人教版（2019）必修第二册 7.4 宇宙航行 同步练习卷（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）必修第二册 7.4 宇宙航行 同步练习卷（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 171.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-10-20 11:30:40 | ||
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文档简介
人教版（2019）必修第二册《7.4 宇宙航行》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共6小题，共36分）
1.（6分）登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响，根据如表，火星和地球相比
行星 半径 质量 轨道半径
地球
火星
A. 火星的公转周期较小
B. 火星做圆周运动的加速度较小
C. 火星表面的重力加速度较大
D. 火星的第一宇宙速度较大
2.（6分）年月日时分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约秒后，顺利将探月工程嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示，首先进入圆轨道，在点进入椭圆轨道，到达远地点后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道。圆轨道的半径为，周期为，椭圆轨道的半长轴为，周期为，环月轨道的半径为，周期为，地球半径为，地球表面重力加速度为。忽略地球自转和太阳引力的影响。下列说法正确的是
A.
B. 嫦娥五号在轨道运行速度等于
C. 嫦娥五号在轨道的点和椭圆轨道的点加速度相同
D. 嫦娥五号在椭圆轨道的点运行速度大于在圆轨道的运行速度
3.（6分）年月日，北斗全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行，宣布北斗系统正式开通。北斗卫星导航系统有“同步卫星”“倾斜轨道同步卫星”和“中轨道卫星”三类，由颗导航卫星共同组成。其中，、、三颗卫星的轨道如图所示，则下列说法中正确的是
A. 、卫星的运行速率相等，且大于卫星的运行速率
B. 若卫星轨道倾角合适，可定位于北京上空，相对地面静止
C. 、、三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止
D. 卫星所受地球引力一定大于、两颗卫星所受地球引力
4.（6分）我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为，则该探月卫星绕月运行的速率约为
A. B. C. D.
5.（6分）[2021全国甲卷]年月,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,进入运行周期约为的椭圆形停泊轨道,轨道与火星表面的最近距离约为。已知火星半径约为,火星表面处自由落体的加速度大小约为,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为( )
A. B.
C. D.
6.（6分）如图所示，是地球同步卫星，是近地卫星，是在赤道上随地球一起转动的物体，，，的运动速度大小分别为、、，加速度大小分别为、、，下列说法正确的是：
A. 受到的万有引力就是的重力； B. ；
C. ； D. 在内转过的圆心角是。
二 、多选题（本大题共4小题，共24分）
7.（6分）地球赤道上有一物体随地球自转而做圆周运动，所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星高度忽略所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球同步卫星所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为假设三者质量相等，地球表面的重力加速度为，则
A. B.
C. D.
8.（6分）年月日，神舟十四号载人飞船成功对接空间站，在神舟十四号任务期间，中国空间站将建成国家太空实验室。中国空间站在离地高度约为轨道运行，在轨运行时，可看成做匀速圆周运动。已知地球半径，地球表面重力加速度，引力常量，地球同步卫星离地面高度约为，下列说法正确的是
A. 中国空间站在轨运行的线速度大于
B. 中国空间站运行的角速度大于地球同步卫星运行的角速度
C. 根据题中已知条件可求出中国空间站的质量
D. 根据题中已知条件可求出中国空间站的运行周期
9.（6分）我国“北斗三号”系统的收官之星是地球同步卫星。该卫星发射后先进入椭圆轨道，该椭圆轨道的近地点在近地圆轨道上，远地点在同步轨道上，则该卫星
A. 在近地点的速度大于
B. 在远地点需要减速才能进入同步轨道
C. 在同步轨道上的角速度小于赤道上物体的角速度
D. 在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，速度减小
10.（6分）我国计划于年前后实施的火星探测进展顺利，探测任务中将完成对火星的环绕和着陆巡视探索，收集火星的空间环境、形貌特征、表层结构、大气环境等重要数据。若探测器的质量为，在火星表面上受到的重力为，火星的半径为，则探测器在距火星表面高度为的圆形轨道上做匀速圆周运动时
