2023年全國各省市天體運動模擬題匯編

一選擇題

1、據(jù)報道在2023年底印度洋發(fā)生地震形成海嘯之前，我國的“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星在2023

年12月20日拍攝的五張氣象圖上已經(jīng)顯示出地震發(fā)生的征兆.氣象衛(wèi)星是用來拍攝云層照

片，觀測氣象資料和測量氣象數(shù)據(jù)的.我國先后自行勝利研制和放射了“風(fēng)云一號"和"風(fēng)云

二號"兩顆氣象衛(wèi)星，“風(fēng)云一號"衛(wèi)星軌道與赤道平面垂直，通過兩極，每12小時巡察一周，

稱為"極地圓軌道"，"風(fēng)云二號"氣象衛(wèi)星軌道平面在赤道平面內(nèi)，稱為''地球同步軌道”，則

A.“風(fēng)云一號”比“風(fēng)云二號"的放射速度大B.“風(fēng)云一號”比“風(fēng)云二號”的線速度大

C.“風(fēng)云一號”比“風(fēng)云二號"的運動周期大D.“風(fēng)云一號”比"風(fēng)云二號”的向心加速度大

2、如圖所示，a為放在赤道上相對地球靜止的物體，隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動，b為沿地

球表面旁邊做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星（軌道半徑等于地球半徑），c為地球的同步衛(wèi)星，

以下關(guān)于a、b、c的說法中正確的是（°

I

A.a、b、c做勻速圓周運動的向心加速度大小關(guān)系為aDa,〉3a

B.a、b、c做勻速圓周運動的向心加速度大小關(guān)系為a.>ab>a0

C.a、b、c做勻速圓周運動的線速度大小關(guān)系為v,=vb>vc

D.a、b、c做勻速圓周運動的周期關(guān)系為T,=T0>Tb&

3、如圖所示，是某次放射人造衛(wèi)星的示意圖。人造衛(wèi)星先在近地的圓周軌道1上運動，然

后改在橢圓軌道2上運動，最終在圓周軌道3上運動。a點是軌道1、2的交點，b點是

軌道2、3的交點.人造衛(wèi)星在軌道1上的速度為％,在軌道2上a點的速度為V*,在

軌道2上b點的速度為在軌道3上的速度為V3,則以上

各速度的大小關(guān)系是

A.Vl>V2a>V2b>V3B.Vl<V2a<V2b<V3

C.V2a>Vl>V3>V2bD.V2a>Vl>V2b>V

4、、在放射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道I,

然后在。點通過變更衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道II。則（）

A.該衛(wèi)星的放射速度必定大于11.2km/s

B.衛(wèi)星在同步軌道H上的運行速度大于7.9km/s

C.在軌道I上，衛(wèi)星在尸點的速度大于在。點的速度

D.衛(wèi)星在。點通過加速實現(xiàn)由軌道I進入軌道H

5、.海王星是繞太陽運動的一顆行星，它有一顆衛(wèi)星叫海衛(wèi)1。若將海

王星繞太陽的運動和海衛(wèi)1繞海王星的運動均看作勻速圓周運動，

則要計算海王星的質(zhì)量，須要知道的量是（引力常量G為已知量）

A.海衛(wèi)1繞海王星運動的周期和半徑

B.海王星繞太陽運動的周期和半徑

C.海衛(wèi)1繞海王星運動的周期和海衛(wèi)1的質(zhì)量

D.海王星繞太陽運動的周期和太陽的質(zhì)量

6、美國天文學(xué)家于今年3月15日宣布，他們發(fā)覺了可能成為太陽系第十大行星的以女神“賽

德娜”命名的紅色天體。假如把該行星的軌道近似為圓軌道，則它繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑約

為地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑的470倍，這是迄今為止發(fā)覺的離太陽最遠的太陽系行星。該天

體半徑約為1000km,約為地球半徑的1/6,由此可以估算出它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期最接近

