人教版高中物理必修第二册 7.4 宇宙航行 同步练习卷(含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修第二册 7.4 宇宙航行 同步练习卷(含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 117.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-18 08:42:41 | ||
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文档简介
人教版高中物理必修第二册《7.4 宇宙航行》同步练习卷
一、单选题：本大题共21小题，共84分。
1.A、两颗地球卫星绕地球运转的周期之比为：，则( )
A. 线速度之比为： B. 轨道半径之比为：
C. 向心加速度之比为： D. 质量之比为：
2.如图所示，、是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是和为地球半径下列说法中正确的是( )
A. 比的线速度小
B. 比的角速度小
C. 比的向心加速度小
D. 比的周期小
3.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
B. 美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C. 第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造卫星的最大运行速度
D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
4.天文兴趣小组查找资料得知：某天体的质量为地球质量的倍，其半径为地球半径的倍，表面无大气层，地球的第一宇宙速度为。则该天体的第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
5.现对发射地球同步卫星的过程进行分析，如图所示，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，点是轨道Ⅰ上的近地点，然后在点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )
A. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于第一宇宙速度
B. 该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度
C. 在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于第一宇宙速度
D. 在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于第一宇宙速度
6.年月日，华为发布了全球首款支持卫星电话功能的手机。该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，处为赤道附近的空旷地带，某人在处利用手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为，地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。如果地球同步卫星能接收到此人在处所拨打的卫星电话，则、间的最远距离为( )
A. B. C. D.
7.年月日，我国“一箭双星”将北斗导航系统的第、颗卫星送入预定轨道。北斗导航系统的某两颗卫星的圆轨道如图所示，卫星相对地球静止，卫星轨道半径为卫星的倍，下列说法正确的是( )
A. 卫星可能位于潍坊正上方
B. 卫星的线速度是卫星的倍
C. 在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积与卫星相同
D. 在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积是卫星的倍
8.宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站( )
A. 应从较高轨道上加速 B. 应从较低轨道上加速
C. 只能从与空间站同一轨道上加速 D. 无论在什么轨道，只要加速即可
9.两颗互不影响的行星、，各有一颗近地卫星、绕其做匀速圆周运动．图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度，横轴表示某位置到行星中心距离平方的倒数，关系如图所示，卫星、的引力加速度大小均为则( )
A. 的质量比的大 B. 的质量比的大
C. 的第一宇宙速度比的小 D. 的平均密度比的大
10.美国国家科学基金会年月日宣布，天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的行星，该行星绕太阳系外的红矮星做匀速圆周运动这颗行星距离地球约光年，公转周期约为天，它的半径大约是地球的倍，表面重力加速度与地球相近下列说法正确的是( )
A. 该行星的公转角速度比地球小
B. 该行星的质量约为地球质量的倍
C. 该行星第一宇宙速度为
D. 要在地球上发射航天器到达该星球，发射速度只需达到地球的第二宇宙速度即可
11.已知地球质量分布均匀，自转周期为，表面的重力加速度取，同步卫星到地面的高度约为地球半径的倍。对绕地球运动的一群卫星来说，下列判断正确的是( )
A. 卫星可以在地球任一纬线圈上做圆周运动
B. 卫星可以在地球任一经线圈上做圆周运动
C. 卫星在近地轨道上运动速度一定小于第一宇宙速度
D. 卫星在距地面高度的轨道上做圆周运动的周期约为
12.地球可看作一半径为、质量分布均匀的球体一通往地心的隧道挖至深度为处已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零那么人在隧道底部和地球表面处的重力之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
13.直径为的小行星密度和地球密度相同，已知地球的半径为，地球的第一宇宙速度约，在小行星上发射一颗环绕其表面附近运行的卫星，则此卫星的环绕速度约为( )
A. B. C. D.
14.假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的倍．那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小约为第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
15.某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星即卫星相对于地面静止。则此卫星的
A. 线速度大于第一宇宙速度 B. 周期小于同步卫星的周期
C. 角速度大于月球绕地球运行的角速度 D. 向心加速度大于地面的重力加速度
16.年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为、，近地点到地心的距离为，地球质量为，引力常量为则
( )
A. B.
C. D.
17.年月日，我国成功发射第颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星同步卫星。该卫星( )
A. 入轨后可以位于北京正上方 B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度
C. 发射速度大于第二宇宙速度 D. 该卫星的周期和地球自转周期相等
18.如图，承担嫦娥四号中继通信任务的“鹊桥”中继星位于绕地月第二拉格朗日点的轨道。第二拉格朗日点是地月连线延长线上的一点，处于该位置上的卫星与月球绕地球同步公转，则该卫星的( )
A. 向心力由地球对其的引力提供
B. 线速度小于月球的线速度
C. 角速度大于月球的角速度
D. 向心加速度大于月球的向心加速度
19.我国首颗量子科学实验卫星于年月日点分成功发射。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的倍，图中点是地球赤道上一点，由此可知( )
A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为
B. 同步卫星与点的线速度之比为
C. 量子卫星与同步卫星的线速度之比为
D. 量子卫星与点的线速度之比为
20.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.
21.如图所示，、、、是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星．其中、的轨道相交于，、在同一个圆轨道上．某时刻卫星恰好处于卫星的正上方．下列说法中正确的是( )
A. 、存在相撞危险
B. 、的加速度大小相等，且大于的加速度
C. 、的角速度大小相等，且小于的角速度
D. 、的线速度大小相等，且小于的线速度
二、多选题：本大题共12小题，共48分。
22.关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A. 运动周期与地球的自转周期相同
B. 运动轨迹一定在赤道平面内
C. 距离地面的高度可以有不同的数值
D. 向心加速度的大小可能等于地球表面处的重力加速度
23.下面关于同步通信卫星的说法中正确的是( )
A. 同步通信卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率都是确定的
B. 同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择。高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步
C. 我国发射第一颗人造地球卫星的周期是，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步卫星低
D. 同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速率大
24.研究表明，地球自转在逐渐变慢，亿年前地球自转的周期约为小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )
A. 线速度变小 B. 距地面的高度变小 C. 向心加速度变大 D. 角速度变小
25.年月日，我国“快舟一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”方式，将“天目一号”掩星探测星座星送入预定轨道轨道近似为圆轨道，高度在至公里之间，发射任务取得圆满成功，实现了年中国航天发射开门红。对于这四颗入轨后的卫星，下列说法正确的是( )
A. 轨道高度为公里的卫星周期比轨道高度为公里的小
B. 轨道高度为公里的卫星加速度比轨道高度为公里的小
C. 某一颗卫星可能相对地面静止
D. 卫星圆周运动的速度一定小于
26.极地卫星是一种特殊的人造地球卫星，其轨道平面与赤道平面的夹角为，极地卫星运行时能到达地球南极和北极区域的上空。若某极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为，认为卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 该卫星的加速度小于 B. 该卫星的环绕速度大于
C. 该卫星每隔经过北极的正上方一次 D. 该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径相等
27.如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动角速度为时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，星球的半径为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 这个行星的质量
