2013年高考物理备考复习卷5：万有引力与航天（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

某同学设想驾驶一辆由火箭提供动力的陆地太空两用汽车，沿赤道行驶并且汽车相对 于地球的速度可以任意增加，不计空气阻力．当汽车速度增加到某一值时，汽车将离开 地球成为绕地球做圆周运动的“航天汽车”，下列相关说法正确的是（已知地球半径 R=6400km，g 取 9.8m/s²）（ ）
A．汽车在地面上速度增加时对地面的压力增大
B．汽车速度达到7.9km/s时将离开地球
C．此“航天汽车”环绕地球做匀速圆周运动的铍小周期为24h
D．此“航天汽车”内可用弹簧测力计测重力的大小

2. 难度：中等

有一星球的密度跟地球密度相同，但它表面处的重力加速度是地面上重力加速度的4倍，则该星球的质量将是地球质量的（ ）
A．倍
B．4倍
C．16倍
D．64倍

3. 难度：中等

一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上．用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，F_N表示人对秤的压力，下面说法中正确的是（ ）
A．g′=0
B．g′=
C．F_N=0
D．F_N=

4. 难度：中等

在地球表面某高度处以一定的初速度水平抛出一个小球，测得水平射程为s，在另一星球表面以相同的水平速度抛出该小球，需将高度降低一半才可以获得相同的水平射程．忽略一切阻力．设地球表面重力加速度为g，该星球表面的重力加速度为g′，为（ ）
A．
B．
C．
D．2

5. 难度：中等

人造卫星离地面距离等于地球半径R，卫星以速度v沿圆轨道运动．设地面的重力加速度为g，则有（ ）
A．v=
B．v=
C．v=
D．v=

6. 难度：中等

冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统．质量比约为7：1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动．由此可知，冥王星绕O点运动的（ ）
A．轨道半径约为卡戎的
B．角速度大小约为卡戎的
C．线速度大小约为卡戎的7倍
D．向心力大小约为卡戎的7倍

7. 难度：中等

欧洲天文学家宣布在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住类地行星，命名为“格利斯581c”．该行星的质量约是地球的5倍，直径约是地球的1.5倍，现假设有一艘宇宙飞船临该星球表面附近轨道做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．“格利斯581c”的平均密度比地球平均密度小
B．“格利斯581c”表面处的重力加速度小于9.8m/s²
C．飞船在“格利斯581c”表面附近运行时的速度小于7.9km/s
D．飞船在“格利斯581c”表面附近运行时的周期要比绕地球表面运行的周期小

8. 难度：中等

“嫦娥一号”和“嫦娥二号”飞行器绕月运动的轨迹都是圆，若两飞行器轨道半径分别为r₁、r₂，向心加速度分别为a₁、a₂，角速度分别为ω₁、ω₂，则（ ）
A．
B．
C．
D．

9. 难度：中等

设地球质量为月球质量的81倍，地球半径是月球半径的4倍，若探测器甲绕地球和探测器乙绕月球做匀速圆周运动的半径相同，则（ ）
A．甲与乙线速度之比为9：2
B．甲与乙线速度之比为1：9
C．甲与乙向心加速度之比为81：1
D．甲与乙的运动周期之比为1：1

10. 难度：中等

如图为哈勃望远镜拍摄的银河系中被科学家成为“罗盘座T星”系统的照片，最新观测标明“罗盘座T星”距离太阳系只有3260光年，比天文学家此前认为的距离要近得多．该系统是由一颗白矮星和它的类日伴星组成的双星系统，由于白矮星不停地吸收由类日伴星抛出的物质致使其质量不断增加，科学家预计这颗白矮星在不到1000万年的时间内会完全“爆炸”，从而变成一颗超新星，并同时放出大量的γ射线，这些γ射线到达地球后会对地球的臭氧层造成毁灭性的破坏．现假设类日伴星所释放的物质被白矮星全部吸收，并且两星间的距离在一段时间内不变，两星球的总质量不变，则下列说法正确的是（ ）