A.15年B.60年C.470年D.10,年

7、1998年1月放射的“月球勘探者號”空間探測器，運用最新科技手段對月球進行近距離

勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定等方面取得了最新成果.探測器在一些環(huán)

形山中發(fā)覺了質(zhì)量密集區(qū)，當飛越這些質(zhì)量密集區(qū)時，通過地面的大口徑射電望遠鏡視

察，''月球勘探者號”的軌道參數(shù)發(fā)生了微小的變更，這些變更是（）

A、半徑變小B、半徑變大C、速率變小D、速率變大

8、在某星球表面以初速度V0豎直上拋一個物體，若物體只受該星球引力作用，忽視其他

力的影響，物體上升的最大高度為H,己知該星球的直徑為D,假如要在這個星球上放射一

顆繞它的表面運行的衛(wèi)星，其環(huán)繞速度為（）

A.%SB:C%D.Vo?

￡tu￡t毛ij懸n

9、2023年9月18日，歐盟和中國草簽了中國參加伽利略項目的協(xié)議，我國和歐盟合作的

建國以來最大的國際科技合作安排一伽利略安排將進入全面實施階段。這標記著歐洲和我們

都將擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并結(jié)束美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）在世界獨占熬頭

的局面。伽利略系統(tǒng)將由27顆運行衛(wèi)星和3顆預(yù)備衛(wèi)星組成，可以覆蓋全球，預(yù)料于2023

年投入運用。衛(wèi)星的軌道高度為2.4x104",傾角為56。，分布在3個軌道上，每個軌道

面部署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌預(yù)備衛(wèi)星，當某顆工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時可剛好頂替工作。若

某顆預(yù)備衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，以下說法中正確的是

A.預(yù)備衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期，速度大于工作衛(wèi)星的速度

B.預(yù)備衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，速度小于工作衛(wèi)星的速度

C.為了使該顆預(yù)備衛(wèi)星進入工作衛(wèi)星的軌道上，應(yīng)考慮啟動火箭發(fā)動機向后噴氣，通

過反沖作用從較低軌道上使衛(wèi)星加速

D.為了使該顆預(yù)備衛(wèi)星進入工作衛(wèi)星的軌道上，應(yīng)考慮啟動火箭發(fā)動機向前噴氣，通

過反沖作用從較低軌道上使衛(wèi)星

10、火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓.已知火衛(wèi)一的周期為

7.5小時，火衛(wèi)二的周期為30.3小時，則兩顆衛(wèi)星相比，以下說法中正確的是

A.火衛(wèi)一距火星表面較遠

B.火衛(wèi)二的角速度較小

C.火衛(wèi)一的運行速度較小

I）.火衛(wèi)二的向心加速度較大

11、.2023年10月19日，中國第一顆業(yè)務(wù)型同步氣象衛(wèi)星——“風(fēng)云二號C”放射升空，并進

入預(yù)定軌道。下列關(guān)于這顆衛(wèi)星在軌道上運行的描述，正確的是：

A.速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B.周期小于地球自轉(zhuǎn)周期

C.加速度小于地面重力加速度D.處于平衡狀態(tài)

