【2019-2020】高中物理第六章万有引力与航天习题课1天体运动各物理量与轨道半径的关系教学案新人教版必修2

高中物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点归纳与习题练习(word版可编辑修改)编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理必修二第六章《万有引力与航天》知识点归纳与习题练习(word版可编辑修改)）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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高中物理必修二第六章万有引力与航天 知识点归纳与重点题型总结一、行星的运动1、 开普勒行星运动三大定律①第一定律（轨道定律）:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。

②第二定律(面积定律）:对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积.推论：近日点速度比较快，远日点速度比较慢。

③第三定律（周期定律):所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

即： 其中k 是只与中心天体的质量有关，与做圆周运动的天体的质量无关.推广：对围绕同一中心天体运动的行星或卫星,上式均成立。

K 取决于中心天体的质量例。

有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的周期之比为 。

二、万有引力定律1、万有引力定律的建立①太阳与行星间引力公式 ②月-地检验③卡文迪许的扭秤实验--测定引力常量G 2、万有引力定律①内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量1m 和2m 的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比。

即： ②适用条件(Ⅰ)可看成质点的两物体间，r 为两个物体质心间的距离。

（Ⅱ）质量分布均匀的两球体间，r 为两个球体球心间的距离。

《万有引力与航天》测试题一、选择题（每小题4分，全对得4分，部分对的得2分，有错的得0分，共48分。

）1.第一次通过实验比较准确的测出引力常量的科学家是（ ）A ． 牛顿B ． 伽利略C ．胡克D ． 卡文迪许2.如图1所示a 、b 、c 是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）A ．b 、c 的线速度大小相等，且大于a 的线速度；B ．b 、c 的向心加速度大小相等，且大于a 的向心加速度；C ．c 加速可追上同一轨道上的b ，b 减速可等候同一轨道上的c ；D ．a 卫星由于某种原因，轨道半径变小，其线速度将变大3.宇宙飞船为了要与“和平号“轨道空间站对接，应该：（ ） A.在离地球较低的轨道上加速 B.在离地球较高的轨道上加速C.在与空间站同一高度轨道上加速D.不论什么轨道，只要加速就行4、 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q 点，轨道2、3相切于P 点，如图2所示。

则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（ ）A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率。

B ．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度。

C ．卫星在轨道1上经过Q 点时的速度大于它在轨道2上经过Q 点时的速度。

D ．卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3ba c 地球图1上经过P 点时的加速度5、 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重中，下列说法中正确的是（ ）A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员受的重力正好充当向心力D.宇航员不受任何作用力6.某星球质量为地球质量的9倍，半径为地球半径的一半，在该星球表面从某一高度以10 m/s 的初速度竖直向上抛出一物体，从抛出到落回原地需要的时间为（g 地=10 m/s 2）（ ） A ．1sB ．91s C ．181s D ．361s 7.假如地球自转速度增大，关于物体重力，下列说法正确的是（ ）A 放在赤道地面上的万有引力不变B 放在两极地面上的物体的重力不变C 放在赤道地面上物体的重力减小D 放在两极地面上的物体的重力增加 8、设想把质量为m 的物体放在地球的中心，地球的质量为M ，半径为R ，则物体与地球间的万有引力是（ ）A.零B.无穷大C.2GMm R D.无法确定9.对于质量m 1和质量为m 2的两个物体间的万有引力的表达式122m m F Gr ，下列说法正确的是（ ）和m 2所受引力总是大小相等的 B 当两物体间的距离r 趋于零时，万有引力无穷大 C.当有第三个物体m 3放入之间时，m 1和m 2间的万有引力将增大 D.所受的引力性质可能相同，也可能不同10地球赤道上的重力加速度为g ，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a ，要使赤道上物体“飘” 起来，则地球的转速应为原来转速的（ ）A ga 倍 Bg aa+倍 Cg aa-倍 Dga倍11.关于地球同步通讯卫星，下列说法中正确的是（）A.它一定在赤道上空运行B.各国发射的这种卫星轨道半径都一样C.它运行的线速度一定小于第一宇宙速度D.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速度之间12.由于地球的自转，地球表面上各点均做匀速圆周运动，所以（）A.地球表面各处具有相同大小的线速度B.地球表面各处具有相同大小的角速度C.地球表面各处具有相同大小的向心加速度D.地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心二.填空题（每题6分，共12分。