A．两星间的万有引力不变
B．两星的运动周期不变
C．类日伴星的轨道半径增大
D．白矮星的轨道半径增大

11. 难度：中等

2006年国际天文学联合会大会投票通过了新的行星定义，冥王星被排除在行星行列之外，而将其列入“矮行星”．冥王星是这九颗星球中离太阳最远的星球，轨道最扁，冥王星的质量远比行星小，表面温度很低，因而它上面绝大多数物质只能是固态或液态．根据以上信息可以确定（ ）
A．冥王星绕太阳运行的周期一定大于地球的公转周期
B．冥王星绕太阳运行的最小加速度一定小于地球绕太阳运行的最小加速度
C．冥王星的密度一定小于地球的密度
D．冥王星表面的重力加速度一定小于地球表面的重力加速度

12. 难度：中等

据报道，2009年4月29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82．该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径2～3千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155°的倾斜．假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为（ ）
A．
B．
C．
D．

13. 难度：中等

某同学从某科技文献中摘录以下资料：
①根据目前被科技界普遍接受的宇宙大爆炸学说可知，万有引力常量在及其缓慢地减小
②太阳几十亿年来一直不断地通过发光、发热释放能量
③金星和火星是地球的两位紧邻，金星位于地球圆轨道的内侧，火星位于地球圆轨道的外侧
④由于火星与地球的自转几乎相同，自转轴与公转轨道平面的倾角也几乎相同，所用火星上也有四季
下列说法正确的是（ ）
A．太阳对地球的引力在缓慢减小
B．火星的公转线速度比地球的大
C．金星的公转周期比地球的大
D．火星上平均每个季节的时间大于3个月

14. 难度：中等

如图，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）

A．甲的向心加速度比乙的小
B．甲的运行周期比乙的小
C．甲的角速度比乙的大
D．甲的线速度比乙的大

15. 难度：中等

据报道，美国航空航天局原计划在2008年10月发射“月球勘测轨道器”（LR0），LR0每天在50km的高度穿越月球两极上空10次．若以T表示 LRO在离月球表面高度h处的轨道上做匀速圆周运动的周期，以R表示月球的半径，则（ ）
A．LRO运行时的向心加速度为
B．LRO运行时的向心加速度为
C．月球表面的重力加速度为
D．月球表面的重力加速度为

16. 难度：中等

设地球是一个密度均匀的球体，已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零，如果沿地球的直径挖一条隧道，将物体从此隧道一端由静止释放刚好运动到另一端（如图所示），不考虑阻力，在此过程中关于物体的运动速度v随时间t变化的关系图象可能是（ ）

A．
B．
C．
D．

17. 难度：中等

2012年8月9日，美国“好奇”号火星探测器登陆火星后传回的首张360°全景图，火星表面特征非常接近地球，可能适合人类居住．为了实现人类登陆火星的梦想，近期我国宇航员王跃与俄罗斯宇航员一起进行“模拟登火星”实验活动．已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，自转周期也基本相同．地球表面重力加速度是g，若王跃在地面上能向上跳起的最大高度是h，在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是（ ）
A．王跃在火星表面受的万有引力是在地球表面受万有引力的
B．火星表面的重力加速度是g
C．火星第一宇宙速度是地球第一宇宙速度厅的
D．王跃以相同的初速度在火星上起跳时，可跳的最大高度是

18. 难度：中等

如图所示，地球球心为O，半径为R，表面能重力加速度为g．一宇宙飞船绕地球无动力飞行且做椭圆运动，恰好经过距地心2R的P点，为研究方便，假设地球不自转且表面没有空气，则（ ）

A．飞船在P点的加速度一定是
B．飞船经过P点的速度一定是
C．飞船内的物体处于完全失重状态
D．飞船经过P点时，对准地心弹射出的物体一定沿PO直线落向地面

19. 难度：中等

如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，假设导弹仅在地球引力作用下，沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h．已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量为G．则下列结论正确的是（ ）

A．导弹在C点的速度小于
B．导弹在C点的速度等于 
C．导弹在C点的加速度等于
D．导弹在C点的加速度大于

20. 难度：中等

已知万有引力常量G，那么在下列给出的各种情境中，能根据测量的数据求出火星平均密度的是（ ）
A．在火星表面使一个小球做自由落体运动，测出下落的高度H和时间t
B．发射一颗贴近火星表面绕火星做圆周运动的飞船，测出飞船运行的周期T
C．观察火星绕太阳的圆周运动，测出火星的直径D和火星绕太阳运行的周期T
D．发射一颗绕火星做圆周运动的卫星，测出卫星离火星表面的高度H和卫星的周期T