B. 这个行星的第一宇宙速度
C. 这个行星的密度是
D. 离行星表面距离为的地方的重力加速度为
28.太阳每秒释放的能量约为，如此巨大能量的一小部分辐射到地球，就可为地球上生命的生存提供能量。已知地球和火星大气层表面每秒每平方米垂直接收到的太阳辐射能量分别约为和，则( )
A. 地球与火星的公转半径之比约为： B. 地球与火星的公转线速度之比约为：
C. 火星的公转周期约为年 D. 火星与太阳的距离约为
29.人类为了寻找地外生命，对火星探测的力度加大。已知地球公转周期为，地球到太阳的距离为，绕太阳运行的速率为；火星到太阳的距离为，绕太阳运行的速率为；太阳的质量为，引力常量为。一个质量为的行星探测器被发射到一围绕太阳的椭圆轨道上运行，它以地球轨道上的点为近日点，以火星轨道上的点为远日点，如图所示。不计火星、地球对行星探测器的影响，则( )
A. 行星探测器在点的加速度大小等于
B. 行星探测器在点的速度大小为
C. 行星探测器在点加速后可能沿火星轨道运行
D. 行星探测器沿椭圆轨道从点到点的运行时间为
30.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
B. 美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C. 第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
31.已知火星的质量为地球质量的，火星的半径为地球半径的，假设空气的阻力可忽略不计。在火星表面上方处自由释放一物体，物体落在火星表面时的速度为，自释放到着地的时间为；在地球表面上方同样的高度处自由释放一物体，物体落在地面时的速度为，自释放到着地的时间为。则下列说法正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：
B. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为：
C. ：：
D. ：：
32.下面关于同步卫星的说法中正确的是( )
A. 所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内
B. 所有的地球同步卫星的质量都相等
C. 它运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D. 它可以定位在桂林的正上空
33.年月日零时分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“中星号”卫星送入太空“中星号”是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星“中星号”将接替“中星”为我国及亚太地区用户提供通信和广播电视等业务关于“中星号”和“中星”以下判断正确的是( )
A. 它们的运行速度大于第一宇宙速度 B. 它们的质量可以不同
C. 它们的加速度相等 D. 它们在运行时能经过北极的正上方
三、计算题：本大题共1小题，共10分。
34.宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上进行物理实验，在高度为的位置上自由释放一个小球，测得小球经时间到地面，已知该星球半径为，求：
该星球表面的重力加速度
该星球的第一宇宙速度
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力得，
周期之比为：：，
则的轨道半径之比为：，
根据得线速度之比为：，故A正确，B错误
C、由得
所以向心加速度之比为：，故C错误
D、无法判断、质量关系，故D错误
故选A．
人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力，分别用周期、速率来表示向心力，化简公式即可求解结果．
对于卫星问题一定掌握：万有引力提供向心力，可以用卫星的速度、周期、角速度来分别表示向心力，从而求出结果．
2.【答案】
【解析】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得
解得，，，
可知，卫星的轨道半径越小，线速度、角速度和向心加速度越大，而周期越小，所以比的线速度大、比的角速度大、比的向心加速度大、比的周期小。故ABC错误，D正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力，表示出线速度、角速度、向心加速度周期，据此判断所给各量的大小关系．
对于卫星类型，关键要建立模型，找出卫星向心力的来源：万有引力，通过列式进行半定量分析．
3.【答案】
【解析】解：第一宇宙速度，这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，物体绕地球运行最大环绕速度；
第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若，物体绕太阳运行脱离速度；
第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行逃逸速度．
A、第一宇宙速度，第二宇宙速度，而根据公式，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度小于或等于，故A错误；
B、美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第二宇宙速度，故B错误；
C、第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度；而第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱太阳引力束缚，故C错误；
D、第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，也是最小发射速度，故D正确；
故选：．
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．
4.【答案】
【解析】解：设地球质量，某天体质量是地球质量的倍，地球半径，某天体径是地球半径的倍
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得：解得：卫星在圆轨道上运行时的速度公式
分别代入地球和某天体各物理量得：，故A正确BCD错误。
故选：。
明确卫星绕地球表面飞行的速度为第一宇宙速度，根据万有引力充当向心力即可求出第一宇宙速度的大小。
本题关键是根据万有引力定律列式求解星球表面重力加速度，利用卫星的万有引力提供向心力列式求解第一宇宙速度。
5.【答案】
【解析】解：
A、第一宇宙速度是近地轨道的线速度，根据，可知，故轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、该卫星为地球的卫星，所以发射速度小于第二宇宙速度，故B错误。
C、点为近地轨道上的一点，但要从近地轨道变轨到轨道，则需要在点加速，所以点的速度大于第一宇宙速度，故C正确。
D、在点要从轨道变轨到轨道Ⅱ，则需要在点加速，即轨道Ⅱ上经过点的速度大于轨道上经过点的速度，而轨道Ⅱ上的速度小于第一宇宙速度，故在轨道上经过点时的速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选：。
第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度，半径越大运行速度越小，故第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度。当卫星的速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道。当物体的速度大于等于第三宇宙速度时物体将脱离太阳的束缚成为一颗人造地球恒星。
本题考查了宇宙速度的相关知识，解题的关键是明确各宇宙速度的物理含义，比如第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度，最小的发射速度。
6.【答案】
【解析】解：卫星的轨道半径满足，解得
如果地球同步卫星能接收到此人在处所拨打的卫星电话，则、的连线不被地球遮挡，故A、最远时、的连线与地球相切，如图所示：
由几何关系得
A、间的最远距离
联立可得，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力求出同步卫星圆周运动的半径，人在处和卫星的角速度相等，手机信号沿直线传播，当卫星恰好能接收到电话时，、最远时、的连线与地球相切，再根据勾股定理即可解答。
本题考查万有引力定律在天体运动中的应用，关键是能根据万有引力提供向心力求解卫星半径。
7.【答案】
【解析】解：、卫星相对地球静止，为同步卫星，轨道平面位于赤道平面，不可能位于潍坊正上方，故A错误；
B、卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，，解得线速度：，卫星轨道半径为卫星的倍，则卫星的线速度是卫星的倍，故B错误；
C、根据开普勒第二定律可知，同一卫星与地心连线在相等的时间内扫过相等的面积，但不同卫星则不适用此规律，故C错误；
D、根据几何关系可知，时间内，卫星与地心连线扫过的面积：，已知卫星轨道半径为卫星的倍，卫星的线速度是卫星的倍，则在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积是卫星的倍，故D正确。
故选：。
同步卫星的轨道平面一定位于赤道平面。
卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，得到线速度与轨道半径的关系。
根据开普勒第二定律分析。
根据几何关系，确定时间内，卫星与地心连线扫过的面积。
此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确万有引力提供向心力，确定线速度与轨道半径的关系，以及开普勒第二定律的理解。
8.【答案】
【解析】解：飞船做匀速圆周运动时，引力提供向心力，根据万有引力等于向心力，可以知道速度与轨道半径的关系为，
A、在较高轨道上或在空间站同一高度的轨道上，当飞船加速时，飞船做离心运动，轨道半径增大，飞到更高的轨道，将不能与空间站对接。故A、C错误
B、在较低轨道上，当飞船加速时，在原轨道运行所需要的向心力变大，但万有引力大小不变，故引力不足以提供向心力，飞船会做离心运动，可飞到较高的轨道与空间站对接；故B正确。
D、由上可知D错误
故选：。
解答本题需掌握：飞船做匀速圆周运动的向心力有引力提供，当引力大于需要的向心力时，飞船做向心运动；当飞船受到的万有引力小于所需要的向心力时，飞船做离心运动；飞船的线速度、角速度都与轨道半径一一对应．
解决本题关键要结合离心运动和向心运动的条件进行分析，同时要抓住飞船做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，求解出线速度与轨道关系的表达式进行讨论．
9.【答案】
【解析】【分析】
根据牛顿第二定律得出行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度与的表达式，结合的正比关系函数图象得出、的质量关系，根据密度和第一宇宙速度的表达式分析求解。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，并会用这些关系式进行正确的分析和计算。
【解答】
、根据牛顿第二定律得：，
则得行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度为：，由此不能判断近地卫星、的质量大小，由数学知识知，图象的斜率等于，斜率越大，越大，越大，所以的质量比的大，故A错误，B正确；
C、设第一宇宙速度为，则，得由图看出，的半径比的半径大，相等，可知的第一宇宙速度比的大，故C错误；