A. 线速度大小为 B. 周期为
C. 所受火星引力大小为 D. 动能为
三 、计算题（本大题共2小题，共24分）
11.（12分）地球同步通信卫星绕地球做匀速圆周运动的周期与地球的自转周期相同，均为。
求地球同步通信卫星绕地球运行的角速度大小；
已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，求地球同步通信卫星的轨道。
12.（12分）如图所示，是地球的同步卫星。另一卫星的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为。已知地球半径为，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为，为地球中心。
求卫星的运行周期。
如果卫星绕行方向与地球自转方向相同，某时刻、两卫星相距最近、、在同一直线上，则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？
答案和解析
1.【答案】B;
【解析】
根据开普勒第三定律分析公转周期的关系，万有引力定律和牛顿第二定律结合分析加速度的关系，根据万有引力等于重力，分析星球表面重力加速度的关系，由万有引力提供向心力求解第一宇宙速度的关系。
此题主要考查了开普勒第三定律和万有引力定律，灵活掌握公式是解答该题的关键。
A.由表格数据可知，火星的轨道半径比地球的大，根据开普勒第三定律，火星的公转周期较大，故错误；
B.根据万有引力提供向心力公式，得向心加速度为，由于火星轨道半径较大，则火星的加速度较小，故正确；
C.在行星表面根据万有引力等于重力，得，表面重力加速度为，根据表格数据火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：，故火星表面的重力加速度较小，故错误；
D.由万有引力提供向心力得第一宇宙速度公式为：，代入数据得火星的第一宇宙速度较小，故错误。
故选。
2.【答案】C;
【解析】解：、对卫星在、两轨道上绕地球运转，根据开普勒第三定律得：
因为开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，而对应的中心天体是月球，故错误；
、对“嫦娥五号”在轨道上，根据万有引力提供向心力得：
在地球表面，根据万有引力等于重力得：
联立解得：，故错误；
、根据牛顿第二定律可得，解得，即沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等。故“嫦娥五号”在轨道上点的加速度等于在轨道上点的加速度，故正确；
、通过点构建圆轨道，如图所示，由万有引力提供向心力有：，解得：，所以卫星在轨道运行的线速度小于卫星在轨道上运行的线速度；
而轨道的点相对于轨道做向心运动，所以轨道点的速度小于轨道的速度，所以嫦娥五号在椭圆轨道的点运行速度小于在圆轨道的运行速度，故错误。
故选：。
根据开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，可判断选项是否正确；根据万有引力提供向心力，分别在地球表面和轨道处列方程，解方程组，即可求在轨道上的运行速度；根据沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等，可判断在轨道上点的加速度与在轨道上点的加速度的关系；根据万有引力提供向心力结合向心力公式分析线速度大小关系。
此题主要考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力，另外注意开普勒第三定律的适用条件。
3.【答案】C;
【解析】解：、根据图象可知三颗卫星的轨道半径之间的关系为：。
由万有引力提供向心力有：，解得：，可知、卫星的运行速率相等，且小于卫星的运行速率，故错误；
、北京不在赤道上，同步卫星不可能定点于北京的正上方；而卫星为倾斜轨道同步卫星，只是周期和地球自转周期相同，相对于地球是运动的，不可定位于北京上空，故错误；
、中国的任何一个地方都不在赤道上，、、三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止，故正确；
、根据万有引力定律可得：，由于卫星的质量大小关系不知道，无法确定卫星受到地球的万有引力大小，故错误。
故选：。
根据图象可知三颗卫星的轨道半径之间的关系为：，由万有引力提供向心力得到线速度与轨道半径的关系分析选项；
中国的任何一个地方都不在赤道上，三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止；
根据万有引力定律分析卫星受到地球的万有引力大小。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
4.【答案】B;
【解析】解：地球上第一宇宙速度为
探月卫星所受万有引力等于向心力
解得
因而
故选：。
由万有引力等于向心力，可以得到第一宇宙速度的表达式，再同样由万有引力等于向心力，得到该探月卫星绕月运行的速率，两式比较，得到探月卫星速度。
本题关键是根据第一宇宙速度的表达式列式求解，其中第一宇宙速度为贴近星球表面飞行的卫星的环绕速度
5.【答案】C;
【解析】设火星的半径为,表面的重力加速度为,质量为的物体绕火星表面飞行的周期为,则有,设椭圆停泊轨道与火星表面的最近、最远距离分别为,停泊轨道周期为,根据开普勒第三定律有,代入数据解得,故选项C正确。
