高考必备09 万有引力与航天(1)-2021年高三物理重点模型训练(解析版)

高考物理万有引力与航天解题技巧及经典题型及练习题( 含答案 ) 含分析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1． 如下图，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 点做匀速圆周运动，星球A 和B 二者中心之间距离为L ．已知A 、B 的中心和O 三点一直共线，A 和B 分别在 O 的双侧，引力常量为G ．求：(1)A 星球做圆周运动的半径R 和B 星球做圆周运动的半径r ；(2)两星球做圆周运动的周期．M L, r= m L,（ 2） 2πL 3【答案】 （1） R=m Mm MG M m【分析】（1）令 A 星的轨道半径为R ， B 星的轨道半径为 r ，则由题意有 L r R两星做圆周运动时的向心力由万有引力供给，则有：GmM 4 2 4 2L 2mR2Mr2TT 可得R＝M，又由于 LR rrm因此能够解得： M L , rm L ；RMmMm（2）依据（ 1）能够获得 ： GmM4 2 4 2ML 2m2 Rm2MLTTm4 2L32L 3则： Tm GG m MM点睛：该题属于双星问题，要注意的是它们两颗星的轨道半径的和等于它们之间的距离，不可以把它们的距离当作轨道半径 ．2．“天宫一号 ”是我国自主研发的目标飞翔器，是中国空间实验室的雏形．2013年 6 月，“神舟十号 ”与 “天宫一号 ”成功对接， 6 月 20 日 3 位航天员为全国中学生上了一节生动的物 理课．已知 “天宫一号 ”飞翔器运转周期 T ，地球半径为 R ，地球表面的重力加快度为g ， “天宫一号 ”围绕地球做匀速圆周运动，万有引力常量为 G ．求：(1)地球的密度；(2)地球的第一宇宙速度v ；(3) 天“宫一号 ”距离地球表面的高度．【答案】 (1)3g (2) vgR (3) h3gT 2 R 2 R4 GR42【分析】（1）在地球表面重力与万有引力相等：GMmmg ，R 2M M 地球密度：V4 R 33解得：3g4 GR（2）第一宇宙速度是近地卫星运转的速度，mgmvgRv 2R（3）天宫一号的轨道半径 r Rh ，Mmm R h42据万有引力供给圆周运动向心力有：G 22，R hT解得： h3gT 2 R 2 R243． 地球同步卫星，在通信、导航等方面起到重要作用。

备战2021新高考物理-重点专题-万有引力与航天（一）一、单选题1.下列说法正确的是（）A.宇航员太空行走时，与飞船之间连有一根细绳，这样使宇航员处于平衡状态B.在探究太阳对行星的引力规律时，我们引用了公式，这个关系式是开普勒第三定律，是可以在实验室中得到验证的C.引力常量G是由实验测量得到，而不是理论推导出的D.所有地球同步卫星所受的万有引力大小都相同2.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圆周运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如下图所示，则有（）A.a受到的向心力等于重力B.c在6h内转过的圆心角是C.四颗卫星中在相同时间内b转过的弧长最长D.四颗卫星中在相同时间内d转过的弧长最长3.2019年9月23日，中国西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第47、48颗北斗导航卫星．两颗卫星均属于中圆地球轨道卫星，轨道半径为m，是目前在建的中国北斗三号系统的组网卫星．已知地球同步卫星轨道半径为m，则第48颗北斗卫星与地球同步卫星相比（）A.动能较大B.周期较大C.向心力较大D.向心加速度较大4.“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。

发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道I，然后通过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道III。

