7.4 宇宙航行 同步练 2026学年高一下学期物理人教版 必修第2册 （含解析）

7.4 宇宙航行 同步练
一、选择题
1． 如图是关于地球表面发射卫星时的三种宇宙速度的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．在地球表面附近运动的卫星的速度大于第一宇宙速度
B．在地球表面附近运动的卫星的速度等于第一宇宙速度
C．若想让卫星进入月球轨道，发射速度需大于第二宇宙速度
D．若想让卫星进入太阳轨道，发射速度需大于第三宇宙速度
2．北京时间2019年4月20日22时41分，北斗三号系统首颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星顺利升空，该卫星轨道高度 ，轨道倾角 ，周期 ．地球同步（GEO）卫星轨道如图中 所示，下列关于倾斜地球同步轨道（lGSO）卫星的说法正确的是（　　）
A．该卫星的运行轨道如图中 所示
B．该卫星绕地球飞行的速度大于
C．该卫星与地球同步（GEO）卫星的轨道半径一定相同
D．该卫星与地球同步（GEO）卫星受地球引力大小一定相等
3．神舟十九号乘组航天员进行了长达9小时的天宫空间站出舱活动，利用天链卫星与地面科研人员不间断地进行通信。天链卫星绕地球做圆周运动，周期与地球自转周期相同。则天链卫星运动速度（　　）
A．大于第一宇宙速度 B．等于第一宇宙速度
C．大于空间站运动速度 D．小于空间站运动速度
4．国际小行星中心于2021年 10月 8日确认公布了中国科学院紫金山天文台发现的一颗新彗星，命名为C/2021 S4。这颗彗星与太阳的最近距离约为7AU，绕太阳转一圈约需要1000年，假设地球绕太阳做圆周运动，地球与太阳的距离为1AU，万有引力常量为G， 则
A．由以上数据可以估算彗星的质量
B．由以上数据可以估算太阳的密度
C．彗星由近日点向远日点运动时动能减小
D．该彗星在近日点的向心加速度比地球绕太阳运动的向心加速度大
5．某试验卫星在地球赤道平面内一圆形轨道上运行，每5天对某城市访问一次，下列关于该卫星的描述中正确的是（　　）
A．线速度可能大于第一宇宙速度
B．角速度可能大于地球自转角速度
C．高度一定小于同步卫星的高度
D．向心加速度可能大于地面的重力加速度
6．2024年1月9日15时03分，我国在西昌卫星发射中心成功将爱因斯坦探针卫星发射升空。爱因斯坦探针卫星将在距离地面高度约为600km、倾角约为的轨道上做匀速圆周运动。同步卫星距地面的高度约为，则爱因斯坦探针卫星运行时（　　）
A．周期比地球同步卫星的大
B．速率比地球同步卫星的速率大
C．角速度比地球同步卫星的角速度小
D．加速度比地球同步卫星的加速度小
7．“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是（　　）
A．火星公转的线速度比地球的大 B．火星公转的角速度比地球的大
C．火星公转的半径比地球的小 D．火星公转的加速度比地球的小
8．2023年8月，我国首次在空间站中实现了微小卫星的低成本入轨。在近地圆轨道飞行的中国空间站中，航天员操作机械臂释放微小卫星。若微小卫星进入比空间站低的圆轨道运动，则入轨后微小卫星的（　　）
A．角速度比空间站的大 B．加速度比空间站的小
C．速率比空间站的小 D．周期比空间站的大
9．鹊桥二号中继星的成功发射，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯．如图所示，鹊桥二号采用周期为T的环月椭圆冻结轨道，远月点B距月心为近月点A距月心距离的9倍，为椭圆轨道的短轴，关于该卫星的说法正确的是（　　）
A．从C经B到D的运动时间为
B．在A、B两点的速度大小之比为
C．在A、B两点的加速度大小之比为
D．在地球表面附近的发射速度大于小于
10．运行周期为的北斗卫星比运行周期为的（　　）
A．加速度大 B．角速度大 C．周期小 D．线速度小
11．如图所示，Ⅰ和Ⅱ分别为神舟二十号飞船的近地圆轨道、椭圆变轨轨道，Ⅲ为天和核心舱运行圆轨道，P、Q为变轨点．不计阻力，飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，下列选项正确的是
A．速率增大，机械能增大 B．速率减小，机械能减小