1 行星的运动记一记行星的运动知识体系2个学说——地心说、日心说3个定律——开普勒第一、二、三定律 辨一辨1.托勒密认为地球是宇宙的中心．(√) 2．哥白尼认为太阳是宇宙的中心．(√) 3．开普勒认为地球绕太阳沿椭圆轨道运动．(√) 4．第谷观察发现所有行星绕太阳做匀速圆周运动．(×) 5．开普勒认为地球离太阳越远时运动得越快．(×) 6．太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动．(×)7．公式a 3T2＝k ，只适用于轨道是椭圆的运动．(×)想一想1.开普勒第一定律和开普勒第三定律的区别是什么？提示：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律．2．开普勒三定律是否只适用行星绕太阳的运动？提示：不是，开普勒三定律同样适用于卫星绕行星的运动，如月球和人造地球卫星绕地球的运动．3．开普勒第三定律中的比例系数k 由什么决定？提示：不同行星的质量不同，轨道半径也不同，但其轨道半长轴的三次方和其公转周期的二次方的比值都相同，显然该比例常数与行星无关，只应由太阳——即中心天体决定．思考感悟：练一练1.[2019·广东省普通高中考试]在经典力学的发展历程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( )A．伽利略创立了“日心说”B．牛顿提出了万有引力定律C．哥白尼提出“地心说”D．开普勒测出了引力常量答案：B2．[2019·浙江省普通高中考试]如图所示，涉及物理学史上的四个重大发现，其中说法正确的是( )A．图甲是伽利略通过多次实验，直接验证了自由落体运动是匀加速直线运动B．图乙是牛顿通过斜面实验，得出物体的运动不需要力维持C．图丙是开普勒得到了行星运动三定律中的其中一条规律D．图丁是库仑提出电荷间的相互作用是通过电场发生的答案：C3．[2019·贵州省普通高中考试]首先对天体做圆周运动产生了怀疑的科学家是( ) A．布鲁诺 B．伽利略C．开普勒 D．第谷答案：A4.[2019·济宁六月月考]如图所示为中国首颗量子科学实验卫星“墨子号”绕地球E 运动的椭圆轨道，地球E 位于椭圆的一个焦点上．轨道上标记了“墨子号”卫星经过相等时间间隔(Δt ＝T /14，T 为运行周期)的位置．如果作用在卫星上的力只有地球E 对卫星的万有引力，则下列说法正确的是( )A ．阴影部分面积S 1>S 2B ．卫星在A 点的速度小于在B 点的速度C ．T 2＝Ca 3，其中C 为常量，a 为椭圆半长轴 D ．T 2＝C ′b 3，其中C ′为常量，b 为椭圆半短轴 答案：C要点一 对开普勒定律的认识1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ) A ．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B ．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处C ．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大D ．离太阳越近的行星运动周期越短解析：不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但有一个共同的焦点，即太阳位置，A 、B 两项均错误；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C 项错误；运动的周期T 与半长轴a 满足a 3T2＝k ，D 项正确．答案：D2．[2019·济南高一检测](多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景，即“日心说”的如下基本论点，这四个基本论点目前看存在缺陷的是( )A ．宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动B ．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动C ．天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落的现象D ．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多解析：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆轨道的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期T 和轨道半长轴a 满足a 3T2＝恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停运动的，A 、B 、C 三项符合题意；与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，故D 项不符合题意．答案：ABC3．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( ) A ．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B ．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C ．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D ．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律解析：开普勒在天文观测数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，并没有找出行星按照这些规律运动的原因，而牛顿在开普勒的行星运动规律的基础上，发现了万有引力定律．答案：B4．关于太阳系中行星运行的轨道，以下说法正确的是( ) A ．所有的行星绕太阳的轨道都是圆 B ．所有的行星绕太阳的轨道都是椭圆C ．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道半长轴是相同的D ．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道半短轴是相同的解析：实际上，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故A 错误，B 正确．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道不同，因此，轨道的半长轴或半短轴并不相同，但轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相同，C 、D 两项错误．答案为B 项．答案：B要点二 开普勒第三定律的应用5.[2019·金昌高一检测]行星的运动可看作匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R 的三次方与周期T 的平方的比值为常量，即R 3T2＝k .