第七章 万有引力定律 单元基础测试卷 2026学年高一下学期物理人教版 必修第2册 （含解析）

第七章 《万有引力定律 》单元基础测试卷
一、单选题
1．如图所示，哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为；在远日点与太阳中心的距离为，线速度大小为，加速度大小为，则（　　）
A． B．
C． D．
2．2024年8月16日，我国在西昌卫星发射中心使用长征四号乙运载火箭，成功将遥感四十三号01组卫星发射升空。如图为遥感四十三号01卫星发射过程的示意图，首先将卫星发射到低空圆轨道a，然后在M点实施变轨经椭圆轨道b进入预定圆轨道c，已知在a和c的轨道半径之比为。下列说法正确的是（　　）
A．变轨过程中，卫星在M点加速，在N点减速
B．卫星在轨道a与轨道b的运行周期之比为
C．卫星在轨道b过M点的速度小于在轨道c过N点的速度
D．卫星在M点的加速度小于在N点的加速度
3．2024年5月3日嫦娥六号发射成功，5月8日成功实施近月制动（如图所示），并顺利进入环月轨道飞行。假设登月探测器在环月轨道1上的P点实施变轨，进入椭圆轨道2，再由近月点Q点进入圆轨道3，已知轨道1的半径为3r，轨道3的半径为r，登月探测器在轨道3的运行周期为T，则登月探测器（ ）
A．在轨道1上运行的周期为
B．从轨道2上的Q点进入圆轨道3时，需要点火加速
C．沿轨道1过P点比沿轨道2上过P点时的加速度大
D．沿轨道2运行时，经P点和Q点时的加速度大小之比为
4．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
5．“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，火星和地球绕太阳的公转视为匀速圆周运动，已知火星和地球的公转方向一致，且火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。当火星和太阳位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（　　）
A．火星的冬季时长约为地球的倍
B．火星公转的角速度比地球的大
C．在冲日处，火星相对于地球的速度最大
D．火星公转的加速度比地球的大
6． 北京时间2022年11月17日16时50分，经过约5.5小时的出舱活动，神舟十四号航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲密切协同，圆满完成出舱活动全部既定任务，出舱活动取得圆满成功．若“问天实验舱”围绕地球在做匀速圆周运动，轨道半径为r，周期为T，引力常量为G，则下列说法正确的是（　　）
A．“问天实验舱”的质量为
B．漂浮在舱外的航天员加速度等于零
C．“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度小于
D．若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会立即高速离开航天员
7．“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星（静止卫星）、中轨道卫星和倾斜静止卫星组成。地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍。下列说法正确的是（　　）
A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍
B．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍
C．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的
D．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的
8．有人设想：可以在飞船从运行轨道进人返回地球程序时，借飞船需要减速的机会，发射一个小型太空探测器，从而达到节能的目的。如图所示，飞船在圆轨道上绕地球飞行，其轨道半径为地球半径的倍。当飞船通过轨道的点时，飞船上的发射装置短暂工作，将探测器沿飞船原运动方向射出，并使探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，而飞船在发射探测器后沿椭圆轨道II向前运动，其近地点到地心的距离近似为地球半径。已知取无穷远处引力势能为零，物体距星球球心距离为时的引力势能。在飞船沿轨道I和轨道II以及探测器被射出后的运动过程中，其动能和引力势能之和均保持不变。以上过程中飞船和探测器的质量均可视为不变，已知地球表面的重力加速度为。则下列说法正确的是