6.【答案】C;
【解析】
地球同步卫星的周期、角速度必须与地球自转周期、角速度相同，根据比较与的向心加速度大小，再比较的向心加速度与的大小，根据万有引力提供向心力，列出等式得出线速度与半径的关系和加速度与半径的关系。
对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道地球同步卫星以及近地卫星的条件和特点。
地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，即知与的角速度相同，根据知，的向心加速度比的大，由，得，可知，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则的向心加速度小于的向心加速度，所以的向心加速度比的小，而的向心加速度约为，故知的向心加速度小于重力加速度，故错误，正确；
B.对人造卫星由，得，可知，卫星的轨道半径越大，线速度越小，则有，对由有，，即有，故错误；
D.是地球同步卫星，周期是，则在内转过的圆心角是，故错误。
故选。
7.【答案】CD;
【解析】解：、根据题意三者质量相等，轨道半径
物体与人造卫星比较，由于赤道上物体受引力和支持力的合力提供向心力，而近地卫星只受万有引力，故F，故A错误；
B、由选项A的分析知道向心力，故由牛顿第二定律，可知，故B错误；
C、由选项的分析知道向心力，根据向心力公式，由于、一定，故，对于赤道上物体和同步卫星的周期相同，据可知，同步卫星半径大线速度大即，对于和，由万有引力提供向心力可得，由于同步卫星轨道半径大，故线速度小即综上可知故C正确；
D、同步卫星与地球自转同步，故，根据周期公式可知，卫星轨道半径越大，周期越大，故，再根据，有，故D正确；
故选：。
题中涉及三个物体：地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体、绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星、地球同步卫星；物体与人造卫星转动半径相同，物体与同步卫星转动周期相同，人造卫星与同步卫星同是卫星，都是万有引力提供向心力；分三种类型进行比较分析即可。
本题关键要将物体、人造卫星、同步卫星分为三组进行分析比较，最后再综合；一定不能将三个物体当同一种模型分析，否则会使问题复杂化。
8.【答案】BD;
【解析】解：中国空间站在轨运行做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力
在地球表面有
将，代入解得，故错误；
B.根据，解得：，中国空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则中国空间站运行的角速度大于地球同步卫星运行的角速度，故正确；
C.由于在万有引力提供向心力的表达式中，环绕天体的质量被消去，只能求中心天体的质量，即根据题中已知条件不能求出中国空间站的质量，故错误：
D.根据可知，根据题中已知条件可求出中国空间站的运行周期，故正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力可解得速度和角速度的表达式；环绕天体的质量被消去，只能求中心天体的质量，根据可解得周期。
此题主要考查了同步卫星的相关规律，地球同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度，根据万有引力提供向心力可分析空间站的物理量。
9.【答案】AD;
【解析】解：该卫星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，故正确；
B.在远地点需要点火加速，做离心运动才能进入同步轨道，故错误；
C.在同步轨道上的角速度等于赤道上物体的角速度，故错误；
D.在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，由近地点到远地点运动，动能转化为势能，速度减小，故正确。
故选：。
星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，根据变轨原理分析项，在结合同步卫星轨道的特点，得出角速度的关系，根据能量变化分析速度。
对于天体运动问题，要熟记计算的主线：万有引力提供向心力和万有引力等于物体的重力。另外要熟记地球同步卫星轨道的特点。
10.【答案】AC;
【解析】
解：、探测器在火星表面附近时：
探测器绕火星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得：，
所以探测器运行时的线速度为：故A正确；
B、航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，则有：
所以：故B错误；
C、探测器绕火星做匀速圆周运动时，万有引力大小：故C正确；
D、探测器的动能：故D错误。
故选：。
探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和向心力公式可列出含速率的方程；再研究近地的速度与地球质量的关系，联立即可求解。
对于卫星类型，关键建立卫星运动的模型，理清其向心力来源：万有引力，根据万有引力等于向心力进行解答。
11.【答案】解：（1）地球同步通信卫星绕地球做匀速圆周运动的周期与地球的自转周期相同，均为T。