C．速率增大，机械能不变 D．速率减小，机械能不变
12．我国天文学家通过“天眼”在武仙座球状星团M13中发现一个脉冲双星系统。如图所示，由恒星A与恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点各自做匀速圆周运动，经观测可知恒星A与B的距离为L，恒星B的运行周期为T，引力常量为G，则恒星A与B的总质量为（　　）
A． B． C． D．
13． 关于万有引力和行星运动规律，下列说法中正确的是（　　）
A．“月—地检验”中比较的是月球绕地球公转的向心加速度和赤道上物体随地球自转的向心加速度
B．开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
C．开普勒利用自己观测的行星运动数据，发现行星绕太阳做匀速圆周运动
D．牛顿提出了万有引力定律，并计算出了地球的质量
二、多项选择题
14．“嫦娥六号”任务是中国探月工程四期新阶段首次登月任务，也是人类首次月球背面采样返回任务。“嫦娥六号”探测器由组合体M与组合体N构成，探测器在圆形环月轨道Ⅰ飞行期间，M和N在P点分离，M继续在Ⅰ轨道环月飞行，N通过变轨进入椭圆轨道Ⅱ，以下说法正确的是（　　）
A．M在Ⅰ轨道环月飞行的速度大于月球的第一宇宙速度
B．M在Ⅰ轨道飞行的周期大于N在Ⅱ轨道飞行的周期
C．M和N分离后，N需要点火减速进入Ⅱ轨道
D．N在Ⅱ轨道从远月点无动力飞行到近月点的过程中速度减小
15．下列有关物理知识在实际中的应用，解释正确的是（　　）
A．我们观察近处的飞鸟和远处的飞机时，往往会觉得鸟比飞机飞得快，这是因为鸟相对眼睛的角速度比较大
B．小管同学自己绕制天线线圈，制作一个简易的收音机，若想接收一个频率较高的电台，那么应该增加线圈的匝数
C．人造卫星绕地球运行时由于受地磁场影响，在外壳中形成的涡流是导致轨道半径变小的原因之一
D．空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
16．据报道，我国计划发射的“巡天号”望远镜将运行在离地面约的轨道上，其视场比“哈勃”望远镜的更大。已知“哈勃”运行在离地面约的轨道上，若两望远镜绕地球近似做匀速圆周运动，则“巡天号”（　　）
A．角速度大小比“哈勃”的小
B．线速度大小比“哈勃”的小
C．运行周期比“哈勃”的小
D．向心加速度大小比“哈勃”的大
17．嫦娥六号实现了人类首次月球背面采样，其返回舱的运动轨迹如图所示。返回舱从A点首次进入大气层，经速度修正后从B点穿出大气层，经过最高点C后，从D点再次进入大气层。由上述信息可以判断，返回舱（　　）
A．从A点到B点的过程中机械能守恒
B．在C点的速率小于第一宇宙速度
C．在D点所受地球引力小于其在地表的重力
D．在A、B、D三点的速度相等
18．2022年11月8日晚我国大部地区可观赏到本次月全食，预计月亮初亏阶段将始于17时09分左右，此时月亮开始出现缺口，近4个小时后月影复圆，满月再次重现天宇。本次月全食过程不仅能看到“红月亮”，还能看到月掩天王星奇观。月球作为地球的一颗卫星与地球的同步卫星相比，下列说法正确的是（　　）
A．月球绕地球运行的线速度大于同步卫星绕地球运行的线速度
B．月球绕地球运行的角速度小于同步卫星绕地球运行的角速度
C．月球绕地球运行的向心加速度大于同步卫星绕地球运行的向心加速度
D．月球绕地球运行的周期大于同步卫星绕地球运行的周期
19．火星与地球的质量比为a，半径比为b，则它们的第一宇宙速度之比和表面的重力加速度之比分别是（　　）
A． B． C． D．
20．如图所示，跷跷板转动时，跷跷板上的P、Q两点的角速度大小分别为，线速度大小分别为，则（　　）
A． B． C． D．
21．如图所示，年月嫦娥五号在海南文昌航天发射基地成功发射，这是我国首次执行月球采样返回任务，飞船在轨道Ⅰ上做圆周运动，到达轨道Ⅰ的点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道Ⅱ的近月点时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则(　　)
A．飞船在轨道Ⅰ上运动时飞船处于平衡状态
B．飞船在轨道Ⅱ上从点运行到点，飞船的机械能守恒
C．飞船在轨道Ⅲ上通过点的速率等于在轨道Ⅱ上通过点的速率