21. 难度：中等

火星探测项目是我国继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目．假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行的周期T₁，神舟飞船在地球表面附近的圆形轨道运行周期为T₂，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则T₁与T₂之比为（ ）
A．
B．
C．
D．

22. 难度：中等

“嫦娥二号”于2010年l0月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心成功发射．如图所示，“嫦娥二号”从地球发射后经A处进入地月转移轨道，在B处进入绕月工作轨道．已知绕月工作轨道的半径为r，周期为T，万有引力常量为G．下列说法中正确的是（ ）
A．根据题中条件可以算出月球质量
B．嫦娥二号在B处由地月转移轨道需加速才能进入工作轨道
C．根据题中条件可以算出嫦娥二号在B处受到的月球引力大小
D．根据题中条佴可以算出嫦娥二号在工作轨道上运行时的加速度

23. 难度：中等

美国宇航局2011年12月5日宣布，他们发现了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星--“开普勒-22b”，它每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转一周．若引力常量已知，下列选项中的信息能求出该行星的轨道半径的是（ ）
A．该行星表面的重力加速度
B．该行星的密度
C．该行星的线速度
D．被该行星环绕的恒星的质量

24. 难度：中等

美国天文学家宣布，他们发现了可能成为太阳系第十大行星的以女神“塞德娜”命名的红色天体，如果把该行星的轨道近似为圆轨道，则它绕太阳公转的轨道半径约为地球绕太阳公转轨道半径的470倍，是迄今为止发现的离太阳最远的太阳系行星，该天体半径约为1000km，约为地球半径的．由此可以估算出它绕太阳公转的周期最接近（ ）
A．15年
B．60年
C．470年
D．10⁴年

25. 难度：中等

飞船绕地球做匀速圆周运动，已知飞船距地面的高度为h，地球半径为R，地面处的重力加速度为g，仅利用上述条件能求出的是（ ）
A．飞船做匀速圆周运动的加速度
B．飞船的运动周期
C．飞船的动能
D．飞船受到的地球的引力

26. 难度：中等

据报道，天文学家新发现了太阳系外的一颗行星．这颗行星的体积是地球的a倍，质量是地球的b倍．已知近地卫星绕地球运动的周期约为T，引力常量为G．则该行星的平均密度为（ ）
A．
B．
C．
D．

27. 难度：中等

为了研究太阳演化的进程需知太阳的质量，已知地球的半径为R，地球的质量为m，日地中心的距离为r，地球表面的重力加速度为g，地球绕太阳公转的周期为T，则太阳的质量为（ ）
A．
B．
C．
D．

28. 难度：中等

地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F₁，向心加速度为a₁，线速度为v₁，角速度为ω₁；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F₂，向心加速度为a₂，线速度为v₂，角速度为ω₂；地球同步卫星所受的向心力为F₃，向心加速度为a₃，线速度为v₃，角速度为ω₃；地球表面重力加速度为g，第一宇宙速度为v．若三者质量相等，则（ ）
A．F₁=F₂＞F₃
B．a₁=a₂=g＞a₃
C．v₁=v₂=v＞v₃
D．ω₁=ω₃＜ω₂

29. 难度：中等

如果不考虑大气层的影响，利用同步卫星转播的电视信号是沿着直线传播的，若将地球当作一个均质的半径为R的球体，已知地球自转周期为T，地球表面的重力加速度为g，卫星电视信号所能到达的地表区域的最大纬度为θ，则（同步卫星是相对地面静止的卫星）（ ）
A．同步卫星只能在赤道上方绕地球做匀速圆周运动
B．cos θ=R•（）
C．cos θ=R•（）
D．tan θ=R∙（）

30. 难度：中等

在地球的圆形同步轨道上有某一卫星正在运行，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星的重力小于在地球表面时受到的重力
B．卫星处于完全失重状态，所受重力为零
C．卫星离地面的高度是一个定值
D．卫星相对地面静止，处于平衡状态

31. 难度：中等

组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率．如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动．若半径为R、密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期为T，则最小自转周期T应满足（ ）
A．T=
B．T=2
C．T=
D．T=

32. 难度：中等

如图所示，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心匀速圆周运动．设e、p、q的匀速圆周运动速率分别是v_e，v_p，v_q，向心加速度分别为a_e，a_p，a_q，则（ ）
A．v_e＞v_p＞v_q
B．v_e＜v_q＜v_p
C．v_e＞a_p＞v_q
D．a_e＜a_q＜v_p

