物理试题 答案与解析
1.【答案】B
【必备知识】开普勒第一定律；开普勒第二定律；开普勒第三定律；
【关键能力】阅读审题
【核心素养】物理观念
【难度】1
【解析】A．开普勒三大定律不仅仅适用于太阳系中行星的运动，也适合于宇宙中其他天体的运动， A
错误；
B．开普勒第二定律表明，行星绕太阳运动时，行星离太阳越远，速度越小，B正确；
C．月亮绕地球运动的轨道是一个椭圆，地球处在椭圆的其中一个焦点上，C错误；
D．k值与中心天体的质量有关，月亮绕地球运动的 k值与地球绕太阳运动的 k值不相同，D错误。
故选 B。
2.【答案】D
【必备知识】物理学史；
【关键能力】阅读审题
【核心素养】物理观念
【难度】1
【解析】AB.卡文迪什通过该装置测出了引力常量 G，也因此被称为第一个称量地球的人，选项 A、B错
误；
C.牛顿提出万有引力定律，卡文迪什通过扭秤实验测出引力常量，验证万有引力定律的正确性，选项 C错
误；
D.该实验巧妙地利用了微小量放大思想，选项 D正确。
故选 D。
3.【答案】A
【必备知识】卫星发射及变轨问题中各物理量的变化；
【关键能力】阅读审题
【核心素养】物理观念
【难度】1
【解析】神舟十一号沿椭圆轨道运行到达远地点时，要想到达“天宫二号”的近似正圆轨道上并进行对接，
相当于由低轨变到高轨，应该加速，做离心运动。
故选 A。
4.【答案】B
【必备知识】不同轨道上的卫星各物理量的比较；
【关键能力】阅读审题
【核心素养】科学思维
【难度】2
【解析】由题意知“神舟十三号”的轨道半径小于“天和核心舱”的轨道半径，根据
答案第 1页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
F G Mm v
2 2
2 m m
2r m 4 r
向 r r T 2
A．可得
r3T 2
GM
可知“神舟十三号”运行的周期比“天和核心舱”的小，故 A错误；
B．可得
v GM
r2
可知“神舟十三号”运行的线速度比“天和核心舱”的大，故 B正确；
C．可得
GM
r3
可知“神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的大，故 C错误；
D．由于“神舟十三号”的质量和“天和核心舱”的质量未知，所以无法比较向心力大小，故 D错误。
故选 B。
5.【答案】C
【必备知识】地球同步卫星与其他卫星的对比；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】2
【解析】A．由公式 =
2π
可知，天琴一号卫星的角速度和同步卫星的角速度之比约为 6 6 :1，故 A错
T
误；
BC r
3
．由公式 2 k可知，天琴一号卫星的轨道半径和同步卫星的轨道半径之比约为T
r T 2 2天 = 3 天2 =
1
3 =1:6
r同 T同 （6 6）2
由公式 v r可知，天琴一号卫星的线速度和同步卫星的线速度之比约为 6 :1，故 B错误，C正确；
D．由公式 a 2r可知，天琴一号卫星的向心加速度和同步卫星的向心加速度之比约为 36：1，故 D错误。
故选 C。
6.【答案】B
【必备知识】不同轨道上的卫星各物理量的比较；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】2
【解析】根据
Mm 4 2 v2G m r m m 2r ma
r 2 T 2 r
答案第 2页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
解得
3
T 2 r
GM
v GM
r
GM
r3
a GM
r 2
A．根据
3
T r 2
GM
可得周期之比为
T
火 = ( 2 )3 2 2
T天 25 125
选项 A错误；
B．根据
v GM
r
线速度大小之比为
v
火 = 25 5
v天 2 2
选项 B正确；
C．根据
GM
r3
角速度大小之比为
火 = (25)3 125
天 2 2 2
选项 C错误；
D．根据
a GM
r 2
向心加速度大小之比为
a
火 =(25)2 625
a天 2 4
选项 D错误。
故选 B。
答案第 3页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
7.【答案】C
【必备知识】计算中心天体的质量和密度；其他星球表面的重力加速度；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】3
【解析】A．小球在月球上从高 h处由静止释放，小球做自由落体运动，运动时间为 t，设月球表面重力
1 2
加速度为 g ，由自由落体运动公式 h g t 得
2
g 2h
t 2
A错误；
B．设月球质量为M ，物体在月球表面的重力等于月球对物体的万有引力有
G Mm2 mg R
得
M g
R2 2hR2
G Gt 2
B错误；
C．月球的第一宇宙速度，据环绕月球表面附近做匀速圆周运动的向心力由重力提供有
v2m mg
R
得
v 2hR 2hR
t 2 t
C正确；
D．月球的质量
M 2hR
2
Gt 2
月球的体积
