7/82012-2021北京高中合格考物理匯編萬(wàn)有引力與宇宙航行一、單選題1．（2021·北京·高二學(xué)業(yè)考試）2020年11月24日，長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭將嫦娥五號(hào)探測(cè)器成功送入預(yù)定軌道，開(kāi)啟了中國(guó)首次地外天體采樣之旅。經(jīng)過(guò)約112h的奔月飛行，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在距離月面約400km處成功實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火制動(dòng)，順利進(jìn)入環(huán)繞月球的橢圓軌道。11月29日20時(shí)23分，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在近月點(diǎn)再次“剎車”，從橢圓軌道變?yōu)榻频膱A形軌道（如圖所示），為順利落月做好了準(zhǔn)備。探測(cè)器進(jìn)入橢圓軌道后，在由近月點(diǎn)向遠(yuǎn)月點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，始終受到月球的引力作用，這個(gè)引力的大小（）A．保持不變 B．越來(lái)越大 C．越來(lái)越小 D．先變大后變小2．（2020·北京·高二學(xué)業(yè)考試）“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其中，2018年10月15日發(fā)射的第39顆衛(wèi)星屬于“中圓軌道衛(wèi)星”；2020年3月9日發(fā)射的第54顆衛(wèi)星屬于“靜止軌道衛(wèi)星”。這兩顆衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)均可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知第39顆和第54顆衛(wèi)星的軌道半徑分別為、，且。第39顆和第54顆衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大小分別為、，周期分別為、，下列關(guān)系式正確的是（）A．， B．， C．， D．，3．（2020·北京·高二學(xué)業(yè)考試）“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其中，2018年10月15日發(fā)射的第39顆衛(wèi)星屬于“中圓軌道衛(wèi)星”；2020年3月9日發(fā)射的第54顆衛(wèi)星屬于“靜止軌道衛(wèi)星”。這兩顆衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)均可看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知第39顆和第54顆衛(wèi)星的軌道半徑分別為、，且。第54顆衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道平面一致，從地面上看，衛(wèi)星在赤道上空一定的高度處?kù)o止不動(dòng)。這顆衛(wèi)星運(yùn)行的周期約為（）A．6h B．12h C．24h D．48h4．（2020·北京·高二學(xué)業(yè)考試）“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同步衛(wèi)星是其重要組成部分。如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，可以先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)過(guò)一系列的變軌過(guò)程，將衛(wèi)星送入同步圓軌道2，A點(diǎn)在軌道1上，B、C兩點(diǎn)在軌道2上。衛(wèi)星在軌道1、軌道2上的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。衛(wèi)星在軌道1上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v1，周期為T1；衛(wèi)星在軌道2上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為v2，周期為T2，下列關(guān)系正確的是（）A．v1v2，T1T2 B．v1v2，T1T2C．v1v2，T1T2 D．v1v2，T1T25．（2020·北京·高二學(xué)業(yè)考試）“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同步衛(wèi)星是其重要組成部分。如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時(shí)，可以先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)過(guò)一系列的變軌過(guò)程，將衛(wèi)星送入同步圓軌道2，A點(diǎn)在軌道1上，B、C兩點(diǎn)在軌道2上。衛(wèi)星在軌道1、軌道2上的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在該衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球的過(guò)程中，地球?qū)πl(wèi)星的引力（）A．越來(lái)越大 B．越來(lái)越小 C．保持不變 D．先變大后變小6．（2019·北京·高二學(xué)業(yè)考試）如圖所示，假設(shè)地球質(zhì)量分布均勻，其質(zhì)量為，地球外點(diǎn)有一質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)，點(diǎn)到球心的距離為．已知該質(zhì)點(diǎn)受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力大小為，其中為引力常量．類比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式，可以推知地球在點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度大小為（

）A． B．C． D．7．（2016·北京·高二學(xué)業(yè)考試）在物理學(xué)史上，首先提出萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家是（）A．牛頓 B．焦耳 C．安培 D．伏特二、解答題8．（2019·北京·高一學(xué)業(yè)考試）我國(guó)的航天航空事業(yè)取得了巨大的成就．2019年12月14號(hào)，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器在月球上的虹灣區(qū)成功實(shí)現(xiàn)軟著陸．“嫦娥三號(hào)”在著陸前經(jīng)歷了發(fā)射入軌、地月轉(zhuǎn)移、環(huán)月飛行等一系列過(guò)程，如圖為“嫦娥三號(hào)”的飛行軌道示意圖．已知月球表面的重力加速度為g月，月球半徑為R．忽略月球自轉(zhuǎn)的影響．（1）求月球的第一宇宙速度（環(huán)繞速度）；（2）當(dāng)“嫦娥三號(hào)”在環(huán)月段做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)行軌道距月球表面的高度為H，求“嫦娥三號(hào)”的運(yùn)行周期．9．（2016·北京·高二學(xué)業(yè)考試）2013年6月20日上午，王亞平在“天宮一號(hào)”中進(jìn)行了中國(guó)載人航天史上的首次太空授課，如圖1所示。王亞平在失重環(huán)境下講授并展示了彈簧秤實(shí)驗(yàn)、單擺實(shí)驗(yàn)、陀螺實(shí)驗(yàn)、水球?qū)嶒?yàn)等。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題便于研究，將“天宮一號(hào)”繞地球的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)（示意圖如圖2所示）。已知這次太空授課的時(shí)間為t，“天宮一號(hào)”距離地面的高度為h，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，引力常量為G。（1）求在太空授課的過(guò)程中“天宮一號(hào)”繞地球運(yùn)行的線速度大小；（2）求在這次太空授課的時(shí)間t內(nèi)“天宮一號(hào)”與地心連線所轉(zhuǎn)過(guò)的角度；（3）在太空失重的環(huán)境中，可以做很多有趣的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你寫出其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⒑?jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方案。

參考答案1．C【解析】【詳解】根據(jù)萬(wàn)有引力定律可知探測(cè)器所受月球引力的大小為探測(cè)器在由近月點(diǎn)向遠(yuǎn)月點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，它到月心的距離r越來(lái)越大，所以F越來(lái)越小，故選C。2．D【解析】【詳解】根據(jù)解得因?yàn)椋裕鶕?jù)解得因?yàn)椋裕蔬xD。3．C【解析】【詳解】因?yàn)榈?4顆衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道平面一致，且從地面上看衛(wèi)星在赤道上空一定的高度處?kù)o止不動(dòng)，則該衛(wèi)星為同步軌道衛(wèi)星，這顆衛(wèi)星運(yùn)行的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，為24h。故選C。4．C【解析】【詳解】根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有可得因r1<r2，則v1>v2T1<T2故ABD錯(cuò)誤，C正確；故選C。5．B【解析】【詳解】地球?qū)πl(wèi)星的引力等于萬(wàn)有引力，則由于r變大，則F減小，故選B。6．D【解析】【詳解】由題意，地球在B點(diǎn)的引力場(chǎng)強(qiáng)度大小故D正確，ABC錯(cuò)誤。7．A【解析】【詳解】在物理學(xué)發(fā)展史上，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的科學(xué)家是牛頓，故BCD錯(cuò)誤，A正確。故選A。8．（1）；（2）【解析】【詳解】（1）在月球表面附近有：①衛(wèi)星在月球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供，故②由①②式可知月球的第一宇宙速度（環(huán)繞速度）（2）當(dāng)“嫦娥三號(hào)”在運(yùn)行軌道距月球表面的高度為H，環(huán)月段做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由萬(wàn)有引力提供，所以③由①②③式可知“嫦娥