33. 难度：中等

有a、b，c，d四颗地球卫星，a在地球赤道上未发射，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有（ ）

A．a的向心加速度等于重力加速度g
B．c在4h内转过的圆心角是
C．b在相同时间内转过的弧长最长
D．d的运动周期有可能是20h

34. 难度：中等

地球“空间站”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运行，其离地高度为同步卫星离地高度的十分之一，且运行方向与地球自转方向一致．关于该“空间站”说法正确的有（ ）
A．运行的加速度一定等于其所在高度处的重力加速度
B．运行的速度等于同步卫星运行速度的倍
C．站在地球赤道上的人观察到它向东运动
D．在“空间站”工作的宇航员因受到平衡力而在其中悬浮或静止

35. 难度：中等

如图所示a是地球赤道上的一点，t=0时刻在a的正上空有b、c、d三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向（顺时针转动）相同，其中c是地球同步卫星．设卫星b绕地球运行的周期为T，则在t=时刻这些卫星相对a的位置最接近实际的是（ ）
A．
B．
C．
D．

36. 难度：中等

将月球、地球同步卫星及静止在赤道上的物体三者进行比较，下列说法正确的是（ ）
A．三者都只受万有引力的作用，万有引力提供向心力
B．月球绕地运行的向心加速度等于地球同步卫星的向心加速度
C．地球同步卫星与静止在赤道上物体的角速度相同
D．地球同步卫星相对地心的线速度与静止在赤道上物体相对地心的线速度大小相等

37. 难度：中等

2012年7月，一个国际研究小组借助于智利的甚大望远镜，观测到了一组双星系统，它们绕两者连线上的某点O做匀速圆周运动，如图所示．此双星系统中体积较小成员能“吸食”另一颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（ ）

A．它们做圆周运动的万有引力保持不变
B．它们做圆周运动的角速度不断变大
C．体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大
D．体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小

38. 难度：中等

宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统．其中有一种三星系统如图所示，三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上，三角形边长为R．忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，引力常量为G．则（ ）

A．每颗星做圆周运动的线速度为
B．每颗星做圆周运动的角速度为
C．每颗星做圆周运动的周期为2
D．每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关

39. 难度：中等

宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m的小星体和一个质量为M的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为r．关于该三星系统的说法中正确的是（ ）
A．在稳定运行的情况下，大星体提供两小星体做圆周运动的向心力
B．在稳定运行的情况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧
C．小星体运行的周期为T=
D．大星体运行的周期为T=

40. 难度：中等

2011年8月12日，我国在西昌卫星发射中心，将巴基斯坦通信卫星1R（Paksat-1R）成功送入地球同步轨道，发射任务获得圆满成功．关于成功定点后的“1R”卫星，下列说法正确的是（ ）
A．运行速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度
B．离地面的高度一定，相对地面保持静止
C．绕地球运动的周期比月球绕地球运行的周期大
D．向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等

41. 难度：中等

某人在一星球上以速度v竖直上抛一物体，经t秒钟后物体落回手中，已知星球半径为R，那么使物体不再落回星球表面，物体抛出时的速度至少为（ ）
A．
B．
C．
D．

42. 难度：中等

使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v₂与第一宇宙速度v₁的关系是v₁．已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的．不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为（ ）
A．
B．
C．
D．

43. 难度：中等

已知地球的半径为6.4×10⁶ m，地球自转的角速度为7.29×10^-5 rad/s，地面的重力加速度为9.8m/s²，在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×10³ m/s，第三宇宙速度为16.7×10³ m/s，月球到地球中心的距离为3.84×10⁸ m．假设地球上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将（ ）
A．落向地面
B．成为地球的同步“苹果卫星”
C．成为地球的“苹果月亮”
D．飞向茫茫宇宙

44. 难度：中等

2011年中俄将联合实施探测火星活动计划，由中国负责研制的“萤火一号”火星探测器将与俄罗斯研制的“福布斯-土壤”火星探测器一起由俄罗斯“天顶”运载火箭发射前往火星．已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的．下列关于火星探测器的说法正确的是（ ）

A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可
B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以
C．发射速度应大于第二宇宙速度、可以小于第三宇宙速度
D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的0.5倍