根据角速度与周期的关系，地球同步卫星绕地球运行的角速度大小为ω=。
（2）设地球质量为M，卫星质量为m，引力常量为G，地球同步通信卫星的轨道半径为r，
则根据万有引力定律和牛顿第二定律有，
对于质量为的物体放在地球表面上，根据万有引力定律有，
联立上述两式可解得 r=。
答：（1）求地球同步通信卫星绕地球运行的角速度大小为。
（2）已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则地球同步通信卫星的轨道半径为。;
【解析】
根据角速度与周期的关系，地球同步卫星绕地球运行的角速度大小为。
根据万有引力提供向心力，地球表面的物体受到的重力等于万有引力，分析求解轨道半径。
对万有引力与天体的运动问题，一定要知道两个关系：星球表面的物体受到的重力等于万有引力，做匀速圆周运动的物体需要的向心力由万有引力提供。熟练掌握这两个关系可以解决一切天体运动的问题。
12.【答案】解：设地球质量为，卫星质量为，根据万有引力和牛顿运动定律，有：
在地球表面有：
联立得：。
它们再一次相距最近时，一定是比多转了一圈，有：
其中得：。
答：卫星的运行周期是；
至少经过，它们再一次相距最近。;
【解析】
研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出周期。
卫星、绕地球做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与卫星转过的角度之差等于时，卫星再一次相距最近。
该题考查万有引力定律和圆周运动知识的综合应用能力。
向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用。
一 、单选题（本大题共6小题，共36分）
1.（6分）登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于年登陆火星．地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响，根据如表，火星和地球相比
行星 半径 质量 轨道半径
地球
火星
A. 火星的公转周期较小
B. 火星做圆周运动的加速度较小
C. 火星表面的重力加速度较大
D. 火星的第一宇宙速度较大
2.（6分）年月日时分，长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射，飞行约秒后，顺利将探月工程嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启中国首次地外天体采样返回之旅。嫦娥五号飞行轨迹可以简化为如图所示，首先进入圆轨道，在点进入椭圆轨道，到达远地点后进入地月转移轨道，到达月球附近后进入环月轨道。圆轨道的半径为，周期为，椭圆轨道的半长轴为，周期为，环月轨道的半径为，周期为，地球半径为，地球表面重力加速度为。忽略地球自转和太阳引力的影响。下列说法正确的是
A.
B. 嫦娥五号在轨道运行速度等于
C. 嫦娥五号在轨道的点和椭圆轨道的点加速度相同
D. 嫦娥五号在椭圆轨道的点运行速度大于在圆轨道的运行速度
3.（6分）年月日，北斗全球卫星导航系统建成暨开通仪式在北京人民大会堂举行，宣布北斗系统正式开通。北斗卫星导航系统有“同步卫星”“倾斜轨道同步卫星”和“中轨道卫星”三类，由颗导航卫星共同组成。其中，、、三颗卫星的轨道如图所示，则下列说法中正确的是
A. 、卫星的运行速率相等，且大于卫星的运行速率
B. 若卫星轨道倾角合适，可定位于北京上空，相对地面静止
C. 、、三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止
D. 卫星所受地球引力一定大于、两颗卫星所受地球引力
4.（6分）我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥号”。设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。已知月球的质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为，则该探月卫星绕月运行的速率约为
A. B. C. D.
5.（6分）[2021全国甲卷]年月,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,进入运行周期约为的椭圆形停泊轨道,轨道与火星表面的最近距离约为。已知火星半径约为,火星表面处自由落体的加速度大小约为,则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为( )
A. B.
C. D.
6.（6分）如图所示，是地球同步卫星，是近地卫星，是在赤道上随地球一起转动的物体，，，的运动速度大小分别为、、，加速度大小分别为、、，下列说法正确的是：
A. 受到的万有引力就是的重力； B. ；
C. ； D. 在内转过的圆心角是。
二 、多选题（本大题共4小题，共24分）
7.（6分）地球赤道上有一物体随地球自转而做圆周运动，所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星高度忽略所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为；地球同步卫星所受到的向心力为，向心加速度为，线速度为，角速度为假设三者质量相等，地球表面的重力加速度为，则