A．飞船在轨道I运动的速度大小为
B．飞船在轨道I上的运行周期是在轨道II上运行周期的倍
C．探测器刚离开飞船时的速度大小为
D．若飞船沿轨道II运动过程中，通过点与点的速度大小与这两点到地心的距离成反比，实现上述飞船和探测器的运动过程，飞船与探测器的质量之比应满足
9． 2024年1月18日1时46分，天舟七号货运飞船成功对接于空间站（离地面高度约为400km）天和核心舱后向端口。天舟七号货运飞船装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实（试）验装置等物资，并为神舟十七号航天员乘组送去龙年春节的“年货”。下列说法正确的是（　　）
A．为实现成功对接，天舟七号在与空间站同一轨道上需要加速靠近天和核心舱
B．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度大于7.9km/s
C．天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行周期比同步卫星的周期大
D．天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，“年货”处于完全失重
10． 我国自行研制发射的“风云一号”、“风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是我国上海研制的第一代极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为8小时；“风云二号”是我国自行研制的第一代地球同步轨道气象卫星，其轨道半面就是赤道平面。两颗卫星相比，下列说法正确的是（　　）
A．“风云一号”离地面较高
B．“风云二号”线速度较大
C．“风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大
D．若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空
11．2024年9月6日2时30分，我国在太原卫星发射中心使用长征六号运载火箭，成功将吉利星座03组卫星发射升空，10颗卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。假设某颗卫星先在椭圆轨道Ⅰ上运动，经过P点启动变轨后进入圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动。轨道上的P、Q、S三点与地球中心位于同一直线上，P、Q两点分别是椭圆轨道的远地点和近地点，且（R为地球的半径）。卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ上经过P点的速度分别为，在轨道Ⅱ上的运行周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）
A．
B．地球的密度为
C．卫星在轨道Ⅰ上运动时，经过P点的加速度为
D．卫星在轨道Ⅱ上经过S点的速度大于地球的第一宇宙速度
12．我国计划在2030年前实现首次中国人登陆月球，假设航天员登陆月球前先随着陆器和登月飞船绕月球做匀速圆周运动、周期为T，登月后在月球表面用弹簧测力计测量一个质量为m的物体的重力，当物体静止时，弹簧测力计的示数为F。已知万有引力常数为G，着陆器和登月飞船绕月球做圆周运动时距月球表面的高度可忽略不计，则月球的质量为（　　）
A． B．
C． D．
13．已知地球质量为M，地球表面的重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G。用上述物理量计算地球的第一宇宙速度是（　　）
A． B． C． D．
14．“神舟十九号”与“空间站”对接过程的轨道简化示意图如图所示。“神舟十九号”先在近地圆轨道1上绕地球运行，到达P点后变轨沿椭圆轨道2运行，到达远地点Q时再次变轨沿圆轨道3运行，然后择机与“空间站”进行精准对接后一起在圆轨道3上运行。关于“神舟十九号”下列说法正确的是（　　）