D、行星的平均密度，的半径比的半径大，相等，则的平均密度比的小，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、根据可知，周期小，角速度大，地球公转周期年，该行星的公转角速度比地球大，故A错误；
B、因重力加速度相等，则由得，得，故B正确
C、要在该行星表面发射人造卫星，发射的速度最小为第一宇宙速度。第一宇宙速度，，而地球的第一宇宙速度为，所以行星的第一宇宙速度为，故C错误；
D、由于这颗行星在太阳系外，所以航天飞机的发射速度至少要达到第三宇宙速度，故D错误
故选：。
了解三个宇宙速度的物理意义，由周期大小关系可求得角速度的大小关系，忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式
求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较．两者进行比较要找到它们的共同点去进行比较．
11.【答案】
【解析】解：、卫星绕地球做圆周运动，是由万有引力提供向心力，做圆周运动的卫星的轨道圆心一定在地心，所以卫星不能在地球任一纬线圈上做圆周运动，故A错误；
B、经线圈在随地球自转，而卫星绕地球做圆周运动不随地球自装，故B错误：
C、卫星在近地轨道上做离心运动时的速度一定大于第一宇宙速度，故C错误；
D、对于同步卫星，轨道半径约为，运动周期为，设高度的轨道上卫星运动周期为，
根据开普勒第三定律有，解得：，故D正确；
故选：。
万有引力指向地心提供向心力，所以卫星做圆周运动的圆心必须在地心；知道第一宇宙速度是在地面发射人造卫星所需的最小速度，也是圆行近地轨道的环绕速度，也是圆形轨道上速度的最大值；根据开普勒第三定律求解。
本题考查了人造卫星问题，关键是知道人造卫星受到的万有引力指向地心提供向心力，所以卫星做圆周运动的圆心必须在地心。
12.【答案】
【解析】解：距地心距离为处和地面处的角速度相等，
根据得距地心距离为处和地面处的重力加速度大小之比为：：：
故选：。
距地心距离为处和地面处的角速度相等，根据列式即可求解．
本题主要考查了向心力公式的直接应用，知道距地心距离为本题主要考查了向心力公式的直接应用，知道距地心距离为处和地面处的角速度相等，难度不大，属于基础题．
13.【答案】
【解析】解：地球半径为，由可得：地球的第一宇宙速度为：
小行星半径：
小行星密度和地球密度相同，同理可得小行星的第一宇宙速度为：
两式相比后得到：。故ACD错误，B正确。
故选：。
因题目中是将小行星与地球相比较，故应根据万有引力定律分别对地球和吴健雄星列出方程，通过作比得出此卫星的环绕速度。
本题要掌握第一宇宙速度的定义，正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式；同时注意认真审题，如题目中小行星的半径为，有些同学可能会直接代入了。
14.【答案】
【解析】【分析】
第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据引力提供向心力，从而列式求解．
卫星所受的万有引力等于向心力、地面附近引力等于重力是卫星类问题必须要考虑的问题，本题根据这两个关系即可列式求解理解第一宇宙速度及线速度、角速度、半径、周期之间的关系时，一定要紧扣万有引力公式．
【解答】
解：地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，即轨道半径为地球半径的环绕速度，
则由，得
所以第一宇宙速度是，为地球半径．
地球半径增大到原来的倍，所以第一宇宙速度环绕速度大小应为，即为原来的倍．
所以，故A正确、BCD错误．
故选：．
15.【答案】
【解析】【分析】
地球的静止轨道卫星处于赤道的上方，周期等于地球自转的周期，根据万有引力提供向心力得出线速度、加速度与轨道半径的关系，从而比较出线速度与第一宇宙速度的大小，向心加速度与重力加速度的大小。
解决本题的关键知道同步卫星的特点，以及掌握万有引力提供向心力这一理论，并能熟练运用。
【解答】
解：、根据万有引力提供向心力得：，是近地圆轨道的运行速度，静止轨道卫星的轨道半径比地球半径大得多，所以静止轨道卫星运行速度小于，故A错误
B、地球的静止轨道卫星处于赤道的上方，地同步卫星其周期等于地球自转的周期，故B错误
C、由可知轨道半径小的角速度大，则同步卫星的角速度大于月球的角速度。故C正确
D、由可知，则距离大的加速度小，故D错误
故选：。
16.【答案】
【解析】【分析】
根据开普勒第二定律分析卫星在近地点、远地点的速度大小。根据变轨原理，将近地点速度与卫星圆周运动的线速度比较，即可求解。
解决本题的关键要理解并掌握卫星变轨的原理，知道当万有引力小于所需要的向心力时，卫星做离心运动。
【解答】
根据开普勒第二定律有：。若卫星绕地心做轨道半径为的圆周运动时，线速度大小为，将卫星从半径为的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道，必须在近地点加速，所以有。
故选：。
17.【答案】
【解析】解：、入轨后可以位于赤道正上方，故A错误；
B、根据牛顿第二定律：
解得：
同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，同步卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C、第二宇宙速度是脱离地球速度，所以发射速度小于第二宇宙速度，故C错误；
D、该卫星的周期和地球自转周期相等，故D正确。
故选：。
地球同步卫星入轨后一定在赤道的正上方；
由万有引力提供向心力得到线速度表达式，由此分析地球同步卫星线速度与第一宇宙速度的大小关系；
第一宇宙速度是卫星最小的发射速度，是卫星绕地球最大的运行速度。第二宇宙速度是脱离地球速度，卫星的轨道半径越大，其发射速度越大；
与地球同步，从而确定周期。
本题主要考查了同步卫星的相关知识，理解第一、第二宇宙速度的定义，理解同步卫星的运动特点。
18.【答案】
【解析】解：“鹊桥”受到地球和月球的引力，二者合力提供向心力，故A错误。
B、因为周期相同，线速度，轨道半径大，则线速度大，所以中继卫星的线速度大于月球的线速度，故B错误。
C、因为周期相同，角速度，知中继卫星的角速度与月球的角速度相等，故C错误。
D、因为周期相同，向心加速度，轨道半径越大，则向心加速度越大，所以中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度，故D正确。
故选：。
物体绕地球做圆周运动的轨道周期与月球绕地球做圆周运动的轨道周期相同，结合轨道半径的关系得出线速度、角速度、向心加速度的大小关系。
解决本题的关键知道物体做圆周运动，靠地球和月球引力的合力提供向心力。不能认为靠地球的万有引力提供向心力进行分析求解，另外还要紧紧抓住：中继卫星在地月引力作用下绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同。
19.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力有，得，由题意知，，联立解得：，故A错误；
B、为地球赤道上一点，点角速度等于同步卫星的角速度，根据有，故B错误；
C、根据，解得，根据半径的关系解得，故C错误；
D、由，，得，故D正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力，结合向心力与周期速度的关系，联立可进行判断；为地球赤道上一点，点角速度等于同步卫星的角速度。
本题考查万有引力定律及其应用，应用时注意万有引力和向心力公式中的轨道半径要一一对应。
20.【答案】
【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
21.【答案】
【解析】解：、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为、轨道半径为、地球质量为，有
因而
解得
、两颗卫星的轨道半径相同，根据式，它们的线速度相等，故永远不会相撞，故A错误；
B、、两颗卫星的轨道半径相同，且小于卫星的轨道半径，根据式，、的加速度大小相等，且大于的加速度，故B正确；
C、、两颗卫星的轨道半径不相同，根据式，其角速度不等，故C错误；
D、、两颗卫星的轨道半径相同，且小于卫星的轨道半径，根据式，、的线速度大小相等，且大于的线速度，故D错误；
故选：。
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可．
本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度和加速度的表达式，再进行讨论；除向心力外，线速度、角速度、周期和加速度均与卫星的质量无关，只与轨道半径有关．
22.【答案】
【解析】解：、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。故A正确。
B、它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的。故B正确。
C、根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中为地球半径，为同步卫星离地面的高度。由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度也为一定值，故C错误。
D、根据，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，而近地卫星的向心加速度约为，故知同步卫星的向心加速度小于地球表面处重力加速度。故D错误。
故选：。
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．
物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．
地球质量一定、自转速度一定，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大小，注意区分向心加速度与重力加速度的不同．
23.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力，列出等式：，而，由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以为一定值，根据上面等式得出：同步卫星的运行速率是一定的，离地面的高度也为一定值。故A正确，B错误；
、我国发射第一颗“东方红号”人造地球卫星的周期是，比地球同步卫星的周期短，根据得，第一颗“东方红号”人造卫星离地面的高度比同步卫星低，而运行的速率则我国发射的第一颗人造卫星比同步通信卫星的大，故 D错误；
故选AC。
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。
物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心。
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量。
地球质量一定、自转速度一定，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大小。
24.【答案】
【解析】解：设同步卫星的质量为，轨道半径为，地球的质量为，则有：
得周期为：，线速度为：，则角速度为：，向心加速度为：
由题意知，现在同步卫星的周期变大，则知，其轨道半径增大，则线速度减小，角速度减小，向心加速度减小，故AD正确，BC错误，
故选：。
同步卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得到同步卫星的周期与半径的关系，再分析变轨后与变轨前半径大小、线速度大小和角速度大小
本题是万有引力定律与圆周运动知识的综合，关键要建立模型，抓住探测器绕月球做匀速圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力．
25.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力有
