第4講萬有引力與航天考試標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)內(nèi)容必考要求加試要求說明行星的運(yùn)動(dòng)a1.不要求掌握人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的細(xì)節(jié)2.不要求用開普勒三個(gè)定律求解實(shí)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(jì)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(dòng)三定律1開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上2開普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)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(zhǎng)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(cè)1關(guān)于開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是()A所有行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)都是勻速圓周運(yùn)動(dòng)B所有行星以相同的速率繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)C對(duì)于每一個(gè)行星在近日點(diǎn)時(shí)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(zhǎng)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(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故A錯(cuò)誤；行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道半徑越大，則運(yùn)動(dòng)的速率越小，故B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第二定律對(duì)于每一個(gè)行星在近日點(diǎn)時(shí)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(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等，故D錯(cuò)誤二、萬有引力定律1內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)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：FG.3適用條件：萬有引力定律的公式只適用于計(jì)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(cè)得的，G6.67×1011 N·m2/kg2.自測(cè)2關(guān)于萬有引力公式FG，以下說法中正確的是()A公式只適用于星球之間的引力計(jì)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(shí)，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(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的萬有引力計(jì)算，當(dāng)兩物體間的距離趨近于0時(shí)，物體不能視為質(zhì)點(diǎn)，萬有引力公式不再適用，A、B均錯(cuò)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(shí)驗(yàn)裝置測(cè)出的，D錯(cuò)誤三、萬有引力理論的成就1預(yù)言未知星體2計(jì)算天體質(zhì)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(dòng)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(cè)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()Av7.9 km/sB7.9 km/sv11.2 km/sC11.2 km/sv16.7 km/sDv16.7 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(dòng)問題的基本思路(1)天體運(yùn)動(dòng)的向心力來源于天體之間的萬有引力，即Gmanmm2rm.(2)在中心天體表面或附近運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力近似等于重力，即Gmg(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Gmg，故天體質(zhì)量M，天體的平均密度.(2)利用衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半徑r.由萬有引力等于向心力，即Gmr，得出中心天體質(zhì)量M；若已知天體半徑R，則天體的平均密度.例1如圖1所示是美國的“卡西尼”號(hào)探測(cè)器經(jīng)過長(zhǎng)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(hào)探測(cè)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(shí)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和平均密度的表達(dá)式正確的是()圖1AM，BM，CM，DM，答案D解析設(shè)“卡西尼”號(hào)的質(zhì)量為m，“卡西尼”號(hào)圍繞土星的中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由萬有引力提供，Gm(Rh)2，其中T，解得M.又土星體積VR3，所以.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(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)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(duì)行星觀測(cè)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(dòng)需要力來維持C牛頓測(cè)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(cuò)誤；伽利略認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動(dòng)的原因而不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，B錯(cuò)誤；卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量G，C錯(cuò)誤變式2(2017·溫州市高一期末)質(zhì)量均為1×105 kg的兩物體(都可看成質(zhì)點(diǎn))相距1 m時(shí)，已知引力常量G6.67×1011 N·m2/kg2，它們之間的萬有引力大小最接近于()A一個(gè)大人的重力 B一個(gè)雞蛋的重力C一個(gè)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(gè)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()A6倍 B4倍 C. 倍 D12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(dòng)時(shí)，地球?qū)ξ矬w的萬有引力近似等于物體的重力，則有Gmg地，解得g地，同理g行，則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(cuò)誤，C正確變式4通過觀測(cè)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(dòng)，除了引力常量外，至少還需要兩個(gè)物理量才能計(jì)算出冥王星的質(zhì)量這兩個(gè)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(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；若知道衛(wèi)星的周期和半徑，則m2r，整理得到M，故選項(xiàng)D正確變式5(2017·浙江11月選考·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2A在a軌道運(yùn)行的周期為24 hB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(shí)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(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)誤；地球在c軌道的其中一個(gè)焦點(diǎn)上，因此在近地點(diǎn)時(shí)衛(wèi)星速度要快，遠(yuǎn)地點(diǎn)速度要慢，選項(xiàng)C錯(cuò)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. B4倍C16倍 D64倍答案D解析天體表面的重力加速度g，又知，所以M，故()364.