假设卫星经过两次点火后由近地轨道到达同步圆轨道，简化变轨过程如图所示。

卫星在轨道I、轨道III上的运动均可视为匀速圆周运动。

卫星在轨道I、II、III上正常运行时，下列说法正确的是（）A.飞船在轨道I上经过P点的加速度大于它在轨道II上经过P点的加速度B.飞船在轨道I上经过P点的加速度小于它在轨道II上经过P点的加速度C.飞船在轨道II上经过Q点的速度大于它在轨道III上经过Q点的速度D.飞船在轨道II上经过Q点的速度小于它在轨道III上经过Q点的速度5.某行星沿椭圆轨道绕太阳运动，近日点离太阳的距离为a，远日点离太阳的距离为b，行星在近日点的速率为υa，在远日点的速率为υb，则（）A.υa＞υbB.υa=υbC.υa＜υbD.无法确定6.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a l，地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r，向心加速度为a2．已知万有引力常量为G，地球半径为R，地球赤道表面的重力加速度为g．下列说法正确的是（）A.地球质量M=B.地球质量M=C.a l、a2、g的关系是g＞a2＞a1D.加速度之比=7.宇宙中组成双星系统的甲乙两颗恒星的质量分别为m、km，甲绕两恒星连线上一点做圆周运动的半径为r，根据宇宙大爆炸理论，两恒星间的距离会缓慢增大，若干年后，甲做圆周运动的半径增大为nr，设甲乙两恒星的质量保持不变，引力常量为G，则若干年后说法错误的是（）A.恒星甲做圆周运动的向心力为B.恒星甲做圆周运动周期变大C.恒星乙所圆周运动的半径为D.恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度为倍8.我国在近期发射的“神州十一号”和“天宫二号”在对接前，“天宫二号”的运行轨道高度为393km，“神州十一号”的运行轨道高度约为343km．它们的运行轨道均视为圆周，则（）A.“天宫二号”比“神州十一号”速度大 B.“天宫二号”比“神州十一号”角速度大C.“天宫二号”比“神州十一号”加速度大D.“天宫二号”比“神州十一号”周期长9.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（）A.第一宇宙速度大小为7.9km/sB.第一宇宙速度大小为11.2km/sC.第一宇宙速度是最大发射速度D.第一宇宙速度是最小运行速度10.火星是太阳系中与地球最为类似的行星，人类对火星生命的研究在2015年因“火星表面存在流动的液态水”的发现而取得了重要进展．若火星可视为均匀球体，其表面的重力加速度为，半径为，自转周期为，引力常量为，则下列说法正确的是（）A.火星的平均密度为B.火星的同步卫星距火星表面的高度为C.火星的第一宇宙速度为D.火星的同步卫星运行的角速度为二、多选题11.一行星绕恒星作圆周运动由天文观测可得，其运动周期为T,速度为v,引力常量为G,则下列结论正确的有（）A.恒星的质量为B.行星运动的轨道半径为C.行星的质量为D.行星运动的加速度为12.2019年3月10日0时28分，“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将“中星6C”卫星送入太空．“中星”是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，可提供高质量的话音、数据、广播电视传输业务，服务寿命15年．已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，地球自转周期为T，关于该卫星的发射和运行，下列说法正确的是（）A.该卫星发射升空过程中，可能处于超重状态B.该卫星可能处于北京上空C.该卫星绕地球运行的线速度可能大于第一宇宙速度D.该卫星运行轨道距离地面的高度为13.如图所示，地球质量为M，绕太阳做匀速圆周运动，半径为R．有一质量为m的飞船，由静止开始从P点在恒力F的作用下，沿PD方向做匀加速直线运动，一年后在D点飞船掠过地球上空，再过三个月，又在Q处掠过地球上空．根据以上条件可以得出（）A.DQ的距离为RB.PD的距离为RC.地球与太阳的万有引力的大小D.地球与太阳的万有引力的大小14.我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。

万有引力定律与航天【原卷】1．据2021年2月10日的央视新闻报道，中国科学院国家授时中心表示：地球自转加快，一天已不足24小时！如果地球质量M 、半径R 不变，仅自转加快，地球同步卫星若要继续保持与地球同步，则其（ ）A ．轨道半径必须减小B ．角速度必须减小C ．运行速率必须减小D ．向心加速度一定减小2．中国首个火星探测器“天问一号”，已于2021年2月10。

日成功环绕火星运动。

若火星和地球可认为在同一平面内绕太阳同方向做圆周运动，运行过程中火星与地球最近时相距R o 、最远时相距5R 。

，则两者从相距最近到相距最远需经过的最短时间约为（ ）A ．365天B ．400天C ．670天D ．800天3．2021年1月，“天通一号”03星发射成功。

发射过程简化为如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P 、Q 是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。