D．飞船在轨道Ⅱ上通过点时的加速度等于在轨道Ⅰ上通过点时的加速度
三、非选择题
22．“玉兔号”月球车与月球表面的第一次接触实现了中国人“奔月”的伟大梦想。“玉兔号”月球车在月球表面做了一个自由下落试验，测得物体从静止自由下落h高度的时间为t，已知月球半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的质量；
（2）月球的第一宇宙速度。
23．如图所示，一质量m=2kg的物体放在水平面上，当给物体施加一个与水平面成θ=53°角的斜向上的力F1时，物体恰好做匀速直线运动。已知F1=10N，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）求物体与水平面间的动摩擦因数μ；
（2）若把原来的力F1改为斜向下与水平面成θ′=37角的力F2，并使物体沿水平面向右以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，求力F2的大小。
24．如图所示，用水平拉力使物体由静止开始沿光滑水平地面做匀加速直线运动，测得物体的加速度已知物体的质量。求：
（1）水平拉力的大小；
（2）物体在时物体的速度的大小。
25．2021年2月10日19时52分，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成功实现环绕火星运动，成为我国第一颗人造火星卫星。在“天问一号”环绕火星做匀速圆周运动时，周期为T，轨道半径为r。已知火星的半径为R，引力常量为G，不考虑火星的自转。
（1）“天问一号”环绕火星运动的角速度ω，线速度的大小v；
（2）火星的质量M。
26．假设某卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，运动周期为T，地球半径为R，引力常量为G，不考虑地球自转，求：
（1）卫星的向心加速度大小；
（2）地球的平均密度。
27．已知在太阳系外某“宜居”行星的质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重力为600N的人在这个行星表面的重力将变为960N。由此可推知，求该行星的半径与地球半径之比。
28．太阳系以外存在着许多恒星与行星组成的双星系统 它们运行的原理可以理解为：质量为M的恒星和质量为m的行星 ，在它们之间的万有引力作用下有规则地运动着 如图所示，我们可认为行星在以某一定点C为中心、半径为a的圆周上做匀速圆周运动 图中没有表示出恒星 设万有引力常量为G，恒星和行星的大小可忽略不计．
（1）求恒星与C点间的距离．
（2）计算恒星的运行速率．
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】AB.第一宇宙速度指卫星绕地球表面做匀速圆周运动的速度，所以在地球表面附近运动的卫星的速度等于第一宇宙速度，A不符合题意，B符合题意；
CD.卫星发射速度大于第二宇宙速度，则会脱离地球束缚，发射速度大于第三宇宙速度，则会脱离太阳系，而要进入月球轨道的卫星，依然在地球的引力范围，所以它的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据三种宇宙速度的定义和物理意义分析。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．该卫星的运行轨道如图中c所示，A不符合题意；B．因第一宇宙速度是所有环绕地球卫星的最大速度，则该卫星绕地球飞行的速度小于 ，B不符合题意；C．该卫星与地球同步（GEO）卫星的周期相同，根据开普勒第三定律可知，轨道半径一定相同，C符合题意；D．该卫星与地球同步（GEO）卫星的质量关系不确定，则所受地球引力大小不一定相等，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】卫星的轨道半径越大，运动的线速度越大，角速度越大，加速度越大，周期越短。
3．【答案】D
【解析】【解答】AB．第一宇宙速度（约为7.9 km/s）是物体绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度（即近地卫星的速度）。天链卫星的轨道半径大于地球半径，因此其运行速度小于第一宇宙速度，故A、B选项错误。