A. B.
C. D.
8.（6分）年月日，神舟十四号载人飞船成功对接空间站，在神舟十四号任务期间，中国空间站将建成国家太空实验室。中国空间站在离地高度约为轨道运行，在轨运行时，可看成做匀速圆周运动。已知地球半径，地球表面重力加速度，引力常量，地球同步卫星离地面高度约为，下列说法正确的是
A. 中国空间站在轨运行的线速度大于
B. 中国空间站运行的角速度大于地球同步卫星运行的角速度
C. 根据题中已知条件可求出中国空间站的质量
D. 根据题中已知条件可求出中国空间站的运行周期
9.（6分）我国“北斗三号”系统的收官之星是地球同步卫星。该卫星发射后先进入椭圆轨道，该椭圆轨道的近地点在近地圆轨道上，远地点在同步轨道上，则该卫星
A. 在近地点的速度大于
B. 在远地点需要减速才能进入同步轨道
C. 在同步轨道上的角速度小于赤道上物体的角速度
D. 在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，速度减小
10.（6分）我国计划于年前后实施的火星探测进展顺利，探测任务中将完成对火星的环绕和着陆巡视探索，收集火星的空间环境、形貌特征、表层结构、大气环境等重要数据。若探测器的质量为，在火星表面上受到的重力为，火星的半径为，则探测器在距火星表面高度为的圆形轨道上做匀速圆周运动时
A. 线速度大小为 B. 周期为
C. 所受火星引力大小为 D. 动能为
三 、计算题（本大题共2小题，共24分）
11.（12分）地球同步通信卫星绕地球做匀速圆周运动的周期与地球的自转周期相同，均为。
求地球同步通信卫星绕地球运行的角速度大小；
已知地球半径为，地球表面的重力加速度为，求地球同步通信卫星的轨道。
12.（12分）如图所示，是地球的同步卫星。另一卫星的圆形轨道位于赤道平面内，离地面高度为。已知地球半径为，地球自转角速度为，地球表面的重力加速度为，为地球中心。
求卫星的运行周期。
如果卫星绕行方向与地球自转方向相同，某时刻、两卫星相距最近、、在同一直线上，则至少经过多长时间，他们再一次相距最近？
答案和解析
1.【答案】B;
【解析】
根据开普勒第三定律分析公转周期的关系，万有引力定律和牛顿第二定律结合分析加速度的关系，根据万有引力等于重力，分析星球表面重力加速度的关系，由万有引力提供向心力求解第一宇宙速度的关系。
此题主要考查了开普勒第三定律和万有引力定律，灵活掌握公式是解答该题的关键。
A.由表格数据可知，火星的轨道半径比地球的大，根据开普勒第三定律，火星的公转周期较大，故错误；
B.根据万有引力提供向心力公式，得向心加速度为，由于火星轨道半径较大，则火星的加速度较小，故正确；
C.在行星表面根据万有引力等于重力，得，表面重力加速度为，根据表格数据火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：，故火星表面的重力加速度较小，故错误；
D.由万有引力提供向心力得第一宇宙速度公式为：，代入数据得火星的第一宇宙速度较小，故错误。
故选。
2.【答案】C;
【解析】解：、对卫星在、两轨道上绕地球运转，根据开普勒第三定律得：
因为开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，而对应的中心天体是月球，故错误；
、对“嫦娥五号”在轨道上，根据万有引力提供向心力得：
在地球表面，根据万有引力等于重力得：
联立解得：，故错误；
、根据牛顿第二定律可得，解得，即沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等。故“嫦娥五号”在轨道上点的加速度等于在轨道上点的加速度，故正确；
、通过点构建圆轨道，如图所示，由万有引力提供向心力有：，解得：，所以卫星在轨道运行的线速度小于卫星在轨道上运行的线速度；
而轨道的点相对于轨道做向心运动，所以轨道点的速度小于轨道的速度，所以嫦娥五号在椭圆轨道的点运行速度小于在圆轨道的运行速度，故错误。
故选：。
根据开普勒第三定律仅适用于围绕同一中心天体的运动，可判断选项是否正确；根据万有引力提供向心力，分别在地球表面和轨道处列方程，解方程组，即可求在轨道上的运行速度；根据沿不同轨道运动到同一点时的加速度相等，可判断在轨道上点的加速度与在轨道上点的加速度的关系；根据万有引力提供向心力结合向心力公式分析线速度大小关系。