A．从P点到Q点的过程中速度逐渐增大
B．在轨道2上运行到Q处需要减速才能变轨到轨道3
C．在轨道2上经过P处的速度小于与“空间站”进行对接后一起在轨道3上运行的速度
D．在轨道2上经过Q处的加速度等于与“空间站”进行对接后在轨道3上经过Q处的加速度
15．在1905年爱因斯坦提出了狭义相对论理论，此理论建立的前提有两个假设条件以及在相对论理论下观察到的不同现象，如果有接近光速运动下的物体时间和空间都会发生相应的变化，下列说法中正确的是（　　）
A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是不同的
B．真空中的光速在不同的惯性参考系中大小都是相同的
C．物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变大
D．狭义相对论只适用于高速运动的物体，不适用于低速运动的物体
二、实验探究题
16．（1）在学习了万有引力定律和宇宙速度后甲乙丙三位同学对近似“称”月球质量展开了充分讨论，已知月球直径D和引力常数G。甲同学提出可以将已知质量为m的钩码和测力计带至月球，通过测力计测出钩码的重力W，由万有引力定律得到月球质量m月=　 　。
（2）乙同学提出可以采用一把刻度尺和一块秒表来“称”出月球质量，假设质量为m的钩码自由下落的高度为h，下落的时间为t，则m月可以表示为____（填选项，下同）
A． B． C． D．
（3）丙同学提出可以从地球向月球发射嫦娥卫星，待嫦娥卫星在绕月轨道稳定做匀速圆周运动后，测出卫星公转一圈的时间T和轨道半径r，根据计算。如果丙同学思路正确，则嫦娥卫星的发射速度应为____
A．7.9km/s B．大于7.9km/s小于11.2km/s
C．大于11.2km/s小于16.7km/s D．大于16.7km/s
17． 假设空间站在距地面h高度处绕地球做匀速圆周运动。已知地球质量为M，半径为R，引力常量为G。则空间站在轨运行线速度：v＝　 　；右图是飞船与核心舱交会对接时测量空间站质量的原理图。若已知飞船的质量m为，其推进器的平均推力F＝1000N，在飞船与空间站对接后，推进器工作10s内，测得飞船和空间站组合体的速度变化量为0.4m/s，忽略飞船质量的变化，空间站的质量M＝　 　。
三、综合题
18．开普勒第三定律指出：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．该定律对一切具有中心天体的引力系统都成立．如图，嫦娥三号探月卫星在半径为r的圆形轨道Ⅰ上绕月球运行，周期为T．月球的半径为R，引力常量为G．某时刻嫦娥三号卫星在A点变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在月球表面的B点着陆．A、O、B三点在一条直线上．求：
（1）月球的密度；
（2）在轨道Ⅱ上运行的时间．
飞船在发射后至与空间站对接前的运行过程可以简化为如图所示，飞船在环绕地球的椭圆轨道的远地点点火加速，进入空间站所在的圆形轨道，对接后与空间站形成组合体一起继续做匀速圆周运动。已知引力常量为，地球的质量为，组合体的质量为，组合体到地心的距离为，地球半径为。
19．组合体受到地球的万有引力大小为（　　）
A． B． C． D．
20．与重力势能类似，飞船在地球的引力场中具有引力势能，引力势能和动能统称为机械能。引力势能的变化可以用引力做功来量度，引力做正功则引力势能减少，引力做负功则引力势能增加。由此可知，飞船在椭圆轨道上从近地点到远地点的运行过程中，下列说法正确的是（　　）
A．动能不变 B．引力势能减小
C．机械能不变 D．机械能增大
21．场是一种客观存在的物质，组合体与地球之间的万有引力是通过引力场发生的。设组合体受到的引力大小为，组合体与地球之间的引力势能为，类比电场强度的定义，下列表达式可以反映组合体所在轨道上引力场强度的是（　　）
A． B． C． D．
22． 北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，目前由三十多颗分布于对地静止轨道（同步卫星）和中地球轨道等处的人造地球卫星组成。卫星围绕地球的运动可近似视为匀速圆周运动。对地静止轨道上的卫星与地面保持相对静止，其绕地球公转的半径约为地球半径的6.6倍。中地球轨道卫星绕地球公转的半径约为地球半径的4倍。
（1）关于对地静止轨道卫星和中地球轨道卫星的运动，下列说法正确的是（　　）