解得
，
则轨道高度为公里的卫星比轨道高度为公里的小，轨道高度为公里的卫星加速度比轨道高度为公里的大，故B错误，A正确；
C、预定轨道的卫星周期比地球同步卫星的周期小，则卫星不可能相对地面静止，故C错误；
D、第一宇宙速度是最大的环绕速度，“风云一号”卫星的线速度小于第一宇宙速度，故D正确；
故选：。
卫星运动由万有引力提供向心力，写出与周期、加速度相关的公式，根据它们的半径关系分析解答；第一宇宙速度是最大的环绕速度。
该题考查万有引力定律的应用，写出与周期、向心加速度有关的公式，根据公式进行讨论即可．属于简单题。
26.【答案】
【解析】解：、设地球表面的重力加速度为，则根据牛顿第二定律得：，而，可得该卫星的加速度故A正确。
B、是卫星绕地球做圆周运动最大的运行速度，是近地卫星的运行速度，则知该卫星的环绕速度小于，故B错误。
C、极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为，则该卫星的运行周期为，即该卫星每隔经过北极的正上方一次，故C正确。
D、地球同步卫星的周期为，根据开普勒第三定律，知该卫星轨道半径小于同步卫星轨道半径，故D错误。
故选：。
根据牛顿第二定律和万有引力定律结合列式，分析卫星的加速度。该卫星的环绕速度应小于第一宇宙速度。根据该卫星的运动情况确定周期。地球同步卫星的周期与地球自转周期相同。由开普勒第三定律分析该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径的关系。
本题考查人造卫星与同步卫星的关系，要明确重力和万有引力相等，明确地球同步卫星的条件和特点。
27.【答案】
【解析】解：物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，由题意可知当物体转到圆盘的最低点，且所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，设星球表面的重力加速度为，根据牛顿第二定律得：
解得：
A、根据在该行星表面物体受到的万有引力等于重力得：
解得：，故A错误；
B、第一宇宙速度是卫星在星球表面附近环绕星球做匀速圆周运动时具有的速度，在星球表面，根据万有引力等于重力，提供向心力得：
解得：，故B正确；
C、根据，故C正确；
D、根据万有引力提供向心力得：
解得：，故D错误。
故选：。
当物体转到圆盘的最低点，由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时，角速度最大，由牛顿第二定律求出重力加速度，然后结合万有引力提供向心力即可求出行星的质量；在星球表面，根据万有引力等于重力，提供向心力得：
可求行星的第一宇宙速度；根据密度公式可求行星的密度；根据万有引力提供向心力可求离行星表面距离为的地方的重力加速度。
本题关键要分析向心力的来源，明确角速度在什么位置最大，另外本题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。
28.【答案】
【解析】解：、行星距太阳中心为的球面面积：
太阳每秒辐射的总能量：
则地球与火星的公转半径之比约为
解得，且
故AD正确，B错误；
C、根据万有引力提供向心力有
地球的公转周期为年，则火星的公转周期约为年，故C错误；
故选：。
根据行星距太阳中心为的球面面积，结合求公转半径，根据万有引力提供向心力解得周期。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，熟悉万有引力定律的公式，结合牛顿第二定律即可完成分析。
29.【答案】
【解析】解：根据万有引力提供向心力有
解得行星探测器在点的加速度大小等于，故A正确；
B.行星探测器在点做离心运动，则速度大小大于，故B错误；
C.根据卫星的变轨原理可知，行星探测器在点加速后可能沿火星轨道运行，故C正确；
D.根据开普勒第三定律可知
行星探测器沿椭圆轨道从点到点的运行时间为
解得
故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力分析，根据变轨原理分析，根据开普勒第三定律分析。
本题关键根据人造卫星的万有引力等于向心力，注意开普勒第三定律的应用。
30.【答案】
【解析】解：、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。所以沿圆轨道绕地球运行的人造卫星的运动速度小于等于，故A错误；
B、发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第二宇宙速度，因它绕火星旋转，仍在太阳的束缚下，故B错误；
C、第二宇宙速度为，是物体挣脱地球引力束缚成为太阳的卫星的最小发射速度，故C正确；
D、当时，由得，卫星的轨道半径越大，运行速度越小，所以卫星的运行速度不大于，故D正确。
故选：。
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行做圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．
理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，及掌握引力定律与牛顿第二定律的应用．
31.【答案】
【解析】解：、设火星的质量为，半径为，其表面的重力加速度为。地球的质量为，半径为，其重力加速度为。
在火星表面上，有：，解得：
在地球表面上，有：，解得：，解得：：，故A错误；
B、设某星球质量为，半径为，其表面重力加速度为，其第一宇宙速度为，由，得，则火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为：：，故B正确；
C、物体自释放到着地所需的时间为：，时间与重力加速度的平方根成反比，因此可得：：，故C错误；
D、由运动学公式可知，得物体落地时速度大小，则：：，故D正确。
故选：。
根据在星球表面上，物体的重力等于万有引力列式，得到星球表面的重力加速度表达式，再求火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比；
根据万有引力提供向心力得到第一宇宙速度表达式，再求火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比；根据自由落体运动的规律求物体运动时间之比和落地速度之比。
本题考查万有引力在天文学上的运用，关键要掌握万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力这两条思路来解决问题。
32.【答案】
【解析】解：、所有的地球同步卫星的必要条件之一：是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内，故A正确，D错误。
B、同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期，由万有引力等于向心力，有：，则得：，是地球自转的周期，是地球的质量。此式看出，所有的地球同步卫星离地心的距离都相等，但卫星的质量不一定相等，故B错误；
C、根据，则得：，因地球的半径，它运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故C正确。
故选：。
同步卫星有两个必要的条件：一是轨道必须位于地球的赤道平面内；二是角速度必须等于地球自转的角速度．高度是一定的。
对于同步卫星，要抓住五个“一定”：轨道一定，角速度一定，高度一定，速率一定，周期一定。
33.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力，得，当等于地球半径时，卫星的速度最大，等于第一宇宙速度，同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、同步卫星的质量有自身决定，可以不同，故B正确。
C、同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期，由万有引力等于向心力，知，此式看出，同步卫星的轨道半径都相同。根据牛顿第二定律，得，由于相同，故加速度也相同，故C正确。
D、所有的地球同步卫星的必要条件之一：是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内，故不可能经过北极的正上方，故D错误。
故选：。
同步卫星有两个必要的条件：一是轨道必须位于地球的赤道平面内；二是角速度必须等于地球自转的角速度．高度是一定的．
对于同步卫星，要抓住五个“一定”：轨道一定，角速度一定，高度一定，速率一定，周期一定．但卫星质量不一定相同．
34.【答案】解：小球运动过程只受重力作用，合外力不变，故小球做匀变速直线运动，
那么由运动位移规律可知：，
所以，该星球表面的重力加速度为：；
近地卫星的运行速度等于第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得：
所以，该星球的第一宇宙速度为：；
答：该星球表面的重力加速度；
该星球的第一宇宙速度。
【解析】根据小球做加速度为重力加速度的匀变速直线运动，由位移的规律求解；
根据近地卫星做圆周运动，万有引力做向心力求解。
万有引力问题的运动，一般通过万有引力做向心力得到半径和周期、速度、角速度的关系，然后通过比较半径来求解，若是变轨问题则由能量守恒来求解。
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一、单选题：本大题共21小题，共84分。
1.A、两颗地球卫星绕地球运转的周期之比为：，则( )
A. 线速度之比为： B. 轨道半径之比为：
C. 向心加速度之比为： D. 质量之比为：
2.如图所示，、是两颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，它们距地面的高度分别是和为地球半径下列说法中正确的是( )
A. 比的线速度小
B. 比的角速度小
C. 比的向心加速度小
D. 比的周期小
3.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
B. 美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C. 第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造卫星的最大运行速度
D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
4.天文兴趣小组查找资料得知：某天体的质量为地球质量的倍，其半径为地球半径的倍，表面无大气层，地球的第一宇宙速度为。则该天体的第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
5.现对发射地球同步卫星的过程进行分析，如图所示，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，点是轨道Ⅰ上的近地点，然后在点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )
A. 卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于第一宇宙速度
B. 该卫星的发射速度必定大于第二宇宙速度
C. 在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于第一宇宙速度
D. 在轨道Ⅰ上，卫星在点的速度大于第一宇宙速度
6.年月日，华为发布了全球首款支持卫星电话功能的手机。该功能直接将手机的电话信号发送至地球同步卫星，再由该卫星将信号转发到接收站。如图，处为赤道附近的空旷地带，某人在处利用手机拨打卫星电话。已知地球自转的角速度为，地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。如果地球同步卫星能接收到此人在处所拨打的卫星电话，则、间的最远距离为( )