CD．由万有引力提供向心力，有：
解得卫星运行速度：
其中 G 为引力常量，为地球质量， 为轨道半径。由于天链卫星的轨道半径大于空间站的轨道半径（空间站通常运行在较低轨道），因此天链卫星的运行速度小于空间站的运行速度，故C选项错误，D选项正确。
故选D。
【分析】一、考点：
1、第一宇宙速度：
定义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最大速度（约7.9 km/s）。
特点：是所有地球卫星中速度最大的（轨道半径最小）。
2、万有引力提供向心力：
基本公式：。
推导结论：轨道半径 越大，运行速度 越小，角速度 越小，周期 越大。
3、卫星速度比较：
低轨卫星（如空间站）速度大，高轨卫星（如同步卫星）速度小。
二、易错点：
1、第一宇宙速度的理解：
误认为所有卫星的速度都等于第一宇宙速度（实际只有近地卫星才是）。
误认为第一宇宙速度是发射速度的最小值（实际是最大环绕速度，最小发射速度）。
2、公式套用错误：
在比较卫星速度时，需明确轨道半径关系： ，即半径越大，速度越小。
易混淆发射速度与运行速度：发射速度大于等于第一宇宙速度才能成为卫星，但运行速度一定小于第一宇宙速度（除非是近地卫星）。
3、空间站与天链卫星的轨道：
空间站轨道较低（约400 km），天链卫星为地球同步卫星（轨道高度约36000 km），因此天链卫星的轨道半径更大，速度更小。
4．【答案】C
【解析】【解答】A. 彗星做匀速圆周运动，有，可知不能估算彗星的质量，A不符合题意；
B. 太阳的半径大小未知，故不可以估算太阳的密度，B不符合题意；
C. 彗星围绕太阳做椭圆运动，由开普勒第二定律可知近日点的速度大于远日点的速度，故彗星由近日点向远日点运动时动能速度减小，动能减小，C符合题意；
D. 由可知，，故彗星在近日点的向心加速度要小于地球绕太阳运动的向心加速度，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】根据天体做匀速圆周运动的规律，利用万有引力提供相心里的表达式可得出结论；根据开普勒第二定律可得出天体做椭圆运动的动能变化特点。
5．【答案】B
【解析】【解答】A.第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以该卫星的线速度不可能大于第一宇宙速度。A不符合题意；
BC.由题，卫星每5天对某城市访问一次，卫星的角速度可能大于地球自转的角速度，即卫星得周期小于地球自转得周期，此时满足 ，因同步卫星的周期等于地球自转的周期，由 可得 ，此时卫星的高度小于地球同步卫星的高度；卫星的角速度可能小于地球自转的角速度，此时满足 ，同理可知卫星的高度大于地球同步卫星的高度；B符合题意，C不符合题意；
D.卫星的向心加速度由地球的万有引力提供，则： ，地球表面的重力加速度近似等于 ，由于卫星的轨道半径大于地球的半径，所以卫星的向心加速度一定小于地面的重力加速度。D不符合题意。
故答案为：B
【分析】卫星离地球远近，线速度越大，环绕周期越短，同时动能增加，势能减小，总的机械能减小，结合选项分析即可；第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，也是最大环绕速度，随着卫星轨道半径的增加，环绕速度也随之降低。
6．【答案】B
【解析】【解答】根据
可得
，，，
爱因斯坦探针卫星轨道半径小于同步卫星轨道半径，可知爱因斯坦探针卫星运行时周期比地球同步卫星的小，速率比地球同步卫星的速率大，角速度比地球同步卫星的角速度大，加速度比地球同步卫星的加速度大。
故选B。
【分析】卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可推出，，，，可比较周期、线速度、角速度、加速度。
7．【答案】D
【解析】【解答】由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期，
根据万有引力充当向心力得：
得，
因此可以得出火星的公转半径比地球的公转半径大，所以选项C错误。
再结合向心力的公式，解得，，
可以得出公转半径越大，线速度、角速度、公转加速度都在减小。所以AB选项错误，D选项正确.