下列说法正确的是( )A ．公式R 3T2＝k 只适用于围绕太阳运行的行星B ．围绕同一星球运行的行星或卫星，k 值不相等C ．k 值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系D ．k 值仅由被环绕星球的质量决定解析：公式R 3T2＝k 适用于所有环绕体围绕中心天体的运动，故A 错误．围绕同一星球运行的行星或卫星，k 值相等；围绕不同星球运行的行星或卫星，k 值不相等，故B 错误．常数k 是由中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，故C 错误，D 正确．答案：D6．(多选)对于开普勒第三定律的表达式a 3T2＝k 的理解，正确的是( )A ．k 与a 3成正比 B ．k 与T 2成反比C ．k 值是与a 和T 无关的值D ．k 值与行星自身无关解析：由开普勒第三定律可知，所有围绕同一中心天体运行的行星的半长轴a 的三次方与公转周期T 的二次方的比值都相等，即a 3T2＝k .比值k 只与中心天体有关，与行星及其a 、T无关，故A 、B 两项错误，C 、D 两项正确．答案：CD 7.(多选)如图所示，B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a ，运行周期为T B ；C 为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r ，运行周期为T C .下列说法或关系式中正确的是( )A ．地球位于B 卫星轨道的一个焦点上，位于C 卫星轨道的圆心上 B ．卫星B 和卫星C 运动的速度大小均不变C.a 3T 2B ＝r 3T 2C，该比值的大小仅与地球有关 D.a 3T 2B ≠r 3T 2C，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 解析：由开普勒第一定律可知，选项A 正确．由开普勒第二定律可知，B 卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B 错误．由开普勒第三定律可知，a 3T 2B ＝r 3T 2C＝k ，比值的大小仅与地球有关，C 项正确，D 项错误．答案：AC8．已知两颗行星的质量m 1＝2m 2，公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为( )A.a 1a 2＝12B.a 1a 2＝21C.a 1a 2＝34D.a 1a 2＝134解析：由a 3T 2＝k 知，a 31a 32＝T 21T 22，则a 1a 2＝34，与行星质量无关．答案：C基础达标 1.[2019·福建莆田一中期中考试](多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是( )A ．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不变化的B ．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的C ．一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D ．一个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内解析：根据开普勒第一定律可知，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，A 项错误，B 项正确；一个行星围绕着太阳运动的轨道在某一固定的平面内，C 项正确，D 项错误．答案：BC 2.[2019·江西鹰潭一中期中考试](多选)如图所示，在某颗行星的轨道上有a ，b ，c ，d 四个对称点，若行星运动周期为T ，则该行星( )A ．从a 到b 的运动时间等于从c 到d 的运动时间B ．从d 经a 到b 的运动时间等于从b 经c 到d 的运动时间C ．a 到b 的时间t ab <T 4D ．c 到d 的时间t cd >T4解析：根据开普勒第二定律知行星在近日点速度最大，远日点速度最小．行星由a 到b 运动时的平均速度大于由c 到d 运动时的平均速度，而弧长ab 等于弧长cd ，故A 错误；同理可知B 错误；在整个椭圆轨道上t ab ＝t ad <T 4，t cd ＝t cb >T4，故CD 正确．答案：CD3．[2019·云南师大附中期中考试]若太阳系八大行星公转轨道可近似看做圆轨道，地球与太阳之间平均距离约为 1.5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为( )水星 金星 地球 火星 木星 土星 公转周 期(年)0.2410.6151.01.8811.8629.5A ．1.2亿千米B ．2.3亿千米C ．4.6亿千米D ．6.9亿千米解析：由表中知T 地＝1年，T 火＝1.88年，由r 3地T 2地＝r 3火T 2火得，r 火＝3T 2火r 3地T 2地≈2.3亿千米，故B 正确．答案：B4．[2019·湖南省株洲市第二中学期中考试]北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统由35颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中地球轨道和倾斜轨道．其中，同步轨道半径大约是中轨道半径的 1.5倍，那么同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫3212B.⎝ ⎛⎭⎪⎫3223C.⎝ ⎛⎭⎪⎫3232D.⎝ ⎛⎭⎪⎫322 解析：同步轨道半径大约是中轨道半径的1.5倍，根据开普勒第三定律r 3T 2＝k 得T 2同T 2中＝⎝ ⎛⎭⎪⎫323，所以同步卫星与中轨道卫星的周期之比约为⎝ ⎛⎭⎪⎫3232，故C 项正确．答案：C 5.[2019·湖北宜昌夷陵中学期中考试]如图所示，行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a ，近日点离太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时行星的速率为( )A ．v b ＝b a v aB ．v b ＝a b v aC ．v b ＝a bv a D ．v b ＝b av a 解析：根据开普勒第二定律知，任意一个行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，在近日点和远日点，分别取相同时间且该时间无限趋近于零，则行星在这两段时间运动经过的圆弧与太阳连线围成的面积相等，即12av a Δt ＝12bv b Δt ，故v b ＝ab v a ，选项A 、B 、D 三项错误，C 项正确．答案：C6．(多选)关于行星的运动，以下说法正确的是( )A ．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大B ．