轨道1、2相切于P 点，轨道2、3相交于M 、N 两点。

忽略卫星质量变化。

（ ）A ．卫星在三个轨道上的周期321T T T >>B ．由轨道1变至轨道2，卫星在P 点向前喷气C ．卫星在三个轨道上机械能321E E E =>D ．轨道1在Q 点的线速度小于轨道3的线速度4．金星与地球半径接近，金星的质量约为地球质量的45，地球和金星各自的卫星公转半径的倒数1r与公转速度的平方2v 的关系图像如图所示，下列判断正确的是（ ）A ．金星的第一宇宙速度较小B ．取相同公转速度，金星的卫星的周期较大C ．图线a 表示的是地球，图线b 表示的是金星D ．取相同公转半径，金星的卫星向心加速度较大5．2021年2月24日10时22分，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将遥感三十一号03组卫星发射升空，卫星进入预定圆形轨道。

如图所示为该卫星绕地球运行示意图，测得卫星在t 时间内沿逆时针从P 点运动到Q 点，这段圆弧所对的圆心角为θ。

高中物理万有引力与航天题20套(带答案)含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．一宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上沿竖直方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落回抛出点，已知该星球半径为R ，引力常量为G ，求： (1)该星球表面的重力加速度； (2)该星球的密度；(3)该星球的“第一宇宙速度”． 【答案】(1)02v g t = (2) 032πv RGt ρ=(3)02v Rv t= 【解析】(1) 根据竖直上抛运动规律可知，小球上抛运动时间02v t g= 可得星球表面重力加速度：02v g t=． (2)星球表面的小球所受重力等于星球对小球的吸引力，则有：2GMmmg R =得：2202v R gR M G Gt ==因为343R V π=则有：032πv M V RGtρ== (3)重力提供向心力，故2v mg m R=该星球的第一宇宙速度02v Rv gR t==【点睛】本题主要抓住在星球表面重力与万有引力相等和万有引力提供圆周运动向心力，掌握竖直上抛运动规律是正确解题的关键．2．一艘宇宙飞船绕着某行星作匀速圆周运动，已知运动的轨道半径为r ，周期为T ，引力常量为G ，行星半径为求： (1)行星的质量M ；(2)行星表面的重力加速度g ； (3)行星的第一宇宙速度v ． 【答案】（1） （2）（3）【解析】【详解】(1)设宇宙飞船的质量为m ，根据万有引力定律求出行星质量 (2)在行星表面求出:(3)在行星表面求出:【点睛】本题关键抓住星球表面重力等于万有引力，人造卫星的万有引力等于向心力．3．宇航员在某星球表面以初速度v 0竖直向上抛出一个物体，物体上升的最大高度为h .已知该星球的半径为R ，且物体只受该星球的引力作用.求： (1)该星球表面的重力加速度；(2)从这个星球上发射卫星的第一宇宙速度.【答案】(1)202v h(2) 02v R h【解析】本题考查竖直上抛运动和星球第一宇宙速度的计算．(1) 设该星球表面的重力加速度为g ′，物体做竖直上抛运动，则202v g h ='解得，该星球表面的重力加速度202v g h'=(2) 卫星贴近星球表面运行，则2v mg m R'=解得：星球上发射卫星的第一宇宙速度02R v g R v h=='4．我国预计于2022年建成自己的空间站。

高考物理万有引力与航天专题最新模拟题精练专题09.卫星的发射和回收一．选择题1.（2022江西南昌三模）2021年10月15日，伴随着“三、二、一”的倒计时，“神舟十三号”在“长征二号”运载火箭的推动下顺利进入太空，“神舟十三号”航天员翟志刚、王亚平和叶光富也将开始为期6个月的“太空旅行”。

如图所示为“长征二号”运载火箭，下列关于它在竖直方向加速起飞过程的说法，正确的是（）A.火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力B.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭升空C.保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后处于失重状态D.火箭喷出的热气流对火箭的作用力大于火箭对热气流的作用力【参考答案】C【名师解析】火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，由牛顿第三定律知航天员对座椅的压力大于自身重力，A错误；火箭受到重力、空气阻力以及内部燃料喷出时的作用力，燃料燃烧向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，B错误；保温泡沫塑料从箭壳上自行脱落后，由于具有竖直向上的速度，所受重力和空气阻力均竖直向下，合外力方向竖直向下，故加速度方向竖直向下，处于失重状态，C正确；火箭喷出的热气流对火箭的作用力与火箭对热气流的作用力是作用力和反作用力，二者等大反向，D错误；2.（2022山东青岛二模）神舟十三号载人飞船返回舱首次采用快速返回模式，于2022年4月16日9时56分在东风着陆场成功着陆。