A. B. C. D.
7.年月日，我国“一箭双星”将北斗导航系统的第、颗卫星送入预定轨道。北斗导航系统的某两颗卫星的圆轨道如图所示，卫星相对地球静止，卫星轨道半径为卫星的倍，下列说法正确的是( )
A. 卫星可能位于潍坊正上方
B. 卫星的线速度是卫星的倍
C. 在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积与卫星相同
D. 在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积是卫星的倍
8.宇宙飞船要与环绕地球运转的轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站( )
A. 应从较高轨道上加速 B. 应从较低轨道上加速
C. 只能从与空间站同一轨道上加速 D. 无论在什么轨道，只要加速即可
9.两颗互不影响的行星、，各有一颗近地卫星、绕其做匀速圆周运动．图中纵轴表示行星周围空间某位置的引力加速度，横轴表示某位置到行星中心距离平方的倒数，关系如图所示，卫星、的引力加速度大小均为则( )
A. 的质量比的大 B. 的质量比的大
C. 的第一宇宙速度比的小 D. 的平均密度比的大
10.美国国家科学基金会年月日宣布，天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的行星，该行星绕太阳系外的红矮星做匀速圆周运动这颗行星距离地球约光年，公转周期约为天，它的半径大约是地球的倍，表面重力加速度与地球相近下列说法正确的是( )
A. 该行星的公转角速度比地球小
B. 该行星的质量约为地球质量的倍
C. 该行星第一宇宙速度为
D. 要在地球上发射航天器到达该星球，发射速度只需达到地球的第二宇宙速度即可
11.已知地球质量分布均匀，自转周期为，表面的重力加速度取，同步卫星到地面的高度约为地球半径的倍。对绕地球运动的一群卫星来说，下列判断正确的是( )
A. 卫星可以在地球任一纬线圈上做圆周运动
B. 卫星可以在地球任一经线圈上做圆周运动
C. 卫星在近地轨道上运动速度一定小于第一宇宙速度
D. 卫星在距地面高度的轨道上做圆周运动的周期约为
12.地球可看作一半径为、质量分布均匀的球体一通往地心的隧道挖至深度为处已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零那么人在隧道底部和地球表面处的重力之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
13.直径为的小行星密度和地球密度相同，已知地球的半径为，地球的第一宇宙速度约，在小行星上发射一颗环绕其表面附近运行的卫星，则此卫星的环绕速度约为( )
A. B. C. D.
14.假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来的倍．那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小约为第一宇宙速度为( )
A. B. C. D.
15.某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星即卫星相对于地面静止。则此卫星的
A. 线速度大于第一宇宙速度 B. 周期小于同步卫星的周期
C. 角速度大于月球绕地球运行的角速度 D. 向心加速度大于地面的重力加速度
16.年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为、，近地点到地心的距离为，地球质量为，引力常量为则
( )
A. B.
C. D.
17.年月日，我国成功发射第颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星同步卫星。该卫星( )
A. 入轨后可以位于北京正上方 B. 入轨后的速度大于第一宇宙速度
C. 发射速度大于第二宇宙速度 D. 该卫星的周期和地球自转周期相等
18.如图，承担嫦娥四号中继通信任务的“鹊桥”中继星位于绕地月第二拉格朗日点的轨道。第二拉格朗日点是地月连线延长线上的一点，处于该位置上的卫星与月球绕地球同步公转，则该卫星的( )
A. 向心力由地球对其的引力提供
B. 线速度小于月球的线速度
C. 角速度大于月球的角速度
D. 向心加速度大于月球的向心加速度
19.我国首颗量子科学实验卫星于年月日点分成功发射。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的倍，图中点是地球赤道上一点，由此可知( )
A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为
B. 同步卫星与点的线速度之比为
C. 量子卫星与同步卫星的线速度之比为
D. 量子卫星与点的线速度之比为
20.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.
21.如图所示，、、、是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的四颗人造卫星．其中、的轨道相交于，、在同一个圆轨道上．某时刻卫星恰好处于卫星的正上方．下列说法中正确的是( )
A. 、存在相撞危险
B. 、的加速度大小相等，且大于的加速度
C. 、的角速度大小相等，且小于的角速度
D. 、的线速度大小相等，且小于的线速度
二、多选题：本大题共12小题，共48分。
22.关于地球同步卫星的说法正确的是( )
A. 运动周期与地球的自转周期相同
B. 运动轨迹一定在赤道平面内
C. 距离地面的高度可以有不同的数值
D. 向心加速度的大小可能等于地球表面处的重力加速度
23.下面关于同步通信卫星的说法中正确的是( )
A. 同步通信卫星和地球自转同步，卫星的高度和速率都是确定的
B. 同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择。高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步
C. 我国发射第一颗人造地球卫星的周期是，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步卫星低
D. 同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造卫星的速率大
24.研究表明，地球自转在逐渐变慢，亿年前地球自转的周期约为小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )
A. 线速度变小 B. 距地面的高度变小 C. 向心加速度变大 D. 角速度变小
25.年月日，我国“快舟一号”运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”方式，将“天目一号”掩星探测星座星送入预定轨道轨道近似为圆轨道，高度在至公里之间，发射任务取得圆满成功，实现了年中国航天发射开门红。对于这四颗入轨后的卫星，下列说法正确的是( )
A. 轨道高度为公里的卫星周期比轨道高度为公里的小
B. 轨道高度为公里的卫星加速度比轨道高度为公里的小
C. 某一颗卫星可能相对地面静止
D. 卫星圆周运动的速度一定小于
26.极地卫星是一种特殊的人造地球卫星，其轨道平面与赤道平面的夹角为，极地卫星运行时能到达地球南极和北极区域的上空。若某极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为，认为卫星做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 该卫星的加速度小于 B. 该卫星的环绕速度大于
C. 该卫星每隔经过北极的正上方一次 D. 该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径相等
27.如图所示，在某行星表面上有一倾斜的圆盘，面与水平面的夹角为，盘面上离转轴距离处有小物体与圆盘保持相对静止，绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动角速度为时，小物块刚要滑动，物体与盘面间的动摩擦因数为设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，星球的半径为，引力常量为，下列说法正确的是( )
A. 这个行星的质量
B. 这个行星的第一宇宙速度
C. 这个行星的密度是
D. 离行星表面距离为的地方的重力加速度为
28.太阳每秒释放的能量约为，如此巨大能量的一小部分辐射到地球，就可为地球上生命的生存提供能量。已知地球和火星大气层表面每秒每平方米垂直接收到的太阳辐射能量分别约为和，则( )
A. 地球与火星的公转半径之比约为： B. 地球与火星的公转线速度之比约为：
C. 火星的公转周期约为年 D. 火星与太阳的距离约为
29.人类为了寻找地外生命，对火星探测的力度加大。已知地球公转周期为，地球到太阳的距离为，绕太阳运行的速率为；火星到太阳的距离为，绕太阳运行的速率为；太阳的质量为，引力常量为。一个质量为的行星探测器被发射到一围绕太阳的椭圆轨道上运行，它以地球轨道上的点为近日点，以火星轨道上的点为远日点，如图所示。不计火星、地球对行星探测器的影响，则( )
A. 行星探测器在点的加速度大小等于
B. 行星探测器在点的速度大小为
C. 行星探测器在点加速后可能沿火星轨道运行
D. 行星探测器沿椭圆轨道从点到点的运行时间为
30.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )
A. 第一宇宙速度，第二宇宙速度，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于，小于
B. 美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度
C. 第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度
D. 第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度