所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上C ．水星的半长轴最短，所以公转周期最长D ．海王星离太阳“最远”，所以绕太阳运动的公转周期最长解析：由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，A 项错误．由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，B 项正确．海王星的半长轴大于水星的半长轴，由开普勒第三定律可知，半长轴越大，周期越长，故C 项错误，D 项正确．答案：BD 7.[2019·南宁市高一检测]如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的19，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是( )A.19天B.13天 C ．1天 D ．9天解析：由于r 卫＝19r 月，T 月＝27天，由开普勒第三定律r 3卫T 2卫＝r 3月T 2月，可得T 卫＝1天，故C项正确．答案：C8．(多选)关于“地心说”和“日心说”的下列说法中正确的是( ) A ．地心说的参考系是地球 B ．日心说的参考系是太阳C ．地心说与日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值D ．日心说是由开普勒提出来的解析：地心说认为太阳及其他行星围绕地球运动，日心说则认为太阳是静止不动的，地球及其他行星绕太阳转，故A 、B 两项均正确．“地心说”是由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，且怀着以人为本的观念，从而误认为地球就是宇宙的中心，而其他的行星都是绕着地球而运行；而“日心说”是在足够的天文观测的数据基础上，哥白尼提出的，符合科学研究的结果，是科学的一大进步，故两者具有不能等同的价值，故C 项错误．哥白尼提出了日心说，故D 项错误．故选A 、B 两项．答案：AB9．太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列能反映周期与轨道半径关系的图象是( )解析：由开普勒第三定律知R 3T2＝k ，所以R 3＝kT 2，D 正确．答案：D10．(多选)关于行星的运动，下列说法中正确的是( )A ．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是相对运动使得人们观察到太阳东升西落B ．所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且在近地点速度小，在远地点速度大C ．由开普勒第三定律得a 3T2＝k ，式中k 的值仅与中心天体的质量有关D ．开普勒三定律不适用于其他星系的行星运动解析：关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是相对运动使得人们观察到太阳东升西落，A 项正确；根据开普勒第二定律，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且在近地点速度大，在远地点速度小，B 项错误；由开普勒第三定律得a 3T2＝k ，式中k 的值仅与中心天体的质量有关，C 项正确；开普勒三定律同样也适用于其他星系的行星运动，D 项错误；故选A 、C 两项．答案：AC11．二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道.2018年3月21日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分186天，而从秋分到下次春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间内地球公转的轨迹长度相等)( )A ．从春分到秋分地球离太阳远B ．从秋分到春分地球离太阳远C ．夏天地球离太阳近D ．冬天地球离太阳远解析：两段时间内地球公转的轨迹长度相等，由v ＝l t可知，时间长说明速度小，依据开普勒第二定律，速度小说明离太阳远，即春分到秋分地球离太阳远，则冬季时地球离太阳近，而夏季时离太阳远，故选A.答案：A12．(多选)下列说法中正确的是( ) A ．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B ．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C ．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D ．日心说的说法是正确的解析：太阳系中八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，A 项正确．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向，行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°，当行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°，B 正确，C 错误．日心说虽然比地心说有进步，但太阳不是宇宙的中心，也并非是静止的，太阳也在不断运动，D 项错误．答案：AB能力达标13.[2019·山西省实验中学高一期中]地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆．天文学家哈雷曾经在1662年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现．这颗彗星最近出现的时间是1986年，它下次飞近地球大约是哪一年？ 解析：因为地球和彗星的中心天体相同，根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，通过半径关系求出周期比，从而得出彗星下次飞近地球的大约时间．设彗星的的周期为T 1，地球的公转周期为T 2由开普勒第三定律a 3T2＝k 得T 1T 2＝a 32a 31＝183＝76(年) 所以下次飞近地球大约是2 062年．答案：2 06214．[2019·黑龙江省实验中学期中考试]月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天．应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样．(计算结果保留3位有效数字，取R 地＝6 400 km)解析：设人造地球卫星轨道半径为R 、周期为T .根据题意知月球轨道半径为60R 地，周期为T 0＝27天，T ＝1天，则有R 3T 2＝60R 地3T 2整理得R ＝ 3T 2T 20×60R 地＝ 3⎝ ⎛⎭⎪⎫1272×60R 地≈6.67R 地 卫星离地高度H ＝R －R 地≈5.67R 地＝5.67×6 400 km≈3.63×104 km答案：3.63×104km。