此题主要考查了万有引力定律及其应用，要熟记万有引力的公式和圆周运动的一些关系变换式，解题依据为万有引力提供向心力，另外注意开普勒第三定律的适用条件。
3.【答案】C;
【解析】解：、根据图象可知三颗卫星的轨道半径之间的关系为：。
由万有引力提供向心力有：，解得：，可知、卫星的运行速率相等，且小于卫星的运行速率，故错误；
、北京不在赤道上，同步卫星不可能定点于北京的正上方；而卫星为倾斜轨道同步卫星，只是周期和地球自转周期相同，相对于地球是运动的，不可定位于北京上空，故错误；
、中国的任何一个地方都不在赤道上，、、三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止，故正确；
、根据万有引力定律可得：，由于卫星的质量大小关系不知道，无法确定卫星受到地球的万有引力大小，故错误。
故选：。
根据图象可知三颗卫星的轨道半径之间的关系为：，由万有引力提供向心力得到线速度与轨道半径的关系分析选项；
中国的任何一个地方都不在赤道上，三颗卫星都不可能定位于中国上空，相对地面静止；
根据万有引力定律分析卫星受到地球的万有引力大小。
本题主要是考查万有引力定律及其应用，解答本题的关键是能够根据万有引力提供向心力结合向心力公式进行分析。
4.【答案】B;
【解析】解：地球上第一宇宙速度为
探月卫星所受万有引力等于向心力
解得
因而
故选：。
由万有引力等于向心力，可以得到第一宇宙速度的表达式，再同样由万有引力等于向心力，得到该探月卫星绕月运行的速率，两式比较，得到探月卫星速度。
本题关键是根据第一宇宙速度的表达式列式求解，其中第一宇宙速度为贴近星球表面飞行的卫星的环绕速度
5.【答案】C;
【解析】设火星的半径为,表面的重力加速度为,质量为的物体绕火星表面飞行的周期为,则有,设椭圆停泊轨道与火星表面的最近、最远距离分别为,停泊轨道周期为,根据开普勒第三定律有,代入数据解得,故选项C正确。
6.【答案】C;
【解析】
地球同步卫星的周期、角速度必须与地球自转周期、角速度相同，根据比较与的向心加速度大小，再比较的向心加速度与的大小，根据万有引力提供向心力，列出等式得出线速度与半径的关系和加速度与半径的关系。
对于卫星问题，要建立物理模型，根据万有引力提供向心力，分析各量之间的关系，并且要知道地球同步卫星以及近地卫星的条件和特点。
地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，即知与的角速度相同，根据知，的向心加速度比的大，由，得，可知，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则的向心加速度小于的向心加速度，所以的向心加速度比的小，而的向心加速度约为，故知的向心加速度小于重力加速度，故错误，正确；
B.对人造卫星由，得，可知，卫星的轨道半径越大，线速度越小，则有，对由有，，即有，故错误；
D.是地球同步卫星，周期是，则在内转过的圆心角是，故错误。
故选。
7.【答案】CD;
【解析】解：、根据题意三者质量相等，轨道半径
物体与人造卫星比较，由于赤道上物体受引力和支持力的合力提供向心力，而近地卫星只受万有引力，故F，故A错误；
B、由选项A的分析知道向心力，故由牛顿第二定律，可知，故B错误；
C、由选项的分析知道向心力，根据向心力公式，由于、一定，故，对于赤道上物体和同步卫星的周期相同，据可知，同步卫星半径大线速度大即，对于和，由万有引力提供向心力可得，由于同步卫星轨道半径大，故线速度小即综上可知故C正确；
D、同步卫星与地球自转同步，故，根据周期公式可知，卫星轨道半径越大，周期越大，故，再根据，有，故D正确；
故选：。
题中涉及三个物体：地球赤道上有一随地球的自转而做圆周运动物体、绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星、地球同步卫星；物体与人造卫星转动半径相同，物体与同步卫星转动周期相同，人造卫星与同步卫星同是卫星，都是万有引力提供向心力；分三种类型进行比较分析即可。
本题关键要将物体、人造卫星、同步卫星分为三组进行分析比较，最后再综合；一定不能将三个物体当同一种模型分析，否则会使问题复杂化。
8.【答案】BD;
【解析】解：中国空间站在轨运行做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力
在地球表面有
将，代入解得，故错误；