V 4 R 3
3
月球的平均密度是
2
M 2hR 3 3h
V Gt2
4 R3
2 RGt2
D错误。
故选 C。
8.【答案】BC
【必备知识】卫星的各个物理量计算；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】1
答案第 4页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
【解析】A．根据万有引力提供向心力，有
Mm 2
G =m v
r 2 r
得线速度
v= GM
r
故 A错误；
B．根据万有引力提供向心力，有
Mm
G 2 =mω2rr
得角速度
ω= GM
r3
故 B正确；
C．根据万有引力提供向心力，有
Mm 2
G 2 =m
2π
rr T
得周期
r3T=2π
GM
故 C正确；
D．根据万有引力提供向心力，有
Mm
G 2 =mar
得向心加速度
GM
a=
r 2
故 D错误。
故选 BC。
9.【答案】AD
【必备知识】天体自转对自身结构及表面 g的影响；
【关键能力】阅读审题
【核心素养】物理观念
【难度】2
【解析】若忽略地球自转的影响，物体所受重力就是地球对物体的万有引力，选项 A正确；若考虑地球
自转的影响，同一物体在地球两极受到的重力最大，在赤道受到的重力最小，选项 B错误； 若考虑
地球自转的影响，静止在地球赤道上的物体所受的万有引力与地面的支持力的合力就是物体随地球自
转所需的向心力，选项 C错误；静止在北京地面上的物体，所受万有引力和地面对物体作用力的合力
充当物体随地球自转的向心力，选项 D正确；故选 AD.
10.【答案】BC
【必备知识】第二宇宙速度；发射速度和环绕速度；同步卫星的运行中哪些量相同；
答案第 5页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】3
【解析】A．卫星发射速度大于第二宇宙速度时，就脱离地球束缚，则在发射火星的卫星时发射速度应
大于第二宇宙速度，选项 A错误；
B．实践二十号是地球同步轨道卫星，则角速度等于地球自转的角速度，则
G Mm m (R h ) 2
(R h)2
解得
h GM 3 2 R
选项 B正确；
C．实践二十号是绕地球运转的卫星，则实践二十号的发射速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之
间，选项 C正确；
D．所有地球同步卫星都具有相同的速率，与卫星的质量无关，选项 D错误。
故选 BC。
F FR2 4 2 311. r【答案】 m ； ；m 20 0 T
【必备知识】已知地月/卫系统常识可以求出的物理量；
【关键能力】实验探究 计算能力
【核心素养】科学探究
【难度】2
【解析】（1）[1]根据牛顿第三定律可知地面对物体的支持力大小为 F，根据平衡条件可知物体的重力大
小为 F ，则地面上的重力加速度大小 g可以表示为
g F
m0
（2）[2]根据
G Mm2 mgR
结合
g F
m0
可得
2
GM FR
m0
（3）[3]根据
G Mm
'
m '
r 2
a n
可得
答案第 6页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
2 3
GM 4 r
T 2
12. 3 n
2 Nv2 N
【答案】 ； ； v
Gt 2 2R 2
【必备知识】计算中心天体的质量和密度；其他星球表面的重力加速度；
【关键能力】实验探究 计算能力
【核心素养】科学探究
【难度】3
【解析】（1）[1]由题意可得，飞船贴着月球表面做匀速圆周运动的周期为
T t
n
[2]由万有引力提供向心力可得
GMm m 2
2
R 4
2n2mR
R2
T t 2
M 4 R3
3
解得
3 n
2
Gt 2
（2）[3]由题意及速度公式可得
v2 2ah
g v
2 v2 Nv2
月 2h 2R
2R
N
[4]由
GMm v 2
m 月
R2 R
可得
v GM月 R
对于月球上中质量为 m0的物体，有
GMm0
2 m0gR 月
v GM Rg v N月 月 R 2
答案第 7页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
G Mm13. 1 2 GM【答案】（ ）
r 2
；（ ）
r
【必备知识】卫星的各个物理量计算；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】1
【解析】（1）根据万有引力定律，太阳对地球的引力为
F Mm G
r 2
（2）地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，由牛顿第二定律有
G Mm
2
2 m
v
r r
解得
v GM
r
4 2 3 2 314. r 4 r【答案】（1） g 2 ；（2） v R T 2 RT 2
【必备知识】近地卫星与黄金代换；
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】2
【解析】（1）设太阳的质量为 M，地球的质量为 m对地球