返回的大致过程如下：0时44分飞船沿径向与空间站天和核心舱成功分离，分离后空间站仍沿原轨道飞行，飞船下降到空间站下方200m处的过渡轨道并进行调姿，由径向飞行改为横向飞行。

绕行5圈后，经过制动减速、自由滑行、再入大气层、着陆返回四个阶段，如图为该过程的示意图。

下列说法正确的是（）A.分离后空间站运行速度变小B.飞船在过渡轨道的速度大于第一宇宙速度C.飞船沿径向与空间站分离后在重力作用下运动到过渡轨道D.与空间站分离后，返回舱进入大气层之前机械能减少【参考答案】D【名师解析】空间站沿着原来的轨道运行，轨道半径不变，根据22Mm v G m r r =，可得2GM v r =分离后空间站运行速度不变，故A 错误；B ．根据2GM v r=B 错误；飞船沿径向与空间站分离后，是因为飞船点火减速，飞船做向心运动从而到达过渡轨道，故C 错误；与空间站分离后，返回舱进入大气层之前，飞船经过多次减速，除了万有引力之外的其他力做负功，机械能减少，故D 正确。

高考物理最新力学知识点之万有引力与航天专项训练及解析答案一、选择题1．“北斗”卫星导航定位系统由5颗同步卫星和30颗非静止轨道卫星组成。

则（）A．5颗同步卫星中质量小的卫星的高度比质量大的卫星的高度要低B．5颗同步卫星的周期小于轨道在地球表面附近的卫星的周期C．5颗同步卫星离地面的高度都相同D．5颗同步卫星运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间2．关于做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法中正确的是（）A．半径越大，周期越大B．半径越大，周期越小C．所有卫星的周期都相同，与半径无关D．所有卫星的周期都不同，与半径无关3．由于地球的自转，使得静止在地面的物体绕地轴做匀速圆周运动．对于这些做匀速圆周运动的物体，以下说法正确的是（）A．向心力指向地心B．速度等于第一宇宙速度C．加速度等于重力加速度D．周期与地球自转的周期相等4．“太空涂鸦”技术就是使低轨运行的攻击卫星在接近高轨侦查卫星时，准确计算轨道向其发射“漆雾”弹，并在临近侦查卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦查卫星，喷散后强力吸附在侦查卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。

下列说法正确的是()A．攻击卫星在轨运行速率大于7.9 km/sB．攻击卫星进攻前的速度比侦查卫星的速度小C．攻击卫星完成“太空涂鸦”后应减速才能返回低轨道上D．若攻击卫星周期已知，结合万有引力常量就可计算出地球质量5．2019年春节期间上映的国产科幻电影《流浪地球》，获得了口碑和票房双丰收。

影片中人类为了防止地球被膨胀后的太阳吞噬，利用巨型发动机使地球公转轨道的半径越来越大，逐渐飞离太阳系，在飞离太阳系的之前，下列说法正确的是（）A．地球角速度越来越大B．地球线速度越来越大C．地球向心加速度越来越大D．地球公转周期越来越大6．中国志愿者王跃参与人类历史上第一次全过程模拟从地球往返火星的试验“火星－500．假设将来人类一艘飞船从火星返回地球时，经历如图所示的变轨过程，则下列说法不正确的是（）A．飞船在轨道Ⅱ上运动时，在P点的速度大于在Q点的速度B．飞船在轨道Ⅰ上运动时，在P点的速度大于在轨道Ⅱ上运动时在P点的速度C．飞船在轨道Ⅰ上运动到P点时的加速度等于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，测出飞船在轨道Ⅰ上运动的周期，就可以推知火星的密度7．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的：（）A．周期变大B．速率变大C．动能变大D．向心加速度变大8．设地球表面的重力加速度为0g，物体在距离地球表面3(R R是地球的半径)处，由于地球的作用而产生的加速度为g，则gg为()A．1B．19C．14D．1169．研究火星是人类探索向火星移民的一个重要步骤。