B.根据，解得：，中国空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，则中国空间站运行的角速度大于地球同步卫星运行的角速度，故正确；
C.由于在万有引力提供向心力的表达式中，环绕天体的质量被消去，只能求中心天体的质量，即根据题中已知条件不能求出中国空间站的质量，故错误：
D.根据可知，根据题中已知条件可求出中国空间站的运行周期，故正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力可解得速度和角速度的表达式；环绕天体的质量被消去，只能求中心天体的质量，根据可解得周期。
此题主要考查了同步卫星的相关规律，地球同步卫星要与地球的自转实现同步，就必须要角速度与地球自转角速度相等，这就决定了它的轨道高度和线速度，根据万有引力提供向心力可分析空间站的物理量。
9.【答案】AD;
【解析】解：该卫星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，故正确；
B.在远地点需要点火加速，做离心运动才能进入同步轨道，故错误；
C.在同步轨道上的角速度等于赤道上物体的角速度，故错误；
D.在椭圆轨道上从点运动到点的过程中，由近地点到远地点运动，动能转化为势能，速度减小，故正确。
故选：。
星在近地点做离心运动，速度大于做圆周运动的的速度，根据变轨原理分析项，在结合同步卫星轨道的特点，得出角速度的关系，根据能量变化分析速度。
对于天体运动问题，要熟记计算的主线：万有引力提供向心力和万有引力等于物体的重力。另外要熟记地球同步卫星轨道的特点。
10.【答案】AC;
【解析】
解：、探测器在火星表面附近时：
探测器绕火星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得：，
所以探测器运行时的线速度为：故A正确；
B、航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，则有：
所以：故B错误；
C、探测器绕火星做匀速圆周运动时，万有引力大小：故C正确；
D、探测器的动能：故D错误。
故选：。
探测器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动时，由火星的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和向心力公式可列出含速率的方程；再研究近地的速度与地球质量的关系，联立即可求解。
对于卫星类型，关键建立卫星运动的模型，理清其向心力来源：万有引力，根据万有引力等于向心力进行解答。
11.【答案】解：（1）地球同步通信卫星绕地球做匀速圆周运动的周期与地球的自转周期相同，均为T。
根据角速度与周期的关系，地球同步卫星绕地球运行的角速度大小为ω=。
（2）设地球质量为M，卫星质量为m，引力常量为G，地球同步通信卫星的轨道半径为r，
则根据万有引力定律和牛顿第二定律有，
对于质量为的物体放在地球表面上，根据万有引力定律有，
联立上述两式可解得 r=。
答：（1）求地球同步通信卫星绕地球运行的角速度大小为。
（2）已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则地球同步通信卫星的轨道半径为。;
【解析】
根据角速度与周期的关系，地球同步卫星绕地球运行的角速度大小为。
根据万有引力提供向心力，地球表面的物体受到的重力等于万有引力，分析求解轨道半径。
对万有引力与天体的运动问题，一定要知道两个关系：星球表面的物体受到的重力等于万有引力，做匀速圆周运动的物体需要的向心力由万有引力提供。熟练掌握这两个关系可以解决一切天体运动的问题。
12.【答案】解：设地球质量为，卫星质量为，根据万有引力和牛顿运动定律，有：
在地球表面有：
联立得：。
它们再一次相距最近时，一定是比多转了一圈，有：
其中得：。
答：卫星的运行周期是；
至少经过，它们再一次相距最近。;
【解析】
研究卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出周期。
卫星、绕地球做匀速圆周运动，当卫星转过的角度与卫星转过的角度之差等于时，卫星再一次相距最近。
该题考查万有引力定律和圆周运动知识的综合应用能力。
向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用。