2025年高中物理人教版必修二（第七章 万有引力与宇宙航行）同步训练
一、单选题
1．地球表面不同的地方，重力加速度g的大小一般是不同的。下表列出了一些地点的重力加速度，通过表中数据可知（ ）
标准值：
地点 纬度
赤道海平面 0° 低纬度 ↓ 中纬度 ↓ 高纬度 9.780
广州 23°06' 9.788
北京 39°56' 9.801
莫斯科 55°45' 9.816
北极 90° 9.832
A．纬度越高，g越小 B．纬度越高，g越大
C．纬度越高，g不变 D．g的大小与纬度无关
2．一个物体在地球表面所受的引力为F，则在距地面高度为地球半径的2倍时，所受引力为（ ）
A． B． C． D．
3．假设地球质量不变，而地球的半径增大到原来的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的（ ）
A．倍 B．2倍 C．倍 D．倍
4．我国“祝融号”火星车完成了对火星的探测，探得火星半径约为3400km，火星表面重力加速度约为4m/s2，万有引力常量G=6.67×10-11N m2/kg，则火星的质量约为（ ）
A．2.03×1014kg B．6.93×1023kg C．6.93×1017kg D．2.03×1017kg
5．如图所示，甲是地球赤道上的一个物体，乙是“神舟十号”宇宙飞船（周期约90min），丙是地球的静止卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法中正确的是（ ）
A．它们运动的向心加速度大小关系是a乙>a丙>a甲
B．它们运动的线速度大小关系是v乙＜v丙＜v甲
C．他们运动的周期大小关系是T甲>T丙>T乙
D．卫星乙的运行速度大小大于地球的第一宇宙速度
6．中国在2022年发射的实践二十一号（SJ-21）卫星，实施了一项“太空城管”的“轨道清扫”任务，捕获并拖走了一颗失效的北斗二号地球同步轨道卫星。发射地球静止卫星的过程如图所示，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q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上的运行速度可能大于7.9km/s
B．卫星在Q点通过减速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
C．在轨道Ⅰ上，卫星在P点的加速度小于在Q点的加速度
D．在Q点，卫星在轨道Ⅰ时的加速度等于在轨道Ⅱ时的加速度
7．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）
A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上
B．英国物理学家牛顿利用“扭秤实验”首先较准确的测定了万有引力常量
C．伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性
D．德国天文学家开普勒对伽利略观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律
8．2023年5月30日上午9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。神舟十六号载人飞船A与距离地面约400km空间站B对接前的环绕轨道如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．飞船加速上升阶段处于失重状态 B．飞船的线速度比空间站的小
C．飞船的向心加速度比空间站的小 D．飞船的运行周期比空间站的小
9．当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星冲日”，若2022年9月26日出现一次“木星冲日”。已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍。则下列说法正确的是（ ）
A．下一次的“木星冲日”时间肯定在2024年
B．下一次的“木星冲日”时间肯定在2023年
C．木星运行的加速度比地球的大
D．木星运行的周期比地球的小
10．我国以“一箭双星”方式发射16颗中轨道MEO北斗卫星和1颗静止轨道GEO北斗卫星，构成“”的北斗全球导航星座基本构型，为全世界提供北斗导航信号。中轨道MEO是位于低地球轨道（2000千米）和地球静止轨道（35786千米）之间的人造卫星运行轨道。静止轨道GEO是指垂直于地球赤道上方的地球同步轨道。下列说法正确的是（ ）
A．MEO卫星的周期小于GEO卫星的周期
B．MEO卫星的加速度小于GEO卫星的加速度
C．MEO卫星的角速度小于地球自转的角速度
D．MEO卫星的动能小于GEO卫星的动能
11．“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成，每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离，而且双星系统一般远离其他天体。如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动。现测得两颗星之间的距离为L，质量之比为m1：m2＝3：2。则可知（ ）