高考物理力学知识点之万有引力与航天分类汇编含答案解析(1)一、选择题1．一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上．已知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为A．124π3Gρ⎛⎫⎪⎝⎭B．1234πGρ⎛⎫⎪⎝⎭C．12πGρ⎛⎫⎪⎝⎭D．123πGρ⎛⎫⎪⎝⎭2．2015年7月25日，我国发射的新一代北斗导航卫星，全部使用国产微处理器芯片（CPU），圆了航天人的“中国芯”之梦，该卫星在圆形轨道运行速度v满足（）A．v＜7.9 km/sB．7.9 km/s＜v＜11.2 km/sC．11.2 km/s＜v＜16.7 km/sD．v＞16.7 km/s3．太空——110轨道康复者”可以对卫星在太空中补充能源，使卫星的寿命延长10年或更长。

假设“轨道康复者”正在地球赤道平面内的圆周轨道上运动，且轨道半径为地球同步卫星的15，且运行方向与地球自转方向相同。

下列说法正确的是A．“轨道康复者”运行的重力加速度等于其所在轨道处的向心加速度B．“轨道康复者”运行的速度等于同步卫星运行速度的5倍C．站在地球赤道上的人观察到“轨道康复者”向西运动D．“轨道康复者”可以从高轨道加速从而对低轨道上的卫星进行拯救4．因“光纤之父”高锟的杰出贡献，早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。

假设高锟星为均匀的球体，其质量为地球质量的1k倍，半径为地球半径的1q倍，则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的（）A．qk倍B．kq倍C．2qk倍D．2kq倍5．“太空涂鸦”技术就是使低轨运行的攻击卫星在接近高轨侦查卫星时，准确计算轨道向其发射“漆雾”弹，并在临近侦查卫星时，压爆弹囊，让“漆雾”散开并喷向侦查卫星，喷散后强力吸附在侦查卫星的侦察镜头、太阳能板、电子侦察传感器等关键设备上，使之暂时失效。

高中物理《万有引力与航天》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：_________一、单选题1．如图所示，两球间的距离为r ，两球的质量分布均匀，质量大小分别为m 1、m 2，半径大小分别为r 1、r 2，则两球间的万有引力大小为（ ）A ．122m m Gr B ．2212221m m G r r r ＋＋C ．12212()m m G r r +D ．12212()m m Gr r r ++2．2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功软着陆。

用h 表示着陆器与火星表面的距离，用F 表示它所受的火星引力大小，则在着陆器从火星上空向火星表面软着陆的过程中，能够描述F 随h 变化关系的大致图像是（ ）A ．B ．C ．D ．3．发现万有引力定律和测出引力常量的科学家分别是（ ） A ．牛顿、卡文迪许 B ．开普勒、卡文迪许 C ．开普勒、库仑D ．牛顿、库仑4．经典力学有一定的局限性。

当物体以下列速度运动时，经典力学不再适用的是（ ） A ．32.910m/s -⨯ B ．02.910m/s ⨯ C ．42.910m/s ⨯ D ．82.910m/s ⨯5．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b 在近地轨道做匀速圆周运动，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所示。

关于这四颗卫星，下列说法正确的是（ ）A ．a 的向心加速度等于重力加速度g B ．c 在4 h 内转过的圆心角是6C ．在相同时间内，这四颗卫星中b 转过的弧长最长D ．d 做圆周运动的周期有可能是20小时6．2019年10月28日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。

已知日地距离为0R ，天王星和地球的公转周期分别为T 和0T ，则天王星与太阳的距离为（ ）A 0B 0C 0D 07．如图所示，两颗人造卫星绕地球逆时针运动，卫星1、卫星2分别沿圆轨道、椭圆轨道运动，圆的半径与椭圆的半长轴相等，两轨道相交于A 、B 两点，某时刻两卫星与地球在同一直线上，如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．两卫星在图示位置的速度v 1<v 2B ．两卫星在A 处的加速度大小不相等C ．两颗卫星可能在A 或B 点处相遇D ．两卫星永远不可能相遇8．我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。

（4）万有引力与航天——2021年高考物理真题模拟试题专项汇编1. 【2021年全国乙卷，18】科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。

科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为1000 AU （太阳到地球的距离为1 AU ）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。

这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。

若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M ，可以推测出该黑洞质量约为( )A.4410M ⨯B.6410M ⨯C.8410M ⨯D.10410M ⨯2. 【2021年全国甲卷，18】2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为51.810s ⨯的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为52.810m ⨯。