A．中地球轨道卫星比同步卫星的速度小
B．中地球轨道卫星比同步卫星的加速度小
C．中地球轨道卫星的周期卫星的周期小
（2）2019年5月，我国成功发射一颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星该卫星（　　）
A．入轨后可以位于北京正上方
B．入轨后速度大于第一宇宙速度
C．发射速度大于第二宇宙速度
D．在该静止轨道上的机械能大于它在近地轨道上的机械能
（3）一中地球轨道卫星的轨道半径约为地球半径的4倍，该卫星在此轨道高度处所受地球引力约为它在地球表面所受地球引力的（　　）
A． B． C． D．
（4）设地球的质量为M，半径为R，某卫星总质量为m，距地面的高度为H，引力常量为G，则该卫星绕地球的飞行速度为（　　）
A． B． C． D．
（5）在对地静止轨道上运行的卫星绕地球公转的角速度为　 　rad/s（保留2位有效数字）。
23．如图所示，地球的两个卫星同向逆时针绕地球在同一平面内做匀速圆周运动，已知卫星一运行的周期为，地球的半径为，卫星一和卫星二到地球中心之间的距离分别为，，引力常量为，某时刻，两卫星与地心之间的夹角为。（结果均用、、表示）
求：
（1）卫星二围绕地球做圆周运动的周期；
（2）地球表面的重力加速度。
（3）从图示时刻开始，经过多长时间两卫星第一次相距最近。
24．经过长期观测，人们发现银河系中的恒星约四分之一是双星系统。某双星系统由A、B两颗恒星构成，两星绕它们连线上一点O做匀速圆周运动，经观测可知A、B间的距离为s，恒星的运行周期为T。
（1）请根据上述数据求出两恒星的质量之和；
（2）若观测到AO间距离为L，试求A恒星的质量。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】AB、由于哈雷彗星做的不是圆周运动，在近日点做离心运动，在远日点做近心运动，因此不能通过万有引力充当向心力计算其在近日点和远日点的线速度之比，需通过开普勒第二定律求解，设在极短时间Δt内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等，即有
可得
故
故A正确，B错误；
CD、对近日点，根据牛顿第二定律有
对远日点，根据牛顿第二定律有
联立解得
故CD错误。
故答案为：A。
【分析】根据开普勒定律在相等时间内，在近日点和远日点哈雷彗星与太阳中心的连线扫过的面积相等确定不同位置线速度的大小关系。再根据万有引力定律及牛顿第二定律确定加速度的大小关系。
2．【答案】B
【解析】【解答】本题考查卫星变轨的问题，注意卫星变轨的过程当中注意万有引力定律和开普勒第三定律的应用，要求学生灵活运用公式列式分析。A．卫星由轨道a进入轨道b，即由低轨道进入高轨道，应在M点加速，同理，卫星由轨道b进入轨道c，应在N点加速，A错误；
B．由题意，则卫星在轨道a的半径与椭圆轨道b的半长轴之比为，由开普勒第三定律得
解得
B正确；
C．由万有引力提供向心力可得
解得
卫星在轨道a过M点的速度大于卫星在轨道c过N点的速度，又卫星从轨道a的M点应加速才能进入轨道b，故在轨道b过M点的速度大于在轨道a过M点的速度，综上可得在轨道b过M点的速度大于在轨道c过N点的速度，C错误；
D．由牛顿第二定律有
解得
卫星在M点的加速度大于在N点的加速度，D错误。
故选B。
【分析】根据变轨原理分析变轨时速度变化情况；由开普勒第三定律求卫星在轨道a与轨道b的运行周期之比；卫星绕地球做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力列式，分析卫星在圆轨道a与轨道c运行速度大小，结合变轨原理分析卫星在轨道b过M点的速度与在圆轨道a的速度大小，从而得到卫星在轨道b过M点的速度与在轨道c过N点的速度关系；根据牛顿第二定律结合万有引力定律列式分析加速度关系。
3．【答案】A
【解析】【解答】本题考查万有引力定律的应用问题，会根据题意进行准确的分析和计算。A． 已知轨道1的半径为3r，轨道3的半径为r，登月探测器在轨道3的运行周期为T， 根据开普勒第三定律
得
故A正确；
B．从轨道2上的Q点进入圆轨道3时，做近心运动，需要减速，故B错误；
C．万有引力提供向心力，根据
沿轨道1过P点加速度等于沿轨道2上过P点时的加速度，故C错误；
D．根据
沿轨道2运行时，经P点和Q点时的加速度大小之比为，故D错误。
故选A。