12、1984年4月8日，我國第一顆地球靜止軌道試驗通信衛(wèi)星放射勝利，16日，衛(wèi)星勝利

地定點于東經(jīng)125度赤道上空。2023年10月15日9時整，“神舟”五號載人飛船進

入預(yù)定軌道，將中國第一名航天員送上太空，飛船繞地球14圈，即飛行21小時后，于

16日6時23分在內(nèi)蒙古阿木古郎草原平安著陸，由以上材料可知

A.“通信衛(wèi)星”運行周期較“神舟”五號的大

B.“通信衛(wèi)星”運行軌道半徑較“神舟”五號的大

C.“通信衛(wèi)星”運行的線速度較“神舟”五號的大

D.“神舟”五號經(jīng)過赤道上空時，也可以實現(xiàn)定點，與地球自轉(zhuǎn)同步

13、啟動衛(wèi)星的發(fā)動機使其速度加大，待它運動到距離地面的高度比原來大的位置，再定位

使它繞地球做勻速圓周運動成為另一軌道的衛(wèi)星，該衛(wèi)星后一軌道與前一軌道相比

A.速度增大B.周期減小

C.機械能增大D.加速度減小

14、如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外的圓形軌道上運動的三顆人造，一、b

衛(wèi)星，下列說法中正確的是（）一、

A.b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度?I0\

B.b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度:'、、//

C.b、c的運行周期相同，且小于a的周期=，/

D.由于某種緣由，a的軌道半徑緩慢減小，a的線速度大小將保持不變

15、科學(xué)探討發(fā)覺，在月球表面：①沒有空氣；②重力加速度約為地球表面的1/6；③沒

有磁場。若宇航員登上月球后，在空中從同一高度同時釋放氫氣球和鉛球，忽視地球和

其他星球?qū)υ虑虻挠绊?，以下說法正確的有（）

A.氫氣球和鉛球都處于失重狀態(tài)；

B.氫氣球?qū)⑾蛏霞铀偕仙?，鉛球加速下落；

C.氫氣球和鉛球都將下落，且同時落地；

1）.氫氣球和鉛球都將下落，但鉛球先落到地面

16、據(jù)報道，美國宇航局放射的“志氣”號和“機遇”號攣生雙子火星探測還'

器在2023年1月4日和1也25日相繼帶著地球人的問候在火星著陸。假設(shè)f

火星和地球繞太陽的運動可以近似看作同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運動，/I停外

已知火星的軌道半徑乙=2.4xl0"m,地球的軌道半徑，2=1.5x10"m,如圖

所示，從圖示的火星與地球相距最近的時刻起先計時，請估算火星再次與地

球相距最近需多長時間（）

A.1.4年B.4年C.2.0年D.1年

17、“借助引力”技術(shù)開發(fā)之前，行星探測飛船只能飛至金星、火星和木星，因為現(xiàn)代火箭

技術(shù)其實相當有限，不能供應(yīng)足夠的能量，使行星探測飛船干脆飛往更遙遠的星體。

但假如“借助引力”，則可使行星探測飛船“免費”飛往更遙遠的星體。如圖為美國航

天局設(shè)計的“卡西尼”飛船的星際航程安排的一部分圖形。當飛船接近木星時，會從

木星的引力中獲得動量，當飛船離開木星后，也會從木星的引力中獲得動量，從而可

飛抵遙遠的土星。由此可知下列說法不正確的是（）

A.木星會因為失去能量使得軌跡發(fā)生較大變更士星

B.飛船由于木星的引力供應(yīng)能量，機械能大大增加、p

C.在“借助引力”過程中，飛船受到太陽的引力一木星

直比受到木星的引力小

D.飛船飛過木星前、后的速度方向會發(fā)生變更'‘生’

18、2023年6月8日金燦燦的太陽上冒出?！昂陴搿?，緘默了122年的天象奇觀“金星凌日”