45. 难度：中等

小型登月器连接在航天站上，一起绕月球做圆周运动，其轨道半径为月球半径的3倍，某时刻，航天站使登月器减速分离，登月器沿如图所示的椭圆轨道登月，在月球表面逗留一段时间完成科考工作后，经快速启动仍沿原椭圆轨道返回，当第一次回到分离点时恰与航天站对接，登月器快速启动时间可以忽略不计，整个过程中航天站保持原轨道绕月运行．已知月球表面的重力加速度为g，月球半径为R，不考虑月球自转的影响，则登月器可以在月球上停留的最短时间约为（ ）

A．4.7π
B．3.6π
C．1.7π
D．1.4π

46. 难度：中等

2011年11月3日1时43分，中国自行研制的神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器在距地球343公里的轨道实现自动对接，为建设空间站迈出关键一步．若神舟八号飞船与天宫一号的质量相同，环绕地球运行均可视为匀速圆周运动，运行轨道如图所示，则（ ）

A．天宫一号运行时向心加速度比神舟八号小
B．天宫一号运行的周期比神舟八号小
C．天宫一号运行时机械能比神舟八号小
D．神舟八号要实现与天宫一号的对接需点火加速

47. 难度：中等

2011年11月3日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器完成首次对接．对接过程如下：“神舟八号”飞船经变轨，从初始轨道转移到330km的近圆轨道，在距“天宫一号”52km处开始进行自主引导对接阶段．在接下的过程中，“神舟八号”飞过预设的三个停泊点，以便调整飞行姿态．下面说法正确的是（ ）
A．“神舟八号”与“天宫一号”是在同一轨道上相距52 km处开始自主引导
B．“神舟八号”在停泊点对地绕行速度为零
C．“神舟八号”从初始轨道到330 km的近圆轨道的过程中重力势能增加
D．“神舟八号”在初始轨道的运行周期比“天宫一号”的运行周期大

48. 难度：中等

“嫦娥二号”探月卫星于2010年10月1日18时59分在西昌卫星中心发射升空，沿地月转移轨道直奔月球，6日在距月球表面100km的近月点P处，第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道I绕月飞行．这次减速只有一次机会，如果“刹车”力度不够，卫星会飞出月球的引力范围，不被月球捕获，从而不能环绕月球运动．如果刹车力度过大，卫星就可能撞上月球，其后果同样不堪设想．之后卫星在P点又经过两次“刹车制动”，最后在距月球表面100km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动，其整个过程的运动轨迹如图所示．下列说法中正确的是（ ）

A．实施第一次“刹车”的过程，将使“嫦娥二号”损失的动能转化为势能，转化过程中机械能守恒
B．第一次“刹车制动”如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功
C．因经多次“刹车”，故卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道I上长
D．卫星在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度小于沿轨道I运动到P点时的加速度

49. 难度：中等

在完成各项既定任务后，“神舟九号”飞船于2012年6月29日10时许返回地面，主着陆场位于内蒙古四子王旗地区．如图所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的一点，M为轨道Ⅰ上的另一点，关于“神舟九号”的运动，下列说法中正确的有（ ）

A．飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于经过Q的速度
B．飞船在轨道Ⅱ上经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过M的速度
C．飞船在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．飞船在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过M的加速度

50. 难度：中等

要使卫星从如图所示的圆形轨道1通过椭圆轨道2转移到同步轨道3，需要两次短时间开动火箭对卫星加速，加速的位置应是图中的（ ）
A．P点
B．Q点
C．R点
D．S点

51. 难度：中等

如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则（ ）

A．该卫星在P点的速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s
B．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/s
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进人轨道Ⅱ

52. 难度：中等

2007年10月24日18时，我国成功发射了“嫦娥一号”探月卫星，卫星经过八次点火变轨后，绕月球做匀速圆周运动．图中所示为探月卫星运行轨迹的示意图（图中1、2、3、4、…、8为卫星运行中的八次点火位置），则下述说法正确的是（ ）

A．卫星第2、3、4次点火都在绕地球运行轨道的近地点，此时所受的向心加速度相同
B．卫星沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，加速度逐渐增大，速度逐渐减小
C．卫星沿椭圆轨道由近地点向远地点运动的过程中，机械能守恒
D．为了使“嫦娥一号”达到探月目的，在地球上的发射速度必须大于11.2 km/s