故答案为：D。
【分析】根据万有引力充当向心力规律，先利用周期关系得出半径关系就可以得出各个参数关系。
8．【答案】A
【解析】【解答】卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
，，，
由于微小卫星的轨道半径小于空间站的轨道半径，则入轨后微小卫星的角速度比空间站的大，加速度比空间站的大，速率比空间站的大，周期比空间站的小。
故答案为：A。
【分析】根据题意确定卫星与空间站运行轨迹半径的关系，再根据万有引力定律及牛顿第二定律进行分析解答。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．根据开普勒第二定律，从C经B到D的运动平均速率小于从D经A到C的运动平均速率，可知从C经B到D的运动时间大于，A错误；
B．根据开普勒第二定律，在A、B两点时，其中
可得在A、B两点的速度大小之比为，B错误；
C．根据
可得
可得在A、B两点的加速度大小之比为，C错误；
D．鹊桥二号没有脱离地球的引力范围，则在地球表面附近的发射速度大于小于，D正确。
故答案为：D。
【分析】1.开普勒第二定律（ 面积定律 ）：用于分析卫星在椭圆轨道上不同位置的速度关系与运动时间。
2.万有引力定律：用于推导卫星的加速度与轨道半径的关系。
3.宇宙速度：根据卫星是否脱离地球引力，判断发射速度范围。
10．【答案】D
【解析】【解答】设地球质量M，卫星质量m，环绕半径r，根据牛顿第二定律（万有引力提供向心力）：，得：，可知：运行周期为24小时的北斗卫星运行轨道半径大。
A.，得：，运行周期为24小时的北斗卫星运行轨道半径大，加速度小，故A错误；
B.，得：，运行周期为24小时的北斗卫星运行轨道半径大，角速度小，故B错误；
C.24h大于12小时，运行周期为24小时的北斗卫星运行周期大，故C错误；
D.，得：，运行周期为24小时的北斗卫星运行轨道半径大，线速度小，故D正确；
故选D。
【分析】利用万有引力提供向心力列方程，即可判断环绕天体各物理量之间的关系。
11．【答案】D
【解析】【解答】飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，只有万有引力做负功，则机械能不变，动能减小，即速率减小，故ABC错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】根据飞船在轨道Ⅱ上从P点到Q点运动过程中，只有万有引力做负功，机械能不变分析求解。
12．【答案】A
【解析】【解答】恒星A与恒星B组成的双星系统具有相同的周期，根据万有引力提供向心力有
，，
联立解得，故A正确，BCD错误。
故选A。
【分析】双星系统具有相同的周期，根据万有引力提供向心力，分别对两恒星列等式，可计算总质量。
13．【答案】B
【解析】【解答】A、“月—地检验”中比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地面物体的重力加速度，A错误；
B、 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，B正确；
C、 开普勒利用自己观测的行星运动数据，发现行星绕太阳的运动轨迹是椭圆，C错误；
D、牛顿提出了万有引力定律，卡文迪许测出了万有引力常量，计算出了地球的质量，D错误。
故答案为B。
【分析】本题考查天体运动的相关物理学史，要求学生对物理学上重大发现、著名理论要加强记忆，准确记住著名物理学家的主要贡献。
14．【答案】B,C
【解析】【解答】A．第一宇宙速度为最小发射速度，最大环绕速度，故M在Ⅰ轨道环月飞行的速度一定小于月球的第一宇宙速度，A不符合题意；
B．根据开普勒周期定律