準時開演了，所謂“金星凌日”是指當金星運動到地球與太陽之間，三者成一條直線

時，金星攔住了太陽射向地球的光線，人們就會看到一個小黑點漸漸從太陽表面移過。表面

上，雖然金星被稱為地球的“攣生姐妹”，金星的半徑是地球半徑的0.95倍，金星的質(zhì)量是

地球質(zhì)量的0.82倍，但金星與地球有很多不同之處，如金星自轉(zhuǎn)周期略大于公轉(zhuǎn)周期，在

金星上可謂“度日如年”。下面是金星、地球、火星的有關(guān)狀況比較。

星球金星地球火星

公轉(zhuǎn)半徑1.0X10Hkm1.5X10skm2.25X10%

公轉(zhuǎn)周期225日365.26日687日

自轉(zhuǎn)周期243日23時56分24時37分

表面溫度480℃15℃一100C?0℃

大氣主要成分約95%的（%78%的2，21%的。2約95%的0）2

依據(jù)以上信息，關(guān)于地球及地球的兩個鄰居金星和火星（行星的運動可看作圓周運動），下

列推斷正確的是（）

A.金星運行的線速度最小，火星運行的線速度最大

B.金星公轉(zhuǎn)的向心加速度大于地球公轉(zhuǎn)的向心加速度

C.金星表面溫度高，最主要緣由是它距太陽最近

D.金星的主要大氣成分是由C0?組成，所以可以推斷氣壓肯定很大

19、國放射的風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，若已知衛(wèi)星繞地球飛行的周期、地

球的半徑以及地面處的重力加速度，由此不熊算出

A.衛(wèi)星離地面的高度B.在該軌道上衛(wèi)星繞地球飛行的速率

C.衛(wèi)星所受的向心力D.在該軌道高度處的重力加速度

20、一圓柱形飛船的橫截面半徑為r,使這飛船繞中心軸0自轉(zhuǎn)，從而給飛船內(nèi)的物體供應(yīng)

了“人工重力”。若飛船繞中心軸。自轉(zhuǎn)的角速度為。，那么“人工重力”中的“重力加

速度的值與離開轉(zhuǎn)軸。的距離L的關(guān)系是（其中A為比例系數(shù)）.........（）

21、同步衛(wèi)星A的運行速率為必，向心加速度為生,運轉(zhuǎn)周期為明;放置在地球赤道上的

物體B隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為4,向心加速度為的，運轉(zhuǎn)周期為%；在赤道平面上空做

勻速圓周運動的近地衛(wèi)星C的速率為％,向心加速度為由,動轉(zhuǎn)周期為比較上述各

量的大小可得（）

A.T1=T2>LB.C.a,<a2=a3D.>a2

22、美國天文學(xué)家于2023年3月15日宣布，他們發(fā)覺了可能成為太陽系第十大行星的以女

神“塞德娜”命名的紅色天體，是迄今為止發(fā)覺的離太陽最遠的太陽系行星。假如把該

行星的軌道近似為圓軌道，則它繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半徑的

470倍，該天體半徑約為地球半徑的1/6,質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/1000,則以下說法正

確的是（）

A.該行星繞太陽公轉(zhuǎn)的運行速率大于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的運行速率

B.該行星繞太陽公轉(zhuǎn)的運行周期大于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的運行周期

C.該行星繞太陽公轉(zhuǎn)的向心加速度大于地球繞太陽公轉(zhuǎn)的向心加速度

I）.該行星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

23、千年飛天夢，今朝終成真，2023年10月15日，我國放射了自行研制的“神舟”

五號載人飛船，次日載人艙著陸，試驗獲得勝利。航天英雄楊利偉在乘坐宇宙飛船繞地球運

行的過程中，依據(jù)科學(xué)探討的須要，要常常變更飛船的運行軌道，這是靠除地球的萬有引力

外的其他力作用實現(xiàn)的.假設(shè)飛船總質(zhì)量保持不變，起先飛船只在地球萬有引力作用下做勻

速圓周運動，則在飛船運行軌道半徑減小的過程中

A.其他力做負功，飛船的機械能減小B.其他力做正功，飛船的機械能增加

C.其他力做正功，飛船的動能增加D.其他力做負功，飛船的動能減小

二、計算題

1、科學(xué)家在地球軌道外側(cè)發(fā)覺了一顆繞太陽運行的小行星，經(jīng)過觀測該小行星每隔t時間

與地球相遇一次，已知地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑是R,周期是T,設(shè)地球和小行星都是圓軌道，