【分析】根据开普勒第三定律分析解得周期；根据变轨原理分析B，根据万有引力提供向心力分析CD。
4．【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。
5．【答案】A
【解析】【解答】A、根据
可得
则
故A正确；
B、根据
可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B错误；
C、由于火星和地球运动的线速度大小不变，在冲日处火星与地球的速度方向相同，故相对速度最小，故C错误；
D、根据
可得
可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D错误。
故答案为：A。
【分析】地球和火星所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律及万有引力定律结合题意确定两恒星做匀速圆周运动的周期及角速度和向心加速度的大小关系，在冲日处火星与地球的速度方向相同，再根据运动的相对性确定相对速度的大小情况。
6．【答案】C
【解析】【解答】A、根据引力提供向心力可知
解得地球的质量为
故A错误；
B、漂浮在舱外的航天员同样绕地球做圆周运动，加速度不为零，故B错误；
C、“问天实验舱”在圆轨道上运行的速度小于7.9 km/s，第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的速度，故C正确；
D、若出舱活动期间蔡旭哲自由释放手中的工具，工具会相对航天员静止，一起绕地球做圆周运动，故D错误。
故答案为：C。
【分析】漂浮在舱外的航天员同样绕地球做圆周运动，加速度不为零。第一宇宙速度是最大环绕速度。自由释放手中的工具，工具仍处于完全始终状态，和航天员保持相对静止。再结合万有引力定律及牛顿第二定律进行解答。
7．【答案】A
【解析】【解答】地球对卫星的引力提供向心力，根据牛顿第二定律有
整理可得周期的表达式为
线速度的表达式为
角速度的表达式为
向心加速度的表达式为
设地球的半径为R，由题意知静止轨道卫星的运行半径是
中轨道卫星的运行半径是
由比例关系可得静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的
静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的
静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的
静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的
故选A。
【分析】利用引力提供向心力结合半径的大小可以求出周期、线速度、角速度和向心加速度的大小比值。
8．【答案】C
【解析】【解答】A、飞船在轨道Ⅰ上运动，由万有引力提供向心力，则有
在地球表面的物体满足
解得
故A错误；
B、椭圆轨道Ⅱ上的半长轴为
根据开普勒第三定律有
解得
故B错误；
C、在轨道Ⅰ上，探测器的引力势能为
根据动能和引力势能之后保持不变有
解得探测器刚刚离开飞船时的速度为
故C正确；
D、沿轨道Ⅱ运动过程中，根据开普勒第二定律，飞船在A、B两点的速度有
根据机械能守恒定律有
发射探测器时，根据动量守恒定律有
结合上述，解得飞船与探测器的质量之比应满足
故D错误。
故答案为：C。
【分析】根据题意确定飞船在轨道2运行时，半长轴的长度。熟悉掌握开普勒定律的具体内容及应用条件。发射探测器时，飞船与探测器构成的系统在速度方向动量守恒。只有万有引力做功时，卫星的机械能守恒。再结合万有引力定律及相关公式进现阶段。
9．【答案】D
【解析】【解答】A、为实现成功对接，需点火加速做离心运动从较低轨道进入较高的轨道，故A错误；
B、由万有引力提供向心力
得
可知空间站的轨道半径大于地球的半径，所以天舟七号与空间站的组合体在轨道上运行速度小于7.9km/s，故B错误；
C、由万有引力提供向心力
得
可知空间站的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，得空间站的周期小于地球同步卫星的周期，故C错误；
D、天舟七号与空间站的组合体在轨道上稳定运行时，因为万有引力充当做圆周运动的向心力，可知空间站内物体处于完全失重状态，故D正确。
故答案为：D。