M在Ⅰ轨道飞行的轨道半径大于于N在Ⅱ轨道飞行半长轴，故M在Ⅰ轨道飞行的周期大于N在Ⅱ轨道飞行的周期，B符合题意；
C．M和N分离后，N在P点需要降轨，故需要点火减速进入Ⅱ轨道，C符合题意；
D．N在Ⅱ轨道从远月点无动力飞行到近月点的过程中引力做功为正，N的动能增加，速度增大，D不符合题意。
故答案为BC。
【分析】根据宇宙速度的定义可分析环绕速度大小，根据开普勒第三定律可判断周期，根据轨道变化的要求可判断点火情况，根据做功正负判断速度变化变化情况。
15．【答案】A,C,D
【解析】【解答】A. 将近处的小鸟和远处的飞机相对于眼镜的运动近似看作是圆周运动，由
可知，飞机的半径大，线速度小，则鸟相对眼睛的角速度比较大，A符合题意；
B. 增加线圈的匝数不会影响电台接收频率的变化，B不符合题意；
C. 人造地球卫星绕地球运行会收到地磁场的影响，外壳中形成涡流，消耗动能，会使卫星缓慢做近心运动，轨道半径变小，C符合题意；
D. 空气中的小雨滴呈球形是由于雨滴表面液体分子稀疏，表现为分子间引力的作用，使表面积收缩至最小，故呈球形是水的表面张力作用的结果，D符合题意。
故答案为：ACD
【分析】利用物理现象中蕴含的基本物理原理可得出结论。
16．【答案】C,D
【解析】【解答】对于一般的人造卫星而言，万有引力提供其做圆周运动的向心力。 在卫星运行的过程中，根据题目给出的参数，选择恰当的公式求解相关物理量。根据万有引力提供向心力可得
可得，，，
由于巡天号的轨道半径小于哈勃号的轨道半径，则有，，，
故选CD。
【分析】根据万有引力提供向心力导出角速度、线速度、周期和加速度公式，结合两卫星的轨道半径大小进行比较判断
17．【答案】B,C
【解析】【解答】本题考查的是万有引力定律的应用，其中涉及到了第一宇宙速度的判断。第一宇宙速度是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度A．从A点到B点的过程中，有空气阻力做功，机械能不守恒，故A错误；
B．第一宇宙速度是圆周运动的最大环绕速度，返回舱在C点的速率小于第一宇宙速度，故B正确；
C．根据万有引力与重力的关系
返回舱在D点的距离较大，则返回舱所受地球引力小于其在地表的重力，故C正确；
D．速度沿轨迹的切线方向，可知返回舱在A、B、D三点的速度方向不相等，故D错误；
故选BC。
【分析】根据机械能守恒定律条件判断；根据第一宇宙速度的定义判断；根据万有引力提供重力，结合距离关系求解；曲线运动的速度方向为切线方向。
18．【答案】B,D
【解析】【解答】解答本题时，要明确卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力，通过列式进行分析。
卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
，，，
由于月球绕地球运行的轨道半径大于同步卫星的轨道半径，则月球绕地球运行的线速度小于同步卫星绕地球运行的线速度，月球绕地球运行的角速度小于同步卫星绕地球运行的角速度，月球绕地球运行的向心加速度小于同步卫星绕地球运行的向心加速度，月球绕地球运行的周期大于同步卫星绕地球运行的周期。
故选BD。
【分析】卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力列方程，得到线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系，再进行分析。
19．【答案】B,C
【解析】【解答】第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，根据万有引力提供向心力有：，解得，所以；星球表面重力与万有引力相等有：，解得，所以，故BC符合题意，AD不符合题意。
故答案为：BC