A．m1、m2做圆周运动的线速度之比为3：2
B．m1、m2做圆周运动的角速度之比为2：3
C．m1做圆周运动的半径为L
D．其他条件不变, 只两颗星之间的距离增大时两颗星的周期变小
12．地球和金星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．太阳位于金星运行轨道的中心
B．它们在近日点速度小于远日点速度
C．地球和金星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比
D．地球和金星绕太阳运行速度的大小始终相等
13．“北斗”导航系统是我国自行研发的全球导航系统，导航系统中有5颗地球静止卫星。若月球公转周期约为27天，则导航系统中静止卫星与月球（ ）
A．角速度之比约为1∶27
B．线速度之比约为3∶1
C．向心加速度之比约为27∶1
D．半径之比约为1∶3
14．径向交会对接是指飞船沿与空间站运动方向垂直的方向和空间站完成交会对接。2021年10月16日我国的神舟十三号载人飞船成功发射，并于当天与距地表约400km的空间站完成径向交会对接。掌握径向对接能力，可以确保中国空间站同时对接多个航天器，以完成不同批次航天员在轨交接班的任务，满足中国空间站不间断长期载人生活和工作的需求。交会对接过程中神舟十三号载人飞船大致经历了以下几个阶段：进入预定轨道后经过多次变轨的远距离导引段，到达空间站后下方52km处；再经过多次变轨的近距离导引段到达距离空间站后下方更近的“中瞄点”；到达“中瞄点”后边进行姿态调整，边靠近空间站，在空间站正下方200米处调整为垂直姿态（如图所示）；姿态调整完成后逐步向核心舱靠近，完成对接。根据上述材料，结合所学知识，判断以下说法正确的是（ ）
A．远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
B．近距离导引过程中，飞船的速度不断减少
C．姿态调整完成后至对接完成，飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度
D．姿态调整完成后至对接完成，需要沿飞船与地心连线向地球喷射燃气
15．2022年10月31日，“梦天实验舱”发射任务取得圆满成功！中国空间空间站将形成三舱“T”字型基本构型。假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动，某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示，该中轨道卫星A距地面高度为，地球半径为，卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同，则从图示位置往后开始计数（不包括图示位置），在卫星A运行一周时间内，空间站与A相距最近的次数为（ ）
A．7次 B．8次 C．9次 D．14次
二、多选题
16．下列说法中正确的是（ ）
A．开普勒提出了万有引力定律 B．牛顿测出了万有引力常量G的数值
C．地球的第一宇宙速度是7.9 km/s D．海王星被称为“笔尖下发现的行星”
17．关于“日心说”和“地心说”，下列说法错误的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，是静止不动的
B．“太阳从东边升起，在西边落下”，这说明太阳绕地球转动，地球是不动的
C．如果认为地球是不动的（以地球为参考系），行星运动的描述变得简单
D．如果认为太阳是不动的（以太阳为参考系），则行星运动的描述变得简单
18．设地球为正球体，半径为R，自转周期为T，则下列叙述正确的是（ ）
A．在中国与在美国的时间不同，所以转动的角速度也不同
B．因为北极与赤道距地心的距离一样，所以视重相同
C．若将一质量为m的物体从北极移到赤道上，则重力变小
D．在维度为的地方，其向心加速度为
三、解答题
19．计算表中物体运动速度的速度比 及因子。
运动物体 步行的人 奔跑中的短跑运动员 高铁 卫星 从地球逃逸的卫星 加速器中的高能粒子
速度v
20．在宇宙天体中，大麦哲伦云的质量为太阳质量的倍，即。小麦哲伦云的质量为太阳质量的倍，即。两者相距（光年）。求两者之间的引力。（）
21．2018年 2 月 6 日，美国太空公司的 SpaceX发射的首枚“猎鹰”重型火箭将一辆樱红色特斯拉跑车发射到太空。特斯拉跑车正在远离地球，处于一个环绕太阳的椭圆形轨道上（如图所示）。已知远日点距离太阳大约为 3.9亿公里，地球和太阳之间的平均距离约为 1.5 亿公里，试计算特斯拉跑车环绕太阳运动的周期。（可能用到的数据：，）
22．如图所示是卫星的变轨过程：
（1）卫星在Ⅰ轨道上经过P点时，如何才能变轨到Ⅱ轨道上？
（2）卫星在Ⅱ轨道上经过Q点时，如何才能变轨到Ⅲ轨道上？
（3）如图所示，线速度v1、v2、v3、v4的大小关系是怎样的？
23．地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力吗？这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力吗？“月一地检验”证实了什么？