31.已知火星的质量为地球质量的，火星的半径为地球半径的，假设空气的阻力可忽略不计。在火星表面上方处自由释放一物体，物体落在火星表面时的速度为，自释放到着地的时间为；在地球表面上方同样的高度处自由释放一物体，物体落在地面时的速度为，自释放到着地的时间为。则下列说法正确的是( )
A. 火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为：
B. 火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为：
C. ：：
D. ：：
32.下面关于同步卫星的说法中正确的是( )
A. 所有的地球同步卫星都位于地球的赤道平面内
B. 所有的地球同步卫星的质量都相等
C. 它运行的线速度一定小于第一宇宙速度
D. 它可以定位在桂林的正上空
33.年月日零时分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“中星号”卫星送入太空“中星号”是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星“中星号”将接替“中星”为我国及亚太地区用户提供通信和广播电视等业务关于“中星号”和“中星”以下判断正确的是( )
A. 它们的运行速度大于第一宇宙速度 B. 它们的质量可以不同
C. 它们的加速度相等 D. 它们在运行时能经过北极的正上方
三、计算题：本大题共1小题，共10分。
34.宇航员站在某质量分布均匀的星球表面上进行物理实验，在高度为的位置上自由释放一个小球，测得小球经时间到地面，已知该星球半径为，求：
该星球表面的重力加速度
该星球的第一宇宙速度
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力得，
周期之比为：：，
则的轨道半径之比为：，
根据得线速度之比为：，故A正确，B错误
C、由得
所以向心加速度之比为：，故C错误
D、无法判断、质量关系，故D错误
故选A．
人造卫星绕地球做圆周运动受到的万有引力提供向心力，分别用周期、速率来表示向心力，化简公式即可求解结果．
对于卫星问题一定掌握：万有引力提供向心力，可以用卫星的速度、周期、角速度来分别表示向心力，从而求出结果．
2.【答案】
【解析】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得
解得，，，
可知，卫星的轨道半径越小，线速度、角速度和向心加速度越大，而周期越小，所以比的线速度大、比的角速度大、比的向心加速度大、比的周期小。故ABC错误，D正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力，表示出线速度、角速度、向心加速度周期，据此判断所给各量的大小关系．
对于卫星类型，关键要建立模型，找出卫星向心力的来源：万有引力，通过列式进行半定量分析．
3.【答案】
【解析】解：第一宇宙速度，这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，物体绕地球运行最大环绕速度；
第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若，物体绕太阳运行脱离速度；
第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若，物体将脱离太阳系在宇宙空间运行逃逸速度．
A、第一宇宙速度，第二宇宙速度，而根据公式，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度小于或等于，故A错误；
B、美国发射的“凤凰”号火星探测卫星，其发射速度大于第二宇宙速度，故B错误；
C、第二宇宙速度是使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的小行星的最小发射速度；而第三宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱太阳引力束缚，故C错误；
D、第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，也是最小发射速度，故D正确；
故选：．
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，第三宇宙速度，这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．
理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度．
4.【答案】
【解析】解：设地球质量，某天体质量是地球质量的倍，地球半径，某天体径是地球半径的倍
由万有引力提供向心力做匀速圆周运动得：解得：卫星在圆轨道上运行时的速度公式
分别代入地球和某天体各物理量得：，故A正确BCD错误。
故选：。
明确卫星绕地球表面飞行的速度为第一宇宙速度，根据万有引力充当向心力即可求出第一宇宙速度的大小。
本题关键是根据万有引力定律列式求解星球表面重力加速度，利用卫星的万有引力提供向心力列式求解第一宇宙速度。
5.【答案】
【解析】解：
A、第一宇宙速度是近地轨道的线速度，根据，可知，故轨道半径越大，线速度越小，所以同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、该卫星为地球的卫星，所以发射速度小于第二宇宙速度，故B错误。
C、点为近地轨道上的一点，但要从近地轨道变轨到轨道，则需要在点加速，所以点的速度大于第一宇宙速度，故C正确。
D、在点要从轨道变轨到轨道Ⅱ，则需要在点加速，即轨道Ⅱ上经过点的速度大于轨道上经过点的速度，而轨道Ⅱ上的速度小于第一宇宙速度，故在轨道上经过点时的速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选：。
第一宇宙速度是卫星沿地球表面运动时的速度，半径越大运行速度越小，故第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度。当卫星的速度大于等于第二宇宙速度时卫星脱离地球的吸引而进入绕太阳运行的轨道。当物体的速度大于等于第三宇宙速度时物体将脱离太阳的束缚成为一颗人造地球恒星。
本题考查了宇宙速度的相关知识，解题的关键是明确各宇宙速度的物理含义，比如第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度，最小的发射速度。
6.【答案】
【解析】解：卫星的轨道半径满足，解得
如果地球同步卫星能接收到此人在处所拨打的卫星电话，则、的连线不被地球遮挡，故A、最远时、的连线与地球相切，如图所示：
由几何关系得
A、间的最远距离
联立可得，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力求出同步卫星圆周运动的半径，人在处和卫星的角速度相等，手机信号沿直线传播，当卫星恰好能接收到电话时，、最远时、的连线与地球相切，再根据勾股定理即可解答。
本题考查万有引力定律在天体运动中的应用，关键是能根据万有引力提供向心力求解卫星半径。
7.【答案】
【解析】解：、卫星相对地球静止，为同步卫星，轨道平面位于赤道平面，不可能位于潍坊正上方，故A错误；
B、卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，，解得线速度：，卫星轨道半径为卫星的倍，则卫星的线速度是卫星的倍，故B错误；
C、根据开普勒第二定律可知，同一卫星与地心连线在相等的时间内扫过相等的面积，但不同卫星则不适用此规律，故C错误；
D、根据几何关系可知，时间内，卫星与地心连线扫过的面积：，已知卫星轨道半径为卫星的倍，卫星的线速度是卫星的倍，则在相等时间内，卫星与地心连线扫过的面积是卫星的倍，故D正确。
故选：。
同步卫星的轨道平面一定位于赤道平面。
卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，得到线速度与轨道半径的关系。
根据开普勒第二定律分析。
根据几何关系，确定时间内，卫星与地心连线扫过的面积。
此题考查了人造卫星的相关知识，解题的关键是明确万有引力提供向心力，确定线速度与轨道半径的关系，以及开普勒第二定律的理解。
8.【答案】
【解析】解：飞船做匀速圆周运动时，引力提供向心力，根据万有引力等于向心力，可以知道速度与轨道半径的关系为，
A、在较高轨道上或在空间站同一高度的轨道上，当飞船加速时，飞船做离心运动，轨道半径增大，飞到更高的轨道，将不能与空间站对接。故A、C错误
B、在较低轨道上，当飞船加速时，在原轨道运行所需要的向心力变大，但万有引力大小不变，故引力不足以提供向心力，飞船会做离心运动，可飞到较高的轨道与空间站对接；故B正确。
D、由上可知D错误
故选：。
解答本题需掌握：飞船做匀速圆周运动的向心力有引力提供，当引力大于需要的向心力时，飞船做向心运动；当飞船受到的万有引力小于所需要的向心力时，飞船做离心运动；飞船的线速度、角速度都与轨道半径一一对应．
解决本题关键要结合离心运动和向心运动的条件进行分析，同时要抓住飞船做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，求解出线速度与轨道关系的表达式进行讨论．
9.【答案】
【解析】【分析】
根据牛顿第二定律得出行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度与的表达式，结合的正比关系函数图象得出、的质量关系，根据密度和第一宇宙速度的表达式分析求解。
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，并会用这些关系式进行正确的分析和计算。
【解答】
、根据牛顿第二定律得：，
则得行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度为：，由此不能判断近地卫星、的质量大小，由数学知识知，图象的斜率等于，斜率越大，越大，越大，所以的质量比的大，故A错误，B正确；
C、设第一宇宙速度为，则，得由图看出，的半径比的半径大，相等，可知的第一宇宙速度比的大，故C错误；
D、行星的平均密度，的半径比的半径大，相等，则的平均密度比的小，故D错误。
故选：。
10.【答案】
【解析】解：、根据可知，周期小，角速度大，地球公转周期年，该行星的公转角速度比地球大，故A错误；
B、因重力加速度相等，则由得，得，故B正确