【分析】根据万有引力提供向心力和万有引力与星球表面重力相等分别列式分析第一宇宙速度和重力加速度。
20．【答案】A
【解析】【解答】AC．点P、Q绕着同一个点转动，故相同时间转过的角度相等，则角速度相等，即
故A正确，C错误；
BD．由于转动半径大小关系未知，所以不能确定线速度大小关系，故BD错误。
故选A。
【分析】同轴转动角速度相同，圆周半径大则线速度大。
21．【答案】B,D
【解析】【解答】A：飞船在轨道 Ⅰ 上运动时，存在向心加速度，所以合外力不为0，飞船不处于平衡状态，A不符合题意。
B：飞船在从A点到B点的愚弄过程中，合外力为月球引力，只有引力做功，则飞船的机械能守恒。B符合题意。
C： 飞船在轨道Ⅲ上通过点时需要减速才能进入轨道Ⅱ，飞船在轨道Ⅱ做匀速圆周运动，所以V 飞船在轨道Ⅲ上通过点的速率大于在轨道Ⅱ上通过点的速率。C不符合题意。
D：由可得飞船在轨道Ⅱ上通过点时的加速度等于在轨道Ⅰ上通过点时的加速度，D符合题意。
故答案为BD
【分析】本题主要利用万有引力定律的应用求解。
22．【答案】（1）解：由自由落体运动规律有
所以有
在月球表面的物体受到的重力等于万有引力，则有
所以
（2）解：月球的第一宇宙速度为近月卫星的运行速度，根据重力提供向心力
所以
【解析】【分析】（1）先有自由落体运动运动规律，求出重力加速度，再由万有引力等于重力，求出月球的质量
（2）第一宇宙速度是最大的环绕速度，即轨道半径等于月球半径时的环绕速度，由万有引力提供向心力，求出月球的第一宇宙速度
23．【答案】（1）解：物体做匀速直线运动，将F1正交分解有F1cosθ=f
F1sinθ+FN=mg
f=μFN
解得μ=0.5
（2）解：将F2正交分解有F2cosθ′-f′=ma
F2sinθ′+mg=FN′
f′=μFN′
解得F2=22N
【解析】【分析】（1）对物体进行受力分析，在重力、支持力、摩擦力和拉力的作用下，物体处于平衡状态，合力为零，根据该条件列方程分析求解即可；
（2）对物体进行受力分析，受到重力、支持力、摩擦力和拉了，水平竖直正交分解，在水平方向利用牛顿第二定律求解拉力大小。
24．【答案】（1）解： 根据牛顿第二定律
水平拉力的大小
水平拉力大小为；
答：水平拉力的大小为；
（2）解：物体开始运动后 时的速度
物体后的速度为。
答：物体在时物体的速度的大小为。
【解析】【分析】（1）物体只受拉力的作用，故由牛顿第二定律可求得水平拉力的大小；
（2）由运动学中速度公式可求得2s后的速度。
25．【答案】（1）解：由角速度定义可得
由线速度定义可得
（2）解：设“天问一号”的质量为m，万有引力提供向心力有
解得
【解析】【分析】（1）角速度等于单位时间内转过的弧度数，线速度等于单位时间内通过的弧长；
（2） 万有引力提供天问1号圆周运动的向心力，列等式求解。
26．【答案】解：（1）设卫星的质量和向心加速度分别为m、，有
卫星的向心加速度大小
（2）设地球质量为 ，由万有引力提供向心力可得
得
则地球的密度
【解析】【分析】根据牛顿第二定律，向心力为卫星所受合力，可求加速度。根据万有引力定律，球体积公式，密度公式联立可确认地球密度。
27．【答案】解：设地球质量为 ，半径为 ，“宜居”行星质量为M，半径为R，人的质量为m，则人在地球有
人在“宜居”行星有
由以上两式相比得
【解析】【分析】利用引力形成重力可以求出半径之比。
28．【答案】（1）解：恒星和行星做圆周运动的角速度、向心力的大小均相同，则
对行星m，
对恒星M，
可得
（2）解：恒星运动的轨道和位置大致如图，对恒星M有
根据万有引力提供向心力，
解得
【解析】【分析】（1）利用引力提供双星模型的向心力，且两个星体的角速度相同，进而可以求出恒星到中心的距离；
（2）利用万有引力提供向心力可以求出恒星运行的线速度大小。