【分析】熟悉掌握卫星变轨追及的方式及操作方法。第一宇宙速度为最大环绕速度，最小发射速度。万有引力充当做圆周运动的向心力，可知空间站内物体处于完全失重状态。确定两者运行轨道的半径关系，再根据万有引力定律及牛顿第二定律进行解答。
10．【答案】D
【解析】【解答】A.由题意可知，“风云一号”周期为8小时，“风云二号”周期是24小时，由开普勒第三定律
可知，“风云二号”离地面较高，A不符合题意；
B.由万有引力提供向心力可得
得
由于“风云一号”比“风云二号”轨道半径小，所以“风云二号”线速度较小，B不符合题意；
C.由于“风云二号”离地面较高，使用“风云二号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大，C不符合题意；
D.“风云二号”始终在该小岛的上空，“风云一号”的角速度
再过12h，“风云一号”卫星转过度角度
小岛的角速度
再过12h，小岛转过度角度
由
可知再过12小时，“风云一号”和“风云二号”正好又同时到达该小岛的上空，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据开普勒第三定律分析“风云一号”和“风云二号”距地面的高度关系；根据万有引力提供向心力推导卫星线速度的表达式，得出两卫星线速度的大小关系；离地面越高，卫星可观察到的地球表面的范围越大；求出“风云一号”卫星和小岛经过12小时转过的角度，由角度关系分析“风云一号”卫星和小岛再经过12小时时的位置关系。
11．【答案】B
【解析】【解答】A．卫星在P点变轨由椭圆轨道到圆轨道，需要加速，故，故A错误；
B．圆轨道Ⅱ的半径为
卫星在Ⅱ轨道上做圆周运动，由万有引力提供向心力得
计算得地球质量为
地球体积为
地球的密度为密度为
计算得，故B正确；
C．卫星在Ⅱ轨道上做匀速圆周运动，经过P点时，加速度为
在Ⅰ轨道上卫星经过P点时所受万有引力和Ⅱ轨道上经过P点时相同，由牛顿第二定律，卫星在轨道Ⅱ上运动时，经过P点的加速度与在Ⅰ轨道上卫星经过P点时加速度相同，为，故C错误；
D．由万有引力提供向心力得，可得，第一宇宙速度为轨道半径等于地球半径时的线速度，轨道Ⅱ上做匀速圆周运动时半径大于地球半径，故卫星在轨道Ⅱ上经过S，点的速度比第一宇宙速度小，故D错误。
故答案为：B。
【分析】结合卫星变轨规律、万有引力定律（提供向心力）、密度公式，逐一分析选项。
12．【答案】D
【解析】【解答】设月球表面的重力加速度为，月球的半径为，月球的质量为M，根据题意则有
对于绕月球表面做匀速圆周运动的航天器而言则有
在月球表面物体的重力和万有引力大小相等，则有
联立解得
故ABC错误，D正确。
故选D。
【分析】1、在月球表面物体的重力和万有引力大小相等，则有。
2、对绕月球表面做匀速圆周运动的航天器有。
3、 当物体静止时，弹簧测力计的示数为F，有。
13．【答案】A
【解析】【解答】地球对近地卫星的引力提供向心力，根据牛顿第二定律可得
解得第一宇宙速度为
根据黄金代换式
解得
故选A。
【分析】根据引力提供向心力结合黄金代换等式可以求出第一宇宙速度的大小。
14．【答案】D
【解析】【解答】A．达P点后变轨沿椭圆轨道2运行，到达远地点Q时再次变轨沿圆轨道3运行，“神舟十九号”在从P到Q的过程中万有引力做负功，速度逐渐减小，故A错误。
B．“神舟十九号”在椭圆轨道2上Q处需要加速做离心运动，才能变轨到轨道3，故B错误。
C．“神舟十九号”在椭圆轨道2上通过P处的速度大于近地圆轨道1上的速度，轨道半径越小，线速度越大，在近地圆轨道1上的速度大于在圆轨道3上的速度，故“神舟十九号”在椭圆轨道2上通过P的速度大于其与“空间站”进行精准对接后一起在圆轨道3上运行的速度，故C错误。
D．由万有引力提供向心力结合牛顿第二定律得，知“神舟十九号”在椭圆轨道2上通过Q的加速度等于其与“空间站”进行精准对接后一起在圆轨道3上通过Q的加速度，故D正确。
故选D。
【分析】万有引力做负功，速度逐渐减小，根据变轨原理分析，由万有引力提供向心力分析加速度大小。
15．【答案】B
【解析】【解答】A．在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的，故A错误；
B．在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的，故B正确；
C．根据
当物体在接近光速运动时，它沿运动方向上的长度会变小，故C错误；
D．狭义相对论即适用于高速运动的物体，经典力学是狭义相对论在低速（）条件下的近似，故D错误。
故选B。