2018学年度高一物理人教版必修2第六章万有引力与航天单元练习一、单选题1.一颗小行星环绕太阳作匀速圆周运动，半径是地球环绕半径的4倍，则它的环绕周期是（）A. 2年B. 4年C. 8年D. 16年2.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星运动定律．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（）A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上B. 对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大C. 在牛顿发现万有引力定律后，开普勒才发现了行星的运行规律D. 开普勒独立完成了观测行星的运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作3.两个行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半径分别为r1和r2，若它们只受太阳引力的作用，那么这两个行星的向心加速度之比为（）A. 1B.C.D.4.2013年6月11日，“神舟十号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，航天员王亚平进行了首次太空授课．在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时，它的线速度大小（）A. 小于第一宇宙速度B. 等于第一宇宙速度C. 介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D. 介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间5.嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月．若该卫星在某次变轨前，在距月球表面高度为h的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为T．若以R表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则（）A. “嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为B. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为C. 在月球上发射月球卫星的最小发射速度为D. 月球的平均密度为6.2017年4月，我国成功发射了“天舟一号”货运飞船，它的使命是给在轨运行的“天宫二号”空间站运送物资。

已知“天宫二号”空间站在低于同步卫星的轨道上绕地球做匀速圆周运动，经过时间t（t 小于其运行周期T）运动的弧长为s，对应的圆心角为β弧度。

高中物理必修2第六章《万有引力与航天》全章新课教学课时同步强化训练汇总（附详细参考答案）一、《行星的运动》课时同步强化训练（附详细参考答案）二、《太阳与行星间的引力》课时同步强化训练（附详细参考答案）三、《万有引力定律》课时同步强化训练（附详细参考答案）四、《万有引力理论的成就》课时同步强化训练（附详细参考答案）五、《宇宙航行》课时同步强化训练（附详细参考答案）六、《经典力学的局限性》课时同步强化训练（附详细参考答案）★★★必修2第六章《万有引力与航天》单元检测（附详细参考答案）§§6.1《行星的运动》课时同步强化训练班级：_________ 姓名：__________ 成绩：___________(40分钟50分)一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分。

每小题至少一个选项正确)1.关于行星绕太阳运动,下列说法中正确的是( )A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C.离太阳越近的行星的自转周期越长D.所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等2.如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图,下列说法正确的是( )A.速度最大点是B点B.速度最小点是C点C.m从A到B做减速运动D.m从B到A做减速运动3.理论和实践证明,开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。

下面对于开普勒第三定律的公式=k的说法正确的是( )A.公式只适用于轨道是椭圆的运动B.式中的k值,对于所有行星(或卫星)都相等C.式中的k值,只与中心天体有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关D.若已知月球与地球之间的距离,根据公式可求出地球与太阳之间的距离4.关于开普勒第三定律=k,下列说法中正确的是( )A.公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星B.公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星(或卫星)C.式中的k值,对所有的行星(或卫星)都相等D.围绕不同星球运行的行星(或卫星),其k值不同5.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的,则此卫星运行的周期大约是( )A.1～4天之间B.4～8天之间C.8～16天之间D.16～20天之间6.地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍,那么地球和水星绕太阳运行的线速度之比为(设地球和水星绕太阳运行的轨道为圆) ( )A. B.C. D.二、计算题(本大题共2小题,共20分。

2020—2021物理（人教）必修二第6章万有引力与航天含答案必修二第6章万有引力与航天一、选择题1、下述说法中正确的有()A．一天24 h，太阳以地球为中心转动一周是公认的事实B．由开普勒定律可知，各行星都分别在以太阳为圆心的各圆周上做匀速圆周运动C．太阳系的八颗行星中，水星离太阳最近，由开普勒第三定律可知其运动周期最小D．月球也是行星，它绕太阳一周需一个月的时间2、（双选）开普勒关于行星运动规律的表达式为，以下理解正确的是( )A. k是一个与行星无关的常量B. a代表行星的球体半径C. T代表行星运动的自转周期D. T代表行星绕太阳运动的公转周期3、下列关于万有引力的说法正确的是()A．万有引力定律是卡文迪许发现的B．F＝G m1m2r2中的G是一个比例常数，是没有单位的C．万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D．两物体引力大小与质量成正比，与两物体间距离平方成反比4、第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折,牛顿在他们研究的基础上,得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律。

