙速度就是最小的發(fā)射速度 D．所有人造地球衛(wèi)星都做勻速圓周運(yùn)動 答案　C 解析　發(fā)射人造地球衛(wèi)星的速度至少要達(dá)到7.9 km/s；衛(wèi)

34、星距地面越高，繞地球運(yùn)動的速度越?。蝗嗽斓厍蛐l(wèi)星可以做勻速圓周運(yùn)動也可以繞地球做橢圓運(yùn)動；第一宇宙速度就是最小的發(fā)射速度，只有C正確． 17. (2017·麗水、衢州、湖州9月聯(lián)考)如圖7所示，環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的小行星“吳健雄星”的半徑為16 km，密度與地球接近．已知地球的半徑為6 400 km，第一宇宙速度約為8 km/s，表面重力加速度g取10 m/s2.則以下說法正確的是(　　) 圖7 A．地球的公轉(zhuǎn)速度小于“吳健雄星”的公轉(zhuǎn)速度 B．地球的公轉(zhuǎn)角速度小于“吳健雄星”的公轉(zhuǎn)角速度 C．“吳健雄星”表面的重力加速度約為0.025 m/s2 D．“吳健雄星”的第一宇宙速度為4 m/s 答案　C 17