已知火星半径约为63.410m ⨯，火星表面处自由落体的加速度大小约为23.7m /s ，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为( )A.5610m ⨯B.6610m ⨯C.7610m ⨯D.8610m ⨯3. 【2021年山东卷，5】从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际的跨越.已知火星质量约为月球的9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球车的2倍.在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程.悬停时，“祝融”与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为( )A.9:1B.9:2C.36:1D.72:14. 【2021年山东卷，8】迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行.系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示.在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为r .导体绳所受的安培力克服大小为f 的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上.已知卫生离地平均高度为H ，导体绳长为()L LH ，地球半径为R ，质量为M ，轨道处磁感应强度大小为B ，方向垂直于赤道平面.忽略地球自转的影响.据此可得，电池电动势为( )A.GM frBLR H BL+ B.GM frBLR H BL+ C.GM BLR H frBL+ D.GM R H frBL+ 5. 【2021年广东卷，2】2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行。

高考物理万有引力与航天常见题型及答题技巧及练习题(含答案)含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．“嫦娥一号”的成功发射，为实现中华民族几千年的奔月梦想迈出了重要的一步．已知“嫦娥一号”绕月飞行轨道近似为圆形，距月球表面高度为H ，飞行周期为T ，月球的半径为R ，引力常量为G ．求：(1) “嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小； (2)月球的质量；(3)若发射一颗绕月球表面做匀速圆周运动的飞船，则其绕月运行的线速度应为多大． 【答案】（1）()2R H Tπ+（2）()3224R H GT π+（3）()2R H R HTRπ++ 【解析】（1）“嫦娥一号”绕月飞行时的线速度大小12π()R H v T+=． （2）设月球质量为M ．“嫦娥一号”的质量为m ．根据牛二定律得2224π()()R H MmG m R H T +=+解得2324π()R H M GT +=． （3）设绕月飞船运行的线速度为V ，飞船质量为0m ，则2002Mm V G m RR =又2324π()R H M GT +=． 联立得()2πR H R HV TR++=2．如图所示，宇航员站在某质量分布均匀的星球表面一斜坡上P 点沿水平方向以初速度v 0抛出一个小球，测得小球经时间t 落到斜坡上另一点Q ，斜面的倾角为α，已知该星球半径为R ，万有引力常量为G ，求：（1）该星球表面的重力加速度； （2）该星球的密度；（3）该星球的第一宇宙速度v ；（4）人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动的最小周期T ． 【答案】(1)02tan v t α；(2)03tan 2v GRt απ；；(4)2【解析】 【分析】 【详解】(1) 小球落在斜面上，根据平抛运动的规律可得：20012tan α2gt y gt x v t v ===解得该星球表面的重力加速度：02tan αv g t=(2)物体绕星球表面做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，则有：2GMmmg R= 则该星球的质量：GgR M 2= 该星球的密度：33tan α34423v M gGR GRt R ρπππ===(3)根据万有引力提供向心力得：22Mm v G m R R= 该星球的第一宙速度为：v ===(4)人造卫星绕该星球表面做匀速圆周运动时，运行周期最小，则有:2RT vπ=所以：22T π==点睛：处理平抛运动的思路就是分解．重力加速度g 是天体运动研究和天体表面宏观物体运动研究联系的物理量．3．我国首个月球探测计划“嫦娥工程”将分三个阶段实施，大约用十年左右时间完成，这极大地提高了同学们对月球的关注程度．以下是某同学就有关月球的知识设计的两个问题，请你解答：（1）若已知地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，月球绕地球运动的周期为T ，且把月球绕地球的运动近似看做是匀速圆周运动．