下列有关万有引力定律的说法中不正确的是 ( )A.开普勒通过研究观测记录发现行星绕太阳运行的轨道是椭圆B.太阳与行星之间引力的规律不适用于行星与它的卫星C.卡文迪许利用实验较为准确地测出了引力常量G的数值D.牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识5、如图所示,两球间距离为r,半径分别为r1,r2,而球质量分布均匀,大小分别为m1,m2,则两球间的万有引力的大小为()A.GB.GC.GD.G6、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. B. C. D.7、(双选)1798年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人．若已知万有引力常量为G，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，地球上一个昼夜的时间为T1(地球自转周期)，一年的时间为T2(地球公转的周期)，地球中心到月球中心的距离为L1，地球中心到太阳中心的距离为L2.你能计算出()A．地球的质量m地＝gR2 GB．太阳的质量m太＝4π2L23 GT22C．月球的质量m月＝4π2L13 GT12D．可求月球、地球及太阳的密度8、(双选)组成星球的物质是靠吸引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率．如果超过了该速率，则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．由此能得到半径为R、密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T.下列表达式中正确的是()A．T＝2πR3GM B．T＝2π3R3GMC．T＝πρGD．T＝3πρG*9、（双选）下列说法正确的是（）A. 地球是一颗绕太阳运动的行星B. 关于天体运动的日心说和地心说都是错误的C. 太阳是静止不动的，地球和其它行星都在绕太阳转动D. 地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其它行星却绕地球转动*10、英国《新科学家(NewScientist)》杂志评选出了2008年度世界8项科学之最，在XTEJl650—500双星系统中发现的最小黑洞位列其中，若某黑洞的半径R约45km，质量M和半径R的关系满足MR＝c22G(其中c为光速，c＝3×108 m/s，G为引力常量)，则该黑洞表面重力加速度的数量级为()A．108 m/s2B．1010 m/s2C．1012 m/s2D．1014 m/s2*11、(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆,下列说法中正确的是( )A.彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B.彗星在近日点的向心加速度大于它在远日点的向心加速度C.若彗星的周期为75年,则它的半长轴是地球公转半径的75倍D.彗星在近日点的角速度大于它在远日点的角速度*12、地球的质量是月球质量的81倍,若地球吸引月球的力为F,则月球吸引地球的力的大小为()A. B.F C.9F D.81F13、(多选)可以发射一颗这样的人造卫星，使其圆轨道()A．与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面的同心圆B．与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面的同心圆C．与地球表面上赤道线是共面的同心圆，且卫星相对地球表面是静止的D．与地球表面上的赤道线是共面的同心圆，但卫星相对地球是运动的14、在日常生活中，我们并没有发现物体的质量随物体运动速度的变化而变化，其原因是()A．运动中的物体，其质量无法测量B．物体的速度远小于光速，质量变化极小C．物体的质量太大D．物体质量并不随速度变化而变化15、（多选）如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带，假设该带中的小行星只受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动，下列判断正确的是()A．小行星带内的小行星都具有相同的角速度B．小行星带内侧小行星的向心加速度大于外侧小行星的向心加速度C．各小行星绕太阳运动的周期均大于一年D．要从地球发射卫星探测小行星带，发射速度应大于地球的第二宇宙速度二、填空题16、“嫦娥一号”和“嫦娥二号”卫星相继完成了对月球的环月飞行，标志着我国探月工程的第一阶段已经完成．设“嫦娥二号”卫星环绕月球的运动为匀速圆周运动，它距月球表面的高度为h，已知月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则卫星绕月球运动的向心加速度a=________，线速度v=________．二、计算题类17、假设火星和地球都是球体，火星的质量M火与地球的质量M地之比M火M地＝p，火星的半径R火与地球的半径R地之比R火R地＝q，求它们表面处的重力加速度之比．18、宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度v0沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，球落到星球表面，小球落地时的速度大小为v．已知该星球质量均匀，半径为R，引力常量为G，求：（1）小球落地时竖直方向的速度v y的值（2）该星球的质量M的值（3）若该星球有一颗卫星，贴着该星球的质量M的值做匀速圆周运动，求该卫星的周期T．2020—2021物理（人教）必修二第6章万有引力与航天含答案必修二第6章万有引力与航天一、选择题1、下述说法中正确的有()A．一天24 h，太阳以地球为中心转动一周是公认的事实B．由开普勒定律可知，各行星都分别在以太阳为圆心的各圆周上做匀速圆周运动C．太阳系的八颗行星中，水星离太阳最近，由开普勒第三定律可知其运动周期最小D．月球也是行星，它绕太阳一周需一个月的时间【答案】C2、（双选）开普勒关于行星运动规律的表达式为，以下理解正确的是( )A. k是一个与行星无关的常量B. a代表行星的球体半径C. T代表行星运动的自转周期D. T代表行星绕太阳运动的公转周期【答案】A,D3、下列关于万有引力的说法正确的是()A．万有引力定律是卡文迪许发现的B．F＝G m1m2r2中的G是一个比例常数，是没有单位的C．万有引力定律只是严格适用于两个质点之间D．两物体引力大小与质量成正比，与两物体间距离平方成反比【答案】C4、第谷、开普勒等人对行星运动的研究漫长而曲折,牛顿在他们研究的基础上,得出了科学史上最伟大的定律之一——万有引力定律。