C、要在该行星表面发射人造卫星，发射的速度最小为第一宇宙速度。第一宇宙速度，，而地球的第一宇宙速度为，所以行星的第一宇宙速度为，故C错误；
D、由于这颗行星在太阳系外，所以航天飞机的发射速度至少要达到第三宇宙速度，故D错误
故选：。
了解三个宇宙速度的物理意义，由周期大小关系可求得角速度的大小关系，忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力列出等式
求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较．两者进行比较要找到它们的共同点去进行比较．
11.【答案】
【解析】解：、卫星绕地球做圆周运动，是由万有引力提供向心力，做圆周运动的卫星的轨道圆心一定在地心，所以卫星不能在地球任一纬线圈上做圆周运动，故A错误；
B、经线圈在随地球自转，而卫星绕地球做圆周运动不随地球自装，故B错误：
C、卫星在近地轨道上做离心运动时的速度一定大于第一宇宙速度，故C错误；
D、对于同步卫星，轨道半径约为，运动周期为，设高度的轨道上卫星运动周期为，
根据开普勒第三定律有，解得：，故D正确；
故选：。
万有引力指向地心提供向心力，所以卫星做圆周运动的圆心必须在地心；知道第一宇宙速度是在地面发射人造卫星所需的最小速度，也是圆行近地轨道的环绕速度，也是圆形轨道上速度的最大值；根据开普勒第三定律求解。
本题考查了人造卫星问题，关键是知道人造卫星受到的万有引力指向地心提供向心力，所以卫星做圆周运动的圆心必须在地心。
12.【答案】
【解析】解：距地心距离为处和地面处的角速度相等，
根据得距地心距离为处和地面处的重力加速度大小之比为：：：
故选：。
距地心距离为处和地面处的角速度相等，根据列式即可求解．
本题主要考查了向心力公式的直接应用，知道距地心距离为本题主要考查了向心力公式的直接应用，知道距地心距离为处和地面处的角速度相等，难度不大，属于基础题．
13.【答案】
【解析】解：地球半径为，由可得：地球的第一宇宙速度为：
小行星半径：
小行星密度和地球密度相同，同理可得小行星的第一宇宙速度为：
两式相比后得到：。故ACD错误，B正确。
故选：。
因题目中是将小行星与地球相比较，故应根据万有引力定律分别对地球和吴健雄星列出方程，通过作比得出此卫星的环绕速度。
本题要掌握第一宇宙速度的定义，正确利用万有引力公式列出第一宇宙速度的表达式；同时注意认真审题，如题目中小行星的半径为，有些同学可能会直接代入了。
14.【答案】
【解析】【分析】
第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，根据引力提供向心力，从而列式求解．
卫星所受的万有引力等于向心力、地面附近引力等于重力是卫星类问题必须要考虑的问题，本题根据这两个关系即可列式求解理解第一宇宙速度及线速度、角速度、半径、周期之间的关系时，一定要紧扣万有引力公式．
【解答】
解：地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，即轨道半径为地球半径的环绕速度，
则由，得
所以第一宇宙速度是，为地球半径．
地球半径增大到原来的倍，所以第一宇宙速度环绕速度大小应为，即为原来的倍．
所以，故A正确、BCD错误．
故选：．
15.【答案】
【解析】【分析】
地球的静止轨道卫星处于赤道的上方，周期等于地球自转的周期，根据万有引力提供向心力得出线速度、加速度与轨道半径的关系，从而比较出线速度与第一宇宙速度的大小，向心加速度与重力加速度的大小。
解决本题的关键知道同步卫星的特点，以及掌握万有引力提供向心力这一理论，并能熟练运用。
【解答】
解：、根据万有引力提供向心力得：，是近地圆轨道的运行速度，静止轨道卫星的轨道半径比地球半径大得多，所以静止轨道卫星运行速度小于，故A错误
B、地球的静止轨道卫星处于赤道的上方，地同步卫星其周期等于地球自转的周期，故B错误
C、由可知轨道半径小的角速度大，则同步卫星的角速度大于月球的角速度。故C正确
D、由可知，则距离大的加速度小，故D错误
故选：。
16.【答案】
【解析】【分析】
根据开普勒第二定律分析卫星在近地点、远地点的速度大小。根据变轨原理，将近地点速度与卫星圆周运动的线速度比较，即可求解。
解决本题的关键要理解并掌握卫星变轨的原理，知道当万有引力小于所需要的向心力时，卫星做离心运动。
【解答】
根据开普勒第二定律有：。若卫星绕地心做轨道半径为的圆周运动时，线速度大小为，将卫星从半径为的圆轨道变轨到图示的椭圆轨道，必须在近地点加速，所以有。
故选：。
17.【答案】
【解析】解：、入轨后可以位于赤道正上方，故A错误；
B、根据牛顿第二定律：
解得：
同步卫星的轨道半径大于近地卫星的轨道半径，同步卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C、第二宇宙速度是脱离地球速度，所以发射速度小于第二宇宙速度，故C错误；
D、该卫星的周期和地球自转周期相等，故D正确。
故选：。
地球同步卫星入轨后一定在赤道的正上方；
由万有引力提供向心力得到线速度表达式，由此分析地球同步卫星线速度与第一宇宙速度的大小关系；
第一宇宙速度是卫星最小的发射速度，是卫星绕地球最大的运行速度。第二宇宙速度是脱离地球速度，卫星的轨道半径越大，其发射速度越大；
与地球同步，从而确定周期。
本题主要考查了同步卫星的相关知识，理解第一、第二宇宙速度的定义，理解同步卫星的运动特点。
18.【答案】
【解析】解：“鹊桥”受到地球和月球的引力，二者合力提供向心力，故A错误。
B、因为周期相同，线速度，轨道半径大，则线速度大，所以中继卫星的线速度大于月球的线速度，故B错误。
C、因为周期相同，角速度，知中继卫星的角速度与月球的角速度相等，故C错误。
D、因为周期相同，向心加速度，轨道半径越大，则向心加速度越大，所以中继卫星的向心加速度大于月球的向心加速度，故D正确。
故选：。
物体绕地球做圆周运动的轨道周期与月球绕地球做圆周运动的轨道周期相同，结合轨道半径的关系得出线速度、角速度、向心加速度的大小关系。
解决本题的关键知道物体做圆周运动，靠地球和月球引力的合力提供向心力。不能认为靠地球的万有引力提供向心力进行分析求解，另外还要紧紧抓住：中继卫星在地月引力作用下绕地球转动的周期与月球绕地球转动的周期相同。
19.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力有，得，由题意知，，联立解得：，故A错误；
B、为地球赤道上一点，点角速度等于同步卫星的角速度，根据有，故B错误；
C、根据，解得，根据半径的关系解得，故C错误；
D、由，，得，故D正确。
故选：。
根据万有引力提供向心力，结合向心力与周期速度的关系，联立可进行判断；为地球赤道上一点，点角速度等于同步卫星的角速度。
本题考查万有引力定律及其应用，应用时注意万有引力和向心力公式中的轨道半径要一一对应。
20.【答案】
【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
21.【答案】
【解析】解：、人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为、轨道半径为、地球质量为，有
因而
解得
、两颗卫星的轨道半径相同，根据式，它们的线速度相等，故永远不会相撞，故A错误；
B、、两颗卫星的轨道半径相同，且小于卫星的轨道半径，根据式，、的加速度大小相等，且大于的加速度，故B正确；
C、、两颗卫星的轨道半径不相同，根据式，其角速度不等，故C错误；
D、、两颗卫星的轨道半径相同，且小于卫星的轨道半径，根据式，、的线速度大小相等，且大于的线速度，故D错误；
故选：。
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可．
本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度、角速度和加速度的表达式，再进行讨论；除向心力外，线速度、角速度、周期和加速度均与卫星的质量无关，只与轨道半径有关．
22.【答案】
【解析】解：、同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。故A正确。
B、它若在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的。故B正确。
C、根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中为地球半径，为同步卫星离地面的高度。由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度也为一定值，故C错误。
D、根据，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，而近地卫星的向心加速度约为，故知同步卫星的向心加速度小于地球表面处重力加速度。故D错误。
故选：。
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同．
物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心．
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量．
地球质量一定、自转速度一定，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大小，注意区分向心加速度与重力加速度的不同．
23.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力，列出等式：，而，由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以为一定值，根据上面等式得出：同步卫星的运行速率是一定的，离地面的高度也为一定值。故A正确，B错误；
、我国发射第一颗“东方红号”人造地球卫星的周期是，比地球同步卫星的周期短，根据得，第一颗“东方红号”人造卫星离地面的高度比同步卫星低，而运行的速率则我国发射的第一颗人造卫星比同步通信卫星的大，故 D错误；
故选AC。
了解同步卫星的含义，即同步卫星的周期必须与地球自转周期相同。
物体做匀速圆周运动，它所受的合力提供向心力，也就是合力要指向轨道平面的中心。
通过万有引力提供向心力，列出等式通过已知量确定未知量。