试卷第1页，共3页
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《2025年高中物理人教版必修二（第七章 万有引力与宇宙航行）同步训练》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D D B A D A D B A
题号 11 12 13 14 15 16 17 18
答案 C C B C A CD ABC CD
1．B
【详解】由表中数值可知地面附近的重力加速度随纬度的升高而增大。
故选B。
2．D
【详解】由万有引力定律可得，物体在地球表面时
物体在距地面高度为地球半径的2倍时
故选D。
3．D
【详解】地球的第一宇宙速度是卫星在近地圆轨道上的环绕速度，有
解得
可知地球的第一宇宙速度是
假设地球质量不变，而地球的半径增大到原来的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度为
可得
故选D。
4．B
【详解】根据
可得
故选B。
5．A
【详解】ABC．根据万有引力提供向心力
可知
静止卫星丙的周期为24h，大于乙的周期，而丙的轨道半径大于乙的轨道半径，则
又因为甲和丙角速度相等，同轴转动，而丙半径大于甲，则
所以有
而周期比较中
故A正确，BC错误；
D．第一宇宙速度是绕地速度，乙运动的圆周半径大于地球半径，因此乙的运行速度小于第一宇宙速度，故D错误。
故选A。
6．D
【详解】A．第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的所有卫星的最大速度，则卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度不可能大于7.9km/s，选项A错误；
B．卫星在Q点通过加速做离心运行实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，选项B错误；
C．在轨道Ⅰ上，根据
可知，卫星在P点的加速度大于在Q点的加速度，选项C错误；
D．根据
可知，在Q点，卫星在轨道Ⅰ时的加速度等于在轨道Ⅱ时的加速度，选项D正确。
故选D。
7．A
【详解】A．牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上，故A正确；
B．英国物理学家卡文迪什利用“卡文迪什扭秤”首先较准确的测定了万有引力常量，故B错误；
C．牛顿用“月—地检验“证实了万有引力定律的正确性，故C错误；
D．德国天文学家开普勒对他的导师——第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】A．飞船加速上升阶段，具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；
B．据引力作为向心力可得
解得
飞船的轨道半径较小，线速度较大，B错误；
CD．据引力作为向心力可得
解得
飞船的轨道半径较小，向心加速度较大，周期较小，C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】CD．设太阳质量为M，行星质量为m，轨道半径为r，周期为T，加速度为a。对行星由牛顿第二定律可得
G＝ma＝mr
解得
a＝
T＝2π
由于木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍，因此木星运行的加速度比地球的小，木星运行的周期比地球的大，故CD错误；
地球
AB．地球的公转周期T1＝1年，由
T＝2π
可知，木星公转周期
T2＝T1≈11.2年
设经时间t，再次出现“木星冲日”，则有
ω1t－ω2t＝2π
其中
ω1＝
ω2＝
解得
t≈1.1年
因此下一次“木星冲日”发生在2023年，故A错误，B正确。
故选B。
10．A
【详解】A．由万有引力提供向心力
得
故半径大的周期大，所以MEO卫星的周期小于GEO卫星的周期，故A正确；
B．万有引力产生加速度，由
得
则半径大的加速度小，所以MEO卫星的加速度大于GEO卫星的加速度，故B错误；
C．万有引力提供向心力，由
得
则半径大的角速度小，所以MEO卫星的角速度大于GEO卫星的角速度，而GEO卫星的角速度与地球自转的角速度相等，所以MEO卫星的角速度大于地球自转的角速度，故C错误；
D．由动能的定义
可知。由于不知道MEO卫星的与GEO卫星的质量关系，故无法比较两者的动能的大小，故D错误。
故选A。
11．C
【详解】ABC．根据万有引力提供向心力
解得
因为双星靠相互间的万有引力提供向心力，即向心力大小相等，具有相同的角速度，根据
可得线速度之比为2：3，又
得
故AB错误，C正确；
D．根据
化简可得
两式相加，得
解得
所以其他条件不变, 只两颗星之间的距离增大时，周期增大，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】A．根据开普勒第一定律，所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆的一个焦点上，故A错误；