2
G Mm m 2
r 2 T
对中子星表面质量为m 的物体有
G Mm2 m R
解得
4 2g r
3
R2T 2
（2）对中子星的近地卫星有
v2m0g m0 R
解得
v 4
2r3
RT 2
M
15. 4 2 a【答案】（1） g G R2 ；（2） r
2
a；（3）
2 T 2 a 7GM
【必备知识】多星运动问题；
答案第 8页，共 9页
高一物理人教版必修二 日期： 年 月 日
【关键能力】计算能力
【核心素养】科学思维
【难度】3
【解析】（1）质量为m的物体在某星球表面上时，其所受重力等于该星球对它的引力，即
G Mm2 mgR
解得
g G M
R2
（2）由于四颗星球均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何关系可知，每个星球做圆周运动
的半径均为
r 2 a
2
（3）某星球在其他三个星球的引力作用下围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由万有引力定律及
圆周运动的知识可知
2 2 2
G M 2 2G
M
2 cos 45
M 2 r
2a a
T
解得
4 2 a
T 2 a
7GM
答案第 9页，共 9页2022-2023学年高一下学期4月月考
物理试题
一、单项选择题（本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合
题意要求的）
1．对于开普勒行星运动定律的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．开普勒三大定律仅适用于太阳系中行星的运动
B．开普勒第二定律表明，行星离太阳越远，运行速度越小
C．月亮绕地球运动的轨道是一个标准的圆，地球处在该圆的圆心上
D r
3
．开普勒第三定律 2 = k 中，月亮绕地球运动的 k 值与地球绕太阳运动的 k 值相同 T
2．如图所示为扭秤实验的装置图，下列说法正确的是（ ）
A．牛顿通过该装置测出了引力常量 G
B．牛顿被称为第一个称量地球的人
C．开普勒通过该装置提出了万有引力定律
D．该实验巧妙地利用了微小量放大思想
3．2016 年 10 月 19 日，“神舟十一号”飞船与“天宫二号”实验室实现自动交会对接，形成的“天神组合体”
开始了长达 30 天的组合飞行，再一次创造了中国载人航天的新纪录。若在实现交会对接过程中，先使
“神舟十一号”飞船沿椭圆轨道运行，且让椭圆轨道的远地点在“天宫二号”等待交会对接的近似正圆轨道
上，然后在“神舟十一号”运行到远地点附近时进行对接，并使“天神组合体”能沿“天宫二号”原来的近似
正圆轨道运动。对于这个对接过程，“神舟十一号”沿椭圆轨道运行到达远地点时应做出的调整，下列说
法中正确的是（ ）
A．需要适当加速 B．需要适当减速
C．需要先减速再加速 D．需要适当改变速度方向
4．2021 年 10 月 16 日，“神舟十三号”载人飞船与中国太空站“天和核心舱”完成自主对接。若对接前“神舟
十三号”在较低圆轨道上运行，“天和核心舱”在较高圆轨道上运行，则（ ）
A．“神舟十三号”运行的周期比“天和核心舱”的大
B．“神舟十三号”运行的线速度比“天和核心舱”的大
C．“神舟十三号”运行的角速度比“天和核心舱”的小
D．“神舟十三号”所受的向心力比“天和核心舱”的大
5．天琴一号卫星，于 2019 年 12 月 20 日 11 时 22 分在山西太原升空，并于 2020 年 1 月 18 日成功完成了
无拖曳控制技术的在轨验证。它是我国“天琴”计划的首颗技术验证卫星。已知天琴一号卫星和地球同步
卫星的周期之比约为1: 6 6 。则可以判断（ ）
A．天琴一号卫星的角速度和同步卫星的角速度之比约为1: 6 6
B．天琴一号卫星的线速度和同步卫星的线速度之比约为6 6 :1
C．天琴一号卫星的轨道半径和同步卫星的轨道半径之比约为 1∶6
D．天琴一号卫星的向心加速度和同步卫星的向心加速度之比约为6 6 :1
试卷第 1 页，共 4 页
6．“天问一号”成功着陆于火星乌托邦平原南部，迈出了我国星际探测征程的重要一步，火星首次有了中国
印迹。根据天文数据，已知火星公转轨道半径与天王星公转轨道半径之比为 2：25，其中火星和天王星
绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，则火星与天王星绕太阳运动的（ ）
A．周期之比为 25：2
B．线速度大小之比为5 : 2
C．角速度大小之比为2 2 : 5
D．向心加速度大小之比为 4：625
7．假如某志愿者登上月球后将一小球从高 h 处由静止释放，用秒表测得小球下落时间 为 t。已知月球半
径为 R，万有引力常量为 G，不计空气阻力，不考虑月球自转，则下列说法正确的是（ ）
A 2h．可以算出月球表面的重力加速度为
t
2h
B．可以算出月球的质量为
Gt 2R2
C 2hR．可以算出月球的第一宇宙速度为
t
D 3h．可以算出月球的平均密度为
4πGt 2
R