地球质量一定、自转速度一定，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大小。
24.【答案】
【解析】解：设同步卫星的质量为，轨道半径为，地球的质量为，则有：
得周期为：，线速度为：，则角速度为：，向心加速度为：
由题意知，现在同步卫星的周期变大，则知，其轨道半径增大，则线速度减小，角速度减小，向心加速度减小，故AD正确，BC错误，
故选：。
同步卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得到同步卫星的周期与半径的关系，再分析变轨后与变轨前半径大小、线速度大小和角速度大小
本题是万有引力定律与圆周运动知识的综合，关键要建立模型，抓住探测器绕月球做匀速圆周运动时，由月球的万有引力提供向心力．
25.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力有
解得
，
则轨道高度为公里的卫星比轨道高度为公里的小，轨道高度为公里的卫星加速度比轨道高度为公里的大，故B错误，A正确；
C、预定轨道的卫星周期比地球同步卫星的周期小，则卫星不可能相对地面静止，故C错误；
D、第一宇宙速度是最大的环绕速度，“风云一号”卫星的线速度小于第一宇宙速度，故D正确；
故选：。
卫星运动由万有引力提供向心力，写出与周期、加速度相关的公式，根据它们的半径关系分析解答；第一宇宙速度是最大的环绕速度。
该题考查万有引力定律的应用，写出与周期、向心加速度有关的公式，根据公式进行讨论即可．属于简单题。
26.【答案】
【解析】解：、设地球表面的重力加速度为，则根据牛顿第二定律得：，而，可得该卫星的加速度故A正确。
B、是卫星绕地球做圆周运动最大的运行速度，是近地卫星的运行速度，则知该卫星的环绕速度小于，故B错误。
C、极地卫星从北极正上方运行至赤道正上方的最短时间为，则该卫星的运行周期为，即该卫星每隔经过北极的正上方一次，故C正确。
D、地球同步卫星的周期为，根据开普勒第三定律，知该卫星轨道半径小于同步卫星轨道半径，故D错误。
故选：。
根据牛顿第二定律和万有引力定律结合列式，分析卫星的加速度。该卫星的环绕速度应小于第一宇宙速度。根据该卫星的运动情况确定周期。地球同步卫星的周期与地球自转周期相同。由开普勒第三定律分析该卫星轨道半径与同步卫星轨道半径的关系。
本题考查人造卫星与同步卫星的关系，要明确重力和万有引力相等，明确地球同步卫星的条件和特点。
27.【答案】
【解析】解：物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力，由题意可知当物体转到圆盘的最低点，且所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，设星球表面的重力加速度为，根据牛顿第二定律得：
解得：
A、根据在该行星表面物体受到的万有引力等于重力得：
解得：，故A错误；
B、第一宇宙速度是卫星在星球表面附近环绕星球做匀速圆周运动时具有的速度，在星球表面，根据万有引力等于重力，提供向心力得：
解得：，故B正确；
C、根据，故C正确；
D、根据万有引力提供向心力得：
解得：，故D错误。
故选：。
当物体转到圆盘的最低点，由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时，角速度最大，由牛顿第二定律求出重力加速度，然后结合万有引力提供向心力即可求出行星的质量；在星球表面，根据万有引力等于重力，提供向心力得：
可求行星的第一宇宙速度；根据密度公式可求行星的密度；根据万有引力提供向心力可求离行星表面距离为的地方的重力加速度。
本题关键要分析向心力的来源，明确角速度在什么位置最大，另外本题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。
28.【答案】
【解析】解：、行星距太阳中心为的球面面积：
太阳每秒辐射的总能量：
则地球与火星的公转半径之比约为
解得，且
故AD正确，B错误；
C、根据万有引力提供向心力有
地球的公转周期为年，则火星的公转周期约为年，故C错误；
故选：。
根据行星距太阳中心为的球面面积，结合求公转半径，根据万有引力提供向心力解得周期。
本题主要考查了万有引力定律的相关应用，熟悉万有引力定律的公式，结合牛顿第二定律即可完成分析。
29.【答案】
【解析】解：根据万有引力提供向心力有
解得行星探测器在点的加速度大小等于，故A正确；
B.行星探测器在点做离心运动，则速度大小大于，故B错误；
C.根据卫星的变轨原理可知，行星探测器在点加速后可能沿火星轨道运行，故C正确；
D.根据开普勒第三定律可知
行星探测器沿椭圆轨道从点到点的运行时间为
解得
故D错误；
故选：。
根据万有引力提供向心力分析，根据变轨原理分析，根据开普勒第三定律分析。
本题关键根据人造卫星的万有引力等于向心力，注意开普勒第三定律的应用。
30.【答案】
【解析】解：、第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。所以沿圆轨道绕地球运行的人造卫星的运动速度小于等于，故A错误；
B、发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第二宇宙速度，因它绕火星旋转，仍在太阳的束缚下，故B错误；
C、第二宇宙速度为，是物体挣脱地球引力束缚成为太阳的卫星的最小发射速度，故C正确；
D、当时，由得，卫星的轨道半径越大，运行速度越小，所以卫星的运行速度不大于，故D正确。
故选：。
第一宇宙速度又称为环绕速度，是指在地球上发射的物体绕地球飞行做圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度，这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．
理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度有三种说法：它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度，它是人造地球卫星在圆轨道上运行的最大速度，它是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度，及掌握引力定律与牛顿第二定律的应用．
31.【答案】
【解析】解：、设火星的质量为，半径为，其表面的重力加速度为。地球的质量为，半径为，其重力加速度为。
在火星表面上，有：，解得：
在地球表面上，有：，解得：，解得：：，故A错误；
B、设某星球质量为，半径为，其表面重力加速度为，其第一宇宙速度为，由，得，则火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为：：，故B正确；
C、物体自释放到着地所需的时间为：，时间与重力加速度的平方根成反比，因此可得：：，故C错误；
D、由运动学公式可知，得物体落地时速度大小，则：：，故D正确。
故选：。
根据在星球表面上，物体的重力等于万有引力列式，得到星球表面的重力加速度表达式，再求火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比；
根据万有引力提供向心力得到第一宇宙速度表达式，再求火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比；根据自由落体运动的规律求物体运动时间之比和落地速度之比。
本题考查万有引力在天文学上的运用，关键要掌握万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力这两条思路来解决问题。
32.【答案】
【解析】解：、所有的地球同步卫星的必要条件之一：是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内，故A正确，D错误。
B、同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期，由万有引力等于向心力，有：，则得：，是地球自转的周期，是地球的质量。此式看出，所有的地球同步卫星离地心的距离都相等，但卫星的质量不一定相等，故B错误；
C、根据，则得：，因地球的半径，它运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故C正确。
故选：。
同步卫星有两个必要的条件：一是轨道必须位于地球的赤道平面内；二是角速度必须等于地球自转的角速度．高度是一定的。
对于同步卫星，要抓住五个“一定”：轨道一定，角速度一定，高度一定，速率一定，周期一定。
33.【答案】
【解析】解：、根据万有引力提供向心力，得，当等于地球半径时，卫星的速度最大，等于第一宇宙速度，同步卫星的轨道半径大于地球半径，故同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度，故A错误。
B、同步卫星的质量有自身决定，可以不同，故B正确。
C、同步卫星的角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期，由万有引力等于向心力，知，此式看出，同步卫星的轨道半径都相同。根据牛顿第二定律，得，由于相同，故加速度也相同，故C正确。
D、所有的地球同步卫星的必要条件之一：是它们的轨道都必须位于地球的赤道平面内，故不可能经过北极的正上方，故D错误。
故选：。
同步卫星有两个必要的条件：一是轨道必须位于地球的赤道平面内；二是角速度必须等于地球自转的角速度．高度是一定的．
对于同步卫星，要抓住五个“一定”：轨道一定，角速度一定，高度一定，速率一定，周期一定．但卫星质量不一定相同．
34.【答案】解：小球运动过程只受重力作用，合外力不变，故小球做匀变速直线运动，
那么由运动位移规律可知：，
所以，该星球表面的重力加速度为：；
近地卫星的运行速度等于第一宇宙速度，故由万有引力做向心力可得：
所以，该星球的第一宇宙速度为：；
答：该星球表面的重力加速度；
该星球的第一宇宙速度。
【解析】根据小球做加速度为重力加速度的匀变速直线运动，由位移的规律求解；
根据近地卫星做圆周运动，万有引力做向心力求解。
万有引力问题的运动，一般通过万有引力做向心力得到半径和周期、速度、角速度的关系，然后通过比较半径来求解，若是变轨问题则由能量守恒来求解。
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