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2012-2021北京高中合格考物理汇编
万有引力与宇宙航行
一、单选题
1．（2021·北京·高二学业考试）2020年11月24日，长征五号运载火箭将嫦娥五号探测器成功送入预定轨道，开启了中国首次地外天体采样之旅。经过约112h的奔月飞行，嫦娥五号探测器在距离月面约400km处成功实施发动机点火制动，顺利进入环绕月球的椭圆轨道。11月29日20时23分，嫦娥五号探测器在近月点再次“刹车”，从椭圆轨道变为近似的圆形轨道（如图所示），为顺利落月做好了准备。探测器进入椭圆轨道后，在由近月点向远月点运动的过程中，始终受到月球的引力作用，这个引力的大小（）
A．保持不变 B．越来越大 C．越来越小 D．先变大后变小
2．（2020·北京·高二学业考试）“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中，2018年10月15日发射的第39颗卫星属于“中圆轨道卫星”；2020年3月9日发射的第54颗卫星属于“静止轨道卫星”。这两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知第39颗和第54颗卫星的轨道半径分别为、，且。第39颗和第54颗卫星绕地球运动的线速度大小分别为、，周期分别为、，下列关系式正确的是（）
A．， B．， C．， D．，
3．（2020·北京·高二学业考试）“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统。其中，2018年10月15日发射的第39颗卫星属于“中圆轨道卫星”；2020年3月9日发射的第54颗卫星属于“静止轨道卫星”。这两颗卫星绕地球的运动均可看作匀速圆周运动。已知第39颗和第54颗卫星的轨道半径分别为、，且。第54颗卫星的轨道平面与地球赤道平面一致，从地面上看，卫星在赤道上空一定的高度处静止不动。这颗卫星运行的周期约为（）
A．6h B．12h C．24h D．48h
4．（2020·北京·高二学业考试）“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。卫星在轨道1上做匀速圆周运动的速度大小为v1，周期为T1；卫星在轨道2上做匀速圆周运动的速度大小为v2，周期为T2，下列关系正确的是（）
A．v1?v2，T1?T2 B．v1?v2，T1?T2
C．v1?v2，T1?T2 D．v1?v2，T1?T2
5．（2020·北京·高二学业考试）“北斗卫星导航系统”是中国自行研制的全球卫星导航系统，同步卫星是其重要组成部分。如图所示，发射同步卫星时，可以先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经过一系列的变轨过程，将卫星送入同步圆轨道2，A点在轨道1上，B、C两点在轨道2上。卫星在轨道1、轨道2上的运动均可视为匀速圆周运动。在该卫星远离地球的过程中，地球对卫星的引力（）
A．越来越大 B．越来越小 C．保持不变 D．先变大后变小
6．（2019·北京·高二学业考试）如图所示，假设地球质量分布均匀，其质量为，地球外点有一质量为的质点，点到球心的距离为．已知该质点受到地球对它的万有引力大小为，其中为引力常量．类比电场强度的定义式，可以推知地球在点的引力场强度大小为（???????）
A． B．
C． D．
7．（2016·北京·高二学业考试）在物理学史上，首先提出万有引力定律的科学家是（）
A．牛顿 B．焦耳 C．安培 D．伏特
二、解答题
8．（2019·北京·高一学业考试）我国的航天航空事业取得了巨大的成就．2019年12月14号，“嫦娥三号”探测器在月球上的虹湾区成功实现软着陆．“嫦娥三号”在着陆前经历了发射入轨、地月转移、环月飞行等一系列过程，如图为“嫦娥三号”的飞行轨道示意图．已知月球表面的重力加速度为g月，月球半径为R．忽略月球自转的影响．
（1）求月球的第一宇宙速度（环绕速度）；
（2）当“嫦娥三号”在环月段做匀速圆周运动时，运行轨道距月球表面的高度为H，求“嫦娥三号”的运行周期．
9．（2016·北京·高二学业考试）2013年6月20日上午，王亚平在“天宫一号”中进行了中国载人航天史上的首次太空授课，如图1所示。王亚平在失重环境下讲授并展示了弹簧秤实验、单摆实验、陀螺实验、水球实验等。
为了简化问题便于研究，将“天宫一号”绕地球的运动视为匀速圆周运动（示意图如图2所示）。已知这次太空授课的时间为t，“天宫一号”距离地面的高度为h，地球质量为M，地球半径为R，引力常量为G。
（1）求在太空授课的过程中“天宫一号”绕地球运行的线速度大小；
（2）求在这次太空授课的时间t内“天宫一号”与地心连线所转过的角度；
（3）在太空失重的环