高一物理万有引力与航天第一类问题：涉及重力加速度“g ”的问题Mm 解题思路：天体表面重力（或“轨道重力”）等于万有引力，即mg GR 2【题型一】两星球表面重力加速度的比较 1、一个行星的质量是地球质量的8 倍，半径是地球半径的4 倍，这颗行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的多少倍？解：忽略天体自转的影响，则物体在天体表面附近的重力等于万有引力，即有MmmgGR 2 ，因此：对地球： mg 地M 地 m ⋯⋯①G2R 地对行星： mg 行M 行 mG2⋯⋯②R 行则由② / ①可得， g 行M 行R 地 28 121 ，即 g 行1?242g 地g 地 M 地R 行 1 22【题型二】轨道重力加速度的计算2、地球半径为 R ，地球表面重力加速度为 g 0 ，则离地高度为 h 处的重力加速度是 （）h 2 g 0 R 2 g 0Rg 0 hg 0A ．B ．C ． 2D ．2(R h) 2( R h)2( R h)(R h)【题型三】求天体的质量或密度3、已知下面的数据，可以求出地球质量 M 的是（引力常数 G 是已知的）（ ）A ．月球绕地球运行的周期 T 1 及月球到地球中心的距离 R 1B ．地球“同步卫星”离地面的高度C ．地球绕太阳运行的周期T 2 及地球到太阳中心的距离 R 2D ．人造地球卫星在地面附近的运行速度v 和运行周期 T34、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动， 已知其周期为 T ，引力常量为 G ，那么该行星的平均密度为（ ）GT 2 4 GT 2 3A.B.C.D.3GT 24GT2第二类问题：圆周运动类的问题解题思路：万有引力提供向心力，即Mmma n4 2 v 2 2r Gr2 m 2 r m mT r【题型四】求天体的质量或密度5、继神秘的火星之后，今年土星也成了全世界关注的焦点！经过近7 年 35.2 亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航空航天局和欧航空航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间 6 月 30 日（北京时间7 月 1 日）抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。