试求出月球绕地球运动的轨道半径． （2）若某位宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球某水平表面上方h 高处以速度v 0水平抛出一个小球，小球落回到月球表面的水平距离为s ．已知月球半径为R 月，万有引力常量为G ．试求出月球的质量M 月．【答案】(1)r =22022=R h M Gs 月月 【解析】本题考查天体运动，万有引力公式的应用，根据自由落体求出月球表面重力加速度再由黄金代换式求解4．假设在月球上的“玉兔号”探测器，以初速度v 0竖直向上抛出一个小球，经过时间t 小球落回抛出点，已知月球半径为R ，引力常数为G ． (1)求月球的密度．(2)若将该小球水平抛出后，小球永不落回月面，则抛出的初速度至少为多大？【答案】（1）032v GRt π （2【解析】 【详解】(1)由匀变速直线运动规律：02gtv = 所以月球表面的重力加速度02v g t=由月球表面，万有引力等于重力得2GMmmg R = GgR M 2= 月球的密度03=2v M V GRtρπ= (2)由月球表面，万有引力等于重力提供向心力：2v mg m R=可得：v =5．利用万有引力定律可以测量天体的质量． （1）测地球的质量英国物理学家卡文迪许，在实验室里巧妙地利用扭秤装置，比较精确地测量出了引力常量的数值，他把自己的实验说成是“称量地球的质量”．已知地球表面重力加速度为g ，地球半径为R ，引力常量为G ．若忽略地球自转的影响，求地球的质量． （2）测“双星系统”的总质量所谓“双星系统”，是指在相互间引力的作用下，绕连线上某点O 做匀速圆周运动的两个星球A 和B ，如图所示．已知A 、B 间距离为L ，A 、B 绕O 点运动的周期均为T ，引力常量为G ，求A 、B 的总质量．（3）测月球的质量若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成“双星系统”．已知月球的公转周期为T 1，月球、地球球心间的距离为L 1．你还可以利用（1）、（2）中提供的信息，求月球的质量．【答案】（1）2gR G；（2）2324L GT π；（3）2321214L gR GT G π-． 【解析】 【详解】（1）设地球的质量为M ，地球表面某物体质量为m ，忽略地球自转的影响，则有2Mm G mg R =解得：M =2gR G； （2）设A 的质量为M 1，A 到O 的距离为r 1，设B 的质量为M 2，B 到O 的距离为r 2， 根据万有引力提供向心力公式得：2121122()M M G M r L Tπ=， 2122222()M M GM r L T π=， 又因为L =r 1+r 2解得：231224L M M GTπ+=； （3）设月球质量为M 3，由（2）可知，2313214L M M GT π+=由（1）可知，M =2gR G解得：23213214L gR MGT Gπ=-6．宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内进行了我国首次太空授课．若已知飞船绕地球做匀速圆周运动的周期为T，地球半径为R，地球表面重力加速度g，求：（1）地球的第一宇宙速度v；（2）飞船离地面的高度h．【答案】（1）v gR=（2）22324gR Th Rπ=-【解析】【详解】（1）根据2vmg mR=得地球的第一宇宙速度为：v gR=．（2）根据万有引力提供向心力有：()2224()MmG m R hR h Tπ=++，又2GM gR=，解得：22324gR Th Rπ=-．7．“天宫一号”是我国自主研发的目标飞行器，是中国空间实验室的雏形，2017年6月，“神舟十号”与“太空一号”成功对接．现已知“太空一号”飞行器在轨运行周期为To，运行速度为0v，地球半径为R，引力常量为.G假设“天宫一号”环绕地球做匀速圖周运动，求：()1“天宫号”的轨道高度h．()2地球的质量M．【答案】(1)002v Th Rπ=- (2)3002v TMGπ=【解析】【详解】(1)设“天宫一号”的轨道半径为r，则有：002rv T π=“天宫一号”的轨道高度为：h r R =- 即为：002v T h R π=- (2)对“天宫一号”有：22204Mm G m r r T π=所以有：3002v T M Gπ=【点睛】万有引力应用问题主要从以下两点入手：一是星表面重力与万有引力相等，二是万有引力提供圆周运动向心力．8．宇航员来到某星球表面做了如下实验：将一小钢球以v 0的初速度竖直向上抛出，测得小钢球上升离抛出点的最大高度为h （h 远小于星球半径），该星球为密度均匀的球体，引力常量为G ，求：（1）求该星球表面的重力加速度；（2）若该星球的半径R ，忽略星球的自转，求该星球的密度． 【答案】（1）（2）【解析】（1）根据速度-位移公式得：，得（2）在星球表面附近的重力等于万有引力，有及联立解得星球密度9．在某一星球上，宇航员在距离地面h 高度处以初速度v 0沿水平方向抛出一个小球，小球落到星球表面时与抛出点的水平距离为x ，已知该星球的半径为R ，引力常量为G ，求： (1)该星球表面的重力加速度g ； (2)该星球的质量M ； (3)该星球的第一宇宙速度v 。