二、多项选择题（本题共 3 小题，每小题 6 分，共 18 分，每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要
求 ，全部选对得 6分，选对但不全的得 3分，有选错的得 0分）
8．2018 年 12 月 8 日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，实现了人类航天器
首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹。已知月球的质量为 M、半径为 R，探测器的
质量为 m，引力常量为 G。嫦娥四号探测器围绕月球做半径为 r 的匀速圆周运动时，探测器的（ ）
A GM GM．线速度为 B．角速度为
R r3
r3C．周期为 2π D
GM
．向心加速度为
GM R2
9．下列关于重力和万有引力的说法，正确的是（ ）
A．若忽略地球自转的影响，物体所受重力就是地球对物体的万有引力
B．若考虑地球自转的影响，同一物体在地球两极受到的重力最小，在赤道受到的重力最大
C．若考虑地球自转的影响，静止在地球赤道上的物体所受的万有引力就是物体随地球自转所需的向心
力
D．静止在北京地面上的物体，所受万有引力和地面对物体作用力的合力充当物体随地球自转的向心力
10．2019 年 12 月 27 日晚，我国的长征五号遥三运载火箭在海南文昌一飞冲天，并将目前我国研制的最重
地球同步轨道卫星——实践二十号成功送入太空预定轨道，一扫两年多前遥二火箭发射失利的阴霾，
展现出“王者归来”的英雄气概。作为重型运载火箭，其肩负着发射大型航天器、实施月球采样返回、开
展火星探测等一系列后续重要航天任务，已知地球的质量为 M，平均半径为 R，自转角速度为 ω，引
力常量为 G，下列说法正确的是（ ）
A．在发射火星的卫星时，发射速度大于第一宇宙速度即可成功
B GM．实践二十号的预定轨道离地高度为 h= 3 R
ω2
试卷第 2 页，共 4 页
C．实践二十号的发射速度大小介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D．实践二十号由于质量较大，其在轨道运行时速率小于质量较小的同步卫星
三、非选择题（共 54 分）
11．（6 分）月地检验是验证地球与月球间的吸引力与地球对树上苹果的吸引力是同一种性质的力的最
初证据。月地检验可以这样思考，地球可以看成质量均匀、半径为 R 的均匀球体，质量为m0 的物体静止
在地面上时对地面的压力大小为 F。
（1）地面上的重力加速度大小 g 可以表示为__________（用m0 和 F 表示）
（2）若已知引力常量为 G，地球的质量为 M，忽略地球的自转，则GM = __________（用m0 、F 和 R
表示）。月球和地球之间的距离为 r，月球绕地球的运动可以看成是匀速圆周运动，月球绕地球运动的周期
为 T。
（3）月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对其吸引力提供，据此可以得到GM = __________
（用 r 和 T 表示）。
12．（9 分）未来中国字航员将会登月成功，假设字航员在登月前后做了两次实验。
实验一：当宇宙飞船贴着月球表面做匀速圆周运动时，飞船中的宇航员用秒表测量飞船完成 n 圈的运
动时间为 t，万有引力常量为 G。
实验二：已知月球的半径为 R，假设字航员登上月球后，在月面让小球做自由落体运动，从静止开始
R
下落的距离为 时（N 很大），测得小球的速度为 v，回答下列问题：
N
t
（1）实验一测得宇宙飞船贴着月表做匀速圆周运动的周期为T = ，月球的密度 ρ =______（用 n、t、
n
G 来表示）；
（2）实验二测得月球表面的重力加速度为 g 月=________（用 v、R、N 来表示），月球的第一宇宙速度
v 月=________（用 v、N 来表示）。
13．（11 分）已知地球的质量 m，太阳的质量 M，地球绕太阳做轨道半径为 r 的匀速圆周运动，引力
常量 G，求：
（1）（5 分）太阳对地球的引力大小 F；
（2）（6 分）地球绕太阳运转的线速度大小 v。
试卷第 3 页，共 4 页
14．（12 分）宇宙中存在着各种各样的天体。地球与太阳之间的距离为 r，地球做匀速圆周运动的周期
为 T。某中子星的质量大约与太阳的质量相等，但半径比太阳小很多，设半径为 R。
（1）（6 分）求该中子星表面的自由落体加速度 g；
（2）（6 分）一小卫星贴近该中子星表面做圆周运动，求该卫星的速度 v。
15．（16 分）宇宙中存在一些由四颗星球组成的四星系统，它们质量相等且距离其他恒星较远，通常
可忽略其他星球对它们的引力作用。已知每颗星球的质量均为 M、半径均为 R，四颗星球分别稳定在边长
为 a的正方形的四个顶点上，这四颗星球均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，引力常量为 G。求：
（1）（5 分）星球表面的重力加速度 g；
（2）（5 分）星球做圆周运动的半径 r；
（3）（6 分）星球做匀速圆周运动的周期T 。
试卷第 4 页，共 4 页