【分析】在不同的惯性参考系中，一切物体的规律是相同的，在不同的惯性参考系中，真空中的光速是相同的。
16．【答案】（1）
（2）C
（3）B
【解析】【解答】（1）在月球表面有
又
整理得
（2）根据自由落体运动规律有
在月球表面有
联立解得
故答案为：C。
（3）第一宇宙速度7.9km/s为最小发射速度，由于嫦娥卫星绕月飞行，月球绕地球飞行，娥卫星还未脱离地球引力的束缚，故发射速度不超过11.2km/s。
故答案为：B。
【分析】月球表面的物体所受重力等于其所受万有引力，根据题意确定月球表面的重力加速度，再根据万有引力定律及牛顿第二定律进行解答。熟悉掌握三大宇宙速度的定义及特点。
17．【答案】；
【解析】【解答】根据
空间站在轨运行线速度
根据牛顿第二定律得，组合体的总质量为
组合体的加速度为
联立两式求得空间站的质量为
【分析】空间站做匀速圆周运动由万有引力提供向心力，根据万有引力定律及牛顿第二定律确空间站运行的线速度。推进器工作过程可视为做匀加速直线运动，再根据加速度的定义及牛顿第二定律进行解答。
18．【答案】（1）解：设月球的质量为M，卫星的质量为m，对卫星受力分析可得
月球的密度
联立解得：
（2）解：椭圆轨道的半长轴
设椭圆轨道上运行周期为T1，由开普勒第三定律得
卫星在轨道Ⅱ上运行的时间
联立解得：
【解析】【分析】（1）卫星做圆周运动，万有引力提供向心力，结合卫星的周期，根据向心力公式列方程求解中心天体的质量，结合中心天体的体积求解密度；
（2）开普勒第三定律对应的公式为R3/T2=k，其中R是轨道长轴长度，T是周期，k是与中心天体有关的量，代入数据求解即可。
【答案】19．D
20．C
21．B
【解析】【分析】万有引力表达式：；从近日点到远日点做减速运动，所以动能减小，势能增大，但机械能守恒；运用电场强度的定义式的知识进行类比，得到引力场的表达式。
19．根据万有引力定律
故选D。
20．从近地点到远地点的运行过程中，速度减小，则动能减小，则引力势能增加，而机械能保持不变，故选C。
21．电场强度等于受的电场力与所带电量的比值；所以在引力场中可以用某点的物体所受的引力F与物体质量m的比值来量度该点的引力场强度，则反映组合体所在轨道上引力场强度，即，故选B。
22．【答案】（1）C
（2）D
（3）D
（4）B
（5）
【解析】【解答】（1）A．根据
中地球轨道卫星比同步卫星的速度大，故A错误；
B．根据
中地球轨道卫星比同步卫星的加速度大，故B错误；
C．根据
中地球轨道卫星的周期卫星的周期小，故C正确。
故答案为：C。
（2）A．入轨后只能位于赤道正上方，故A错误；
B．第一宇宙速度是航天器最大运行速度。入轨后速度小于第一宇宙速度，故B错误；
C．若发射速度大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度，则逃离地球的吸引进入太阳系，故C错误；
D．由近地轨道转移到静止轨道需要克服引力做功，所以在静止轨道上的机械能大于它在近地轨道上的机械能，故D正确。
故答案为：D。
（3）根据
该卫星在此轨道高度处所受地球引力约为它在地球表面所受地球引力的。
故答案为：D。
（4）根据
得
故答案为：B。
（5）在对地静止轨道上运行的卫星绕地球公转的角速度为
【分析】（1）近大远小，越近速度，加速度，角速度都较大；
（2）越高轨道发射速度越大，卫星机械能越大；
（3）（4）根据万有引力定律进行分析；
（5）角速度等于弧度除以时间。
23．【答案】（1）解：根据万有引力提供向心力，有
解得
则有
解得卫星二围绕地球做圆周运动的周期为
（2）解：在地球表面有
卫星一绕地球做圆周运动，有
联立解得
（3）解：两卫星第一次相距最近所用时间为，则有
解得
【解析】【分析】（1）地球对卫星的引力提供向心力，利用牛顿第二定律可以求出周期的大小；
（2）地球对表面物体的引力形成重力，结合引力提供向心力可以求出表面重力加速度的大小；
（3）两卫星第一次相距最近时，利用其角速度的大小结合其运动的圆心角规律可以求出其相距最近所花的时间。
24．【答案】（1）解；设A恒星质量为，轨道半径为，B恒星质量为，轨道半径为，则对A恒星有
对恒星有
依题意有
联立可得
（2）解；根据引力定律，对恒星有
由题意可知
联立可得A恒星的质量为
【解析】【分析】（1）两个恒星做匀速圆周运动，利用引力提供向心力可以求出两个恒星质量之和；
（2）对于B恒星做匀速圆周运动，利用引力提供向心力可以求出A恒星的质量。