B．根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。所以行星距离太阳越近，速度越大，在近日点速度大于远日点速度，故B错误；
C．根据开普勒第三定律，可知
即地球和金星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比，故C正确；
D．根据开普勒第二定律——对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，速度始终在变化；对于处于不同轨道的地球和金星，绕太阳运行速度的大小不相等，故D错误。
故选C。
13．B
【详解】A．由
ω＝
可知，角速度与周期成反比，静止卫星与月球的公转周期之比为1∶27，则角速度之比约为27∶1，故A错误；
D．由
知，静止卫星与月球周期之比
因此半径之比
＝（）=
故D错误；
B．由
v＝
得线速度之比约为3∶1，故B正确；
C．由
an＝vω
得向心加速度之比约为81∶1，故C错误。
故选B。
14．C
【详解】A．根据
可得
由于飞船的轨道半径小于空间站的轨道半径，则远距离导引完成后，飞船绕地球运行的线速度大于空间站的线速度，A错误；
B．近距离导引过程中，需要飞船点火加速，B错误；
CD．如图所示，姿态调整完成后，飞船沿径向接近空间站过程中，需要控制飞船绕地球运行的角速度等于空间站的角速度，根据
飞船绕地球运行的线速度小于空间站的线速度，对接时，飞船与空间站的线速度也应该相等，则飞船同时也应该有切向的加速度，不可能仅沿飞船与地心连线向地球喷射燃气，C正确，D错误。
故选C。
15．A
【详解】空间站的轨道半径
北斗卫星中轨道卫星A的轨道半径
可得
根据开普勒第三定律
从而得出二者的周期之比为
从图示位置开始，二者转过的角度相差，得
化简
在卫星A运行一周时间T2内，n取值，所以共7次相距最近。
故选A。
16．CD
【详解】A．开普勒提出了行星运动三定律，牛顿提出了万有引力定律，故A错误；
B．卡文迪什测出了万有引力常量G的数值，故B错误；
C．地球的第一宇宙速度是7.9 km/s，故C正确；
D．亚当斯和勒维耶根据天王星的观测资料，各自独立地利用万有引力定律计算出了海王星的轨道，之后伽勒在勒维耶语言的位置发现了海王星，所以它被称为“笔尖下发现的行星”，故D正确。
故选CD。
17．ABC
【详解】A．“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，实际上地球是绕太阳公转的。故A错误，与题意相符；
B．“太阳从东边升起，在西边落下”，是以地球为参照物得出的结论，实际上是地球在自西向东的自转。故B错误，与题意相符；
CD．托勒密的地心学说可以解释行星的运行问题，但非常复杂，缺少简洁性，而以太阳为中心，许多问题都可以解决，对行星运动的描述也变得简单了，简洁性正是当时人们所追求的，哥白尼的日心说之所以能被当时人们所接受，正是因为这一点。故C错误，与题意相符；D正确，与题意不符。
本题选错误的故选ABC。
18．CD
【详解】A．地球绕地轴转动时，转动的各点角速度相同。故A错误；
BC．重力是由万有引力引起的，其中一部分万有引力提供向心力，另一部分产生视重，就是重力，所以不同纬度处重力加速度值不同，视重不同。赤道上最小，北极最大。若将一质量为m的物体从北极移到赤道上，则重力变小。故B错误，C正确；
D．在不同纬度处，圆周运动的轨迹是纬度所在平面，圆周运动的半径为，故该平面轨道上各点的向心加速度大小为
故D正确。
故选CD。
19．，，，，，；，
【详解】设，则
， ，
， ，
各物体因子
，
20．
【详解】由题意知，令大麦哲伦的质量为，小麦哲伦云的质量为，两者之间的距离为，根据万有引力定律可得，它们之间的引力大小为
21．29个月
【详解】已知地球公转的周期为，特斯拉跑车环绕太阳转动的椭圆半长轴为
根据开普勒第三定律
可得
解得特斯拉跑车环绕太阳运动的周期为
22．（1）在P点点火加速能由轨道Ⅰ转移到轨道Ⅱ；（2）卫星在Q点点火加速能由轨道Ⅱ转移到轨道Ⅲ；（3）
【详解】
（1）当卫星的速度突然增大时，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，所以卫星在P点点火加速能由轨道Ⅰ转移到轨道Ⅱ。
（2）由（1）知，卫星在Q点点火加速能由轨道Ⅱ转移到轨道Ⅲ。
（3）卫星从近地圆轨道上的P点需加速，使得万有引力小于向心力，进入椭圆转移轨道。所以在卫星在近地圆轨道上经过P点时的速度小于在椭圆转移轨道上经过P点的速度所以，由开普勒第二定律知，近地点速度大，远地点速度小，则，卫星沿转移轨道刚到达Q点速率为，在Q点点火加速之后进入圆轨道，速率为，所以在卫星在转移轨道上经过Q点时的速度小于在圆轨道上经过Q点的速度，即，根据
则
知同步轨道的半径大于近地轨道的半径，则，综上可知。
23．见解析
【详解】地球绕太阳运动，月球绕地球运动，它们之间的作用力是同一种性质的力，都是万有引力；这种力与地球对树上苹果的吸引力也是同一种性质的力；牛顿通过“月-地检验”证实了地面物体所受到地球的引力、月球所受地球的引力与太阳和行星间的引力遵从相同的规律。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