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Gm得v1 7.9×103 m/s.方法二：由mgm得v17.9×103 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3a、v、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)量共同決定，故對(duì)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、越小，T越大4利用萬有引力定律解決衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的技巧(1)一個(gè)模型天體(包括衛(wèi)星)的運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型(2)兩組公式Gmm2rmrmamg(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(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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3A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(dòng)的加速度比火星小D金星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期比火星大答案B解析根據(jù)g可知，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)v可知，選項(xiàng)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(xiàng)C、D均錯(cuò)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(cè)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(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)已知地球半徑R6.4×103 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(cuò)誤；由Gm2r可知，“悟空”衛(wèi)星的角速度大，即周期小，由Gman可知，“悟空”衛(wèi)星的向心加速度大，因此C正確，B、D錯(cuò)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(dòng)的衛(wèi)星A、B、C，某時(shí)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(gè)周期時(shí)()圖4AA超前于B，C落后于BBA超前于B，C超前于BCA、C都落后于BD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Gmr可得T2 ，故軌道半徑越大，周期越大當(dāng)B經(jīng)過一個(gè)周期時(shí)，A已經(jīng)完成了一個(gè)多周期，而C還沒有完成一個(gè)周期，所以選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤變式9(2017·嘉興市高一期末)2016年12月28日11時(shí)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(jì)劃在軌運(yùn)行時(shí)間不少于180天，入軌后可執(zhí)行對(duì)地拍攝、無線電通訊、對(duì)地傳輸文件以及快速離軌試驗(yàn)等任務(wù)若因?qū)嶒?yàn)需要，將衛(wèi)星由距地面高280 km的圓軌道調(diào)整進(jìn)入距地面高330 km的圓軌道，則此小衛(wèi)星()A在軌道上運(yùn)行的速度可能大于7.9 km/sB在軌道上比在軌道上運(yùn)行的周期小C在軌道上運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期小D在軌道上比在軌道上運(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(jí)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(jí)地球”的第一宇宙速度約為()A3 km/s B15 km/s C21 km/s D28 km/s答案C解析在地球上，第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(dòng)向心力有：Gm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(jí)地球”的第一宇宙速度v2.72×7.9 km/s21.5 km/s，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤拓展點(diǎn)地球同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星的六個(gè)“一定”例3關(guān)于我國發(fā)射的“亞洲一號(hào)”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Gm得r，可知軌道半徑與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，A錯(cuò)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(cuò)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(cuò)誤；所謂“同步”就是衛(wèi)星保持與赤道上某一點(diǎn)相對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)定的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(cè)定的答案B2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(gè)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?cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)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(gè)力大小相等、方向相反，作用在兩個(gè)物體上，不能平衡，故A錯(cuò)誤；月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力不等于零，故B錯(cuò)誤；月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力恰好提供向心力，萬有引力不斷改變?cè)虑虻倪\(yùn)動(dòng)方向，使得月球繞地球運(yùn)行，故C錯(cuò)誤，D正確3某個(gè)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()A3 B9 C. D.答案A解析由Gmg，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.r D.g答案C5一衛(wèi)星繞某一行星表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(cè)力計(jì)測(cè)量一質(zhì)量為m的物體重力，物體靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)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Gmmmg由m的重力為N得Nmg由得g，代入得：R代入得M，故A、C、D錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確6據(jù)報(bào)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a倍，質(zhì)量是地球的b倍已知近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)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(dòng)的向心力Gm，且地，由以上兩式得地.而，因而星.故C正確7(2016·浙江10月學(xué)考·12)如圖1所示，“天宮二號(hào)”在距離地面393 km的近地圓軌道運(yùn)行已知萬有引力常量G6.67×1011 N·m2/kg2，地球質(zhì)量M6.0×1024 kg，地球半徑R6.4×103 km.