高中物理第六章万有引力与航天第一节行星的运动训练含解析新人教版必修212131116A 级 抓基础1．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是( )A ．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆的中心B ．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心C ．所有行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积D ．所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等解析：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A 、B 错误；同一轨道的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，如果轨道不同，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积并不相等，故C 错误；根据普勒第三定律R 3T2＝k ，可知所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故D 正确．答案：D 2.(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是( )A ．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不变的B ．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的C ．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D ．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内解析：根据开普勒第一定律(轨道定律)的内容可以判定：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，选项A 错误，B 正确；行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在一定的轨道上，选项C 正确，D 错误．答案：BC3.某行星绕太阳运动的椭圆轨道如图所示，F 1和F 2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A 点的速率比在B 点的速率大，则太阳位于( )A ．F 2B ．AC ．F 1D ．B解析：根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，故行星在近日点的速率大于在远日点的速率，由题知行星在A 点的速率比在B 点的速率大，所以太阳位于F 2位置，选项A 正确．答案：A4．地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是 ( )A ．地球公转速度是不变的B ．冬至这天地球公转速度大C ．夏至这天地球公转速度大D ．无法确定解析：冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至对地球运动的速度比夏至时的速度大，选项B 正确．答案：B5．(多选)某彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是( )A ．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B ．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C ．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D ．若彗星公转周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍解析：由开普勒第二定律知：v 近>v 远，ω近>ω远，故选项A 、B 正确；由a 向＝v 2r知a 近>a 远，故选项C 正确；由开普勒第三定律得R 3T 2＝R 3地T 2地，当T ＝75T 地时，R ＝3752R 地≠75R 地，故选项D 错误.答案：ABC6．(多选)如图所示为哈雷彗星轨道示意图，A 点和B 点分别为其轨道的近日点和远日点，则关于哈雷彗星的运动，下列判断正确的是( )A ．在A 点的线速度大于在B 点的线速度B ．在A 点的角速度小于在B 点的角速度C ．在A 点的加速度等于在B 点的加速度D ．哈雷彗星的公转周期一定大于1年解析：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知近日点A 的线速度大于远日点B 的线速度，故A 正确；在近日点哈雷彗星运动的圆周半径小，而线速度大，故在近日点哈雷彗星运动的角速度大，故B 错误；哈雷彗星在近日点的线速度大，轨道半径小，由a ＝v 2r，可知近日点A 的向心加速度大，故C 错误；哈雷彗星的椭圆轨道的半长轴显然大于地球绕太阳运动的半径，故其周期大于地球绕太阳运动的周期，D 正确．答案：AD B 级 提能力7.(多选)如图所示，B 为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a ，运行周期为T B ；C 为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r ，运行周期为T C .下列说法或关系式中正确的是( )A ．地球位于B 卫星轨道的一个焦点上，位于C 卫星轨道的圆心上 B ．卫星B 和卫星C 运动的速度大小均不变 C.a 3T 2B ＝r 3T 2C，该比值的大小与地球有关 D.a 3T 2B ≠r 3T 2C，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 解析：由开普勒第一定律，可知选项A 正确；由开普勒第二定律，可知B 卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B 错误；由开普勒第三定律，可知a 3T 2B ＝r 3T 2C＝k ，比值的大小仅与地球有关，C 正确，D 错误．答案：AC8．有一个名叫谷神的小行星质量为m ＝1.00×1021kg ，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，求它绕太阳一周所需要的时间．解析：假设地球绕太阳运动的轨道半径为R 0，则谷神绕太阳运动的轨道半径为R ＝2.77R 0.已知地球绕太阳运动的运动周期为T 0＝365天．即T 0＝31 536 000 s. 依据R 3T 2＝k ，对地球绕太阳运动，有R 30T 20＝k ， 对谷神绕太阳运动，有R 3T2＝k ， 联立上述两式解得：T ＝ 2.773T 0＝1.45×108 s.答案：1.45×108s9．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图象中，正确的是 ( )解析：由r 3T2＝k ，知r 3＝kT 2，D 项正确． 答案：D10．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1＝19 600 km ，公转周期T 1＝6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2＝48 000 km ，则它的公转周期T 2最接近于( )A ．15天B ．25天C ．35天D ．45天解析：由开普勒第三定律得r 31T 21＝r 32T 22，故T 2＝6.39× ⎝ ⎛⎭⎪⎫48 00019 6003天≈24.5天，B 项正确． 答案：B 11.太阳系各行星绕太阳轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上．如图为地球绕太阳运动的椭圆轨道，A 为近日占，C 为远日点，B 、D 为轨道短轴的两个端点，地球从B 点经C 点运动到D 点的时间为t 1，地球从D 点经A 点运动到B 的时间为t 2，下列说法正确的是( )A ．t 1>t 2B ．t 1<t 2C ．t 1＝t 2D ．由于需要高等数学积分知识，高中阶段无法比较t 1、t 2的大小解析：根据开普勒第二定律，可知地球在AB 段的速度大小大于BC 段的速度大小，则有AB 段的时间小于BC 段的时间；地球在DA 段的速度大小大于CD 段的速度大小，则有DA 段的时间小于CD 段的时间，所以有t 1>t 2，故选项A 正确，B 、C 、D 错误．答案：A12．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样(地球半径R 地＝6 400 km)．解析：月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解．当人造地球卫星相对地球不动时，人造地球卫星的周期同地球自转周期相同． 设人造地球卫星的轨道半径为R ，周期为T .由题意知月球轨道半径为60R 地，周期T 0＝27天，则有R 3T 2＝（60R 地）3T 2， 解得：R ＝ 3T 2T 20×60R 地＝ 3⎝ ⎛⎭⎪⎫1272×60R 地≈6.67R 地． 卫星离地高度H ＝R －R 地＝5.67R 地＝5.67×6 400 km ≈3.6×104 km.答案：3.6×104km。

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万有引力1.（单选）（2015·重庆卷）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，演示了一些完全失重状态下的物理现象。

若飞船质量为m，距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为(）A. 0B.C. D。

2.（单选）（2016·南京、盐城一模)牛顿提出太阳和行星间的引力F=G后，为证明地球表面的重力和地球对月球的引力是同一种力,也遵循这个规律,他进行了“月—地检验”.已知月球的轨道半径约为地球半径的60倍，“月—地检验”是计算月球公转的(）A。

周期是地球自转周期的B。

向心加速度是自由落体加速度的C。

线速度是地球自转地表线速度的602倍D。

角速度是地球自转地表角速度的602倍3。

（单选)（2017·无锡一模)据《当代天文学》2016年11月17日报道，被命名为“开普勒11145123”的恒星距离地球5 000光年，其赤道直径和两极直径仅相差6千米，是迄今为止被发现的最圆天体。

若该恒星的体积与太阳的体积之比约为k1，该恒星的平均密度与太阳的平均密度之比约为k2,则该恒星的表面重力加速度与太阳的表面重力加速度之比约为（）A。

·k2B。

·k2 C. D。

4。

（单选)（2017·扬州一模)2016年8月16日，我国首颗量子科学实验卫星“墨子”成功进入离地面高度为500 km的预定圆形轨道,实现了卫星和地面之间的量子通信。