二、解答题

53. 难度：中等

中国赴南极考察船“雪龙”号，从上海港口出发一路向南，经赤道到达南极．某同学设想在考察船“雪龙”号上做一些简单的实验，来探究地球的平均密度：当“雪龙”号停泊在赤道时，用弹簧秤测量一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₁；当“雪龙”号到达南极后，仍用弹簧秤测量同一个钩码的重力，记下弹簧秤的读数为F₂．设地球的自转周期为T，不考虑地球两极与赤道的半径差异，请根据探索实验的设想，写出地球平均密度的表达式．（已知引力常量为G）

54. 难度：中等

人们通过对月相的观测发现，当月球恰好是上弦月时，如图甲所示，人们的视线方向与太阳光照射月球的方向正好是垂直的，测出地球与太阳的连线和地球与月球的连线之间的夹角为θ．当月球正好是满月时，如图乙所示，太阳、地球、月球大致在一条直线上且地球在太阳和月球之间，这时人们看到的月球和在白天看到的太阳一样大（从物体两端引出的光线在人眼光心处所成的夹角叫做视角，物体在视网膜上所成像的大小决定于视角）．已知嫦娥飞船贴近月球表面做匀速圆周运动的周期为T，月球表面的重力加速度为g_月，试估算太阳的半径．

55. 难度：中等

两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1：3，两行星半径之比为3：1，则：
（1）两行星密度之比为多少？
（2）两行星表面处重力加速度之比为多少？

56. 难度：中等

已知万有引力常量为G，地球半径为R，同步卫星距地面的高度为h，地球的自转周期T，地球表面的重力加速度g．某同学根据以上条件，提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法：地球赤道表面的物体随地球作圆周运动，由牛顿运动定律有又因为地球上的物体的重力约等于万有引力，有由以上两式得：
（1）请判断上面的结果是否正确，并说明理由．如不正确，请给出正确的解法和结果．
（2）由以上已知条件还可以估算出哪些物理量？（请估算两个物理量，并写出估算过程）．

57. 难度：中等

如图所示，A是地球的同步卫星．另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为h．已知地球半径为R，地球自转角速度为ω_o，地球表面的重力加速度为g，O为地球中心．
（1）求卫星B的运行周期．
（2）如卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近（O、B、A在同一直线上），则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？

58. 难度：中等

已知地球半径为R，一个静止在赤道上空的热气球（不计气球离地高度）绕地心运动的角速度为ω，一颗人造地球卫星的圆形轨道距地面高度为h，地球质量、热气球质量和人造地球卫星和质量分别用M、m和m₁表示，M、m、m₁及引力常量G为未知量，根据上述条件，有位同学列出经下一两个式子：对热气球有，对人造地球卫星有．该同学利用上面两个式子解出了人造地球卫星绕地球运行的角速度ω．你认为这个同学的解法是否正确？若认为正确，请算出结果，若认为不正确，请说明理由，并补充一个条件后，再求出ω（要求分三次补充不同的条件求解）．

59. 难度：中等

宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用．已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为a的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其运动周期为T₁；另一种形式是有三颗星位于边长为a的等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，其运动周期为T₂，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动．试求两种形式下，星体运动的周期之比．

60. 难度：中等

如图所示，双星系统中的星球A、B都可视为质点，A、B绕两者连线上的O点做匀速圆周运动，A、B之间距离不变，引力常量为G，观测到A的速率为v、运行周期为T，A、B的质量分别为m_A、m_B．
（1）求B的周期和速率．
（2）A受B的引力F_A可等效为位于O点处质量为m′的星体对它的引力，试求m′．（用m_A、m_B表示）（ ）

61. 难度：中等

如图，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L．已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧．引力常数为G．
（1）求两星球做圆周运动的周期．
（2）在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T₁．但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周T₂．已知地球和月球的质量分别为5.98×10²⁴kg 和 7.35×10²²kg．求T₂与T₁两者平方之比．（结果保留3位小数）

62. 难度：中等

2011年11月3日，神舟八号宇宙飞船与天宫一号成功对接．在发射时，神舟八号宇宙飞船首先要发射到离地面很近的圆轨道，然后经过多次变轨后，最终与在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行的天宫一号完成对接，之后，整体保持在距地面高度仍为h的圆形轨道上绕地球继续运行．已知地球半径为R，地面附近的重力加速度为g．求：
（1）地球的第一宇宙速度；
（2）神舟八号宇宙飞船在近地圆轨道运行的速度与对接后整体的运行速度之比．