由以上數(shù)據(jù)可估算()圖1A“天宮二號(hào)”的質(zhì)量B“天宮二號(hào)”的運(yùn)行速度C“天宮二號(hào)”受到的向心力D地球?qū)Α疤鞂m二號(hào)”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(hào)”的質(zhì)量m會(huì)在等式兩邊消去，所以無法求出“天宮二號(hào)”的質(zhì)量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；v ，式中G、M、r的大小已知(其中rRh)，所以可估算“天宮二號(hào)”的運(yùn)行速度v，選項(xiàng)B正確；“天宮二號(hào)”受到的向心力、引力都因?yàn)椴恢馈疤鞂m二號(hào)”的質(zhì)量而無法估算，選項(xiàng)C、D錯(cuò)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81，則兩行星的公轉(zhuǎn)速度之比為()A21 B41 C12 D14答案C解析根據(jù)Gmr，得T，因?yàn)橹芷谥葹?1，則軌道半徑之比為41，根據(jù)Gm得v，則公轉(zhuǎn)速度之比為12，C正確，A、B、D錯(cuò)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(shí)驗(yàn)衛(wèi)星、“天宮二號(hào)”、“風(fēng)云四號(hào)A”、全球二氧化碳監(jiān)測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等衛(wèi)星或航天器，如圖2所示，其中量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星運(yùn)行在距地面500千米的極地軌道，“天宮二號(hào)”運(yùn)行在距地面393千米的軌道，“風(fēng)云四號(hào)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(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)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)星或航天器的說法正確的是()圖2A量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的軌道在赤道上空B“天宮二號(hào)”的運(yùn)行速度最小C“風(fēng)云四號(hào)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(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星運(yùn)行周期為24小時(shí)答案C解析量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星運(yùn)行在距地面500千米的極地軌道，不會(huì)在赤道上空，故A錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力提供向心力可知Gm，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(hào)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(cuò)誤，C正確；根據(jù)萬有引力提供向心力得Gm，解得T2，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(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星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(cuò)誤10(2017·嵊州市高級(jí)中學(xué)期末)據(jù)報(bào)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/sB由于太空垃圾對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的影響，會(huì)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，v7.9 km/s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(cuò)誤；太空垃圾對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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r2，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(cuò)誤；因同步衛(wèi)星周期T同24小時(shí)，月球繞地球運(yùn)行的周期T月27天，即T同T月，由公式，得同月，故D錯(cuò)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()A16 km/s B32 km/s C4 km/s D2 km/s答案A解析由，得v8 km/s，所以該行星的第一宇宙速度v16 km/s，A項(xiàng)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(cè)衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且均沿逆時(shí)針方向繞行若某一時(shí)刻，它們正好運(yùn)行到同一條直線上則再經(jīng)過6小時(shí)，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Gmr，知TcTb，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(dòng)通信系統(tǒng)首發(fā)星，被譽(yù)為中國版海事衛(wèi)星的天通一號(hào)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(dòng)通信的“手機(jī)時(shí)代”根據(jù)這一信息以及必要的常識(shí)，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A14.(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?qǐng)?bào)導(dǎo)(記者李國利)“天宮二號(hào)”將與“神舟十一號(hào)”載人飛船在距地面393公里的軌道高度交會(huì)對(duì)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(duì)比“神舟十一號(hào)”與地球同步衛(wèi)星的認(rèn)識(shí)，正確的是()圖4A“神舟十一號(hào)”載人飛船中宇航員沒有受到力的作用B“神舟十一號(hào)”載人飛船的周期為24小時(shí)C“神舟十一號(hào)”載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期D“神舟十一號(hào)”載人飛船中天平可以正常使用答案C解析“神舟十一號(hào)”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的向心力，故A錯(cuò)誤；“神舟十一號(hào)”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(hào)”的運(yùn)行周期小于同步衛(wèi)星的周期，即小于24小時(shí)，故B錯(cuò)誤，C正確；“神舟十一號(hào)”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(cuò)誤15(2017·杭州市高三上期末)如圖5所示，2016年10月19日3時(shí)31分，“神舟十一號(hào)”載人飛船與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交會(huì)對(duì)接，形成一個(gè)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(dòng)航天員景海鵬、陳冬隨后進(jìn)人“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，兩人在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中工作、生活了30天，期間進(jìn)行了多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科普活動(dòng)下列說法中正確的是()圖5A對(duì)接后，組合體會(huì)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(dòng)的速度小于7.9 km/sC在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中航天員可以借助重錘和羽毛演示輕、重物體落得一樣快的實(shí)驗(yàn)D航天員在“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室中工作的30天里共經(jīng)歷了30次日出答案B16(2017·“七彩陽光”聯(lián)考)牛頓在思考萬有引力定律時(shí)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(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星，如圖6所示下列判斷正確的是()圖6A發(fā)射人造地球衛(wèi)星的速度至少要達(dá)到7.9 km/hB衛(wèi)星距地面越高，繞地球運(yùn)動(dòng)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(dòng)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)星距地面越高，繞地球運(yùn)動(dòng)的速度越??；人造地球衛(wèi)星可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)也可以繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)；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7A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/s2D“吳健雄星”的第一宇宙速度為4 m/s答案C17