求小行星與地球的最近距離。

2、隨著我國“神舟五號”宇宙飛船的放射和回收勝利。標記著我國的航天技術(shù)已達到世界

先進水平。如圖所示，質(zhì)量為m的飛船繞地球在圓軌道I上運行時，半徑為n,要進入半徑

為n的更高的圓軌道H,必需先加速進入一個橢圓軌道HI,然后再進入圓軌道H。已知飛

船在圓軌道I［上運動速度大小為。，在A點通過發(fā)動機向后以速度大小為"（對地）噴出肯

定質(zhì)量氣體，使飛船速度增加到v'進入橢圓軌道III。（已知量為：m、n、r2>u、/u）

求：⑴飛船在軌道I上的速度和加速度大小。

⑵發(fā)動機噴出氣體的質(zhì)量△m。，_____1

X山」/

3、2023年10月15日9時整，我國“神舟”五號載人飛船放射勝利，飛船繞地球14圈后，

于10月16日6時23分平安返回。若把“神舟”五號載人飛船的繞地運行看作是在同一軌

道上的勻速圓周運動，已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g。

（1）試估算“神舟”五號載人飛船繞地球運行的周期T為多少秒？（保留二位有效數(shù)字）

（2）設(shè)“神舟”五號載人飛船繞地球運行的周期為T、地球表面的重力加速度為g、地球半

徑為R,用T、g、R能求出哪些與“神舟-”五號載人飛船有關(guān)的物理量？分別寫出計算這些

物理量的表達式（不必代入數(shù)據(jù)計算）。

4、1997年8月26日在日本實行的國際學(xué)術(shù)大會上，德國MaxPlank學(xué)會的一個探討組宣

布了他們的探討結(jié)果：銀河系的中心可能存在一個大“黑洞”，“黑洞”是某些天體的最終演

化結(jié)果。

（1）依據(jù)長期觀測發(fā)覺，距離某“黑洞”6.0X10%的另一個星體（設(shè)其質(zhì)量為m2）以

2X106m/s的速度繞“黑洞”旋轉(zhuǎn)，求該“黑洞”的質(zhì)量叫。（結(jié)果要求兩位有效數(shù)字）

I°

（2）依據(jù)天體物理學(xué)學(xué)問，物體從某天體上的逃逸速度公式為丫=，一胃，其中引力

常量G=6.67X10-"N?m3kgT,M為天體質(zhì)量，R為天體半徑，且已知逃逸的速度大于真空

中光速的天體叫‘'黑洞”。請估算（1）中“黑洞”的可能最大半徑。（結(jié)果只要求一位有效

數(shù)字）

5、一宇航員抵達一半徑為R的星球表面后，為了測定該星球的質(zhì)量M,做如下的試驗，取

一根細線穿過光滑的細直管，細線一端栓一質(zhì)量為m的祛碼,另一端連在一固定的測力計上,

手握細線直管掄動祛碼，使它在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，停止掄動細直管。祛碼可接

著在同一豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動。如圖11所示，此時視察測力計得到當祛碼運動到

圓周的最低點和最高點兩位置時，測力計得到當祛碼運動到圓周的最低點和最高點兩位置

時，測力計的讀數(shù)差為AF。已知引力常量為G,試依據(jù)題中所供應(yīng)的條件和測量結(jié)果，求

（1）該星球表面重力加速度；（2）該星球的質(zhì)量乩

圖5

6、2023年1月4日和1月25日，美國“志氣”號和“機遇”號火星車分別登陸火星，同

時歐洲的“火星快車”探測器也在環(huán)火星軌道上開展了大量科學(xué)探測活動?？茖W(xué)家們依據(jù)探

測器返回的數(shù)據(jù)進行分析，推想火星表面存在大氣，且大氣壓約為地球表面大氣壓的1/200,

火星直徑約為地球的一半，地球的平均密度P岫=5.SXIO'kg/n?,火星的平均密度P火=4.0X

103kg/m\請依據(jù)以上數(shù)據(jù)估算火星大氣質(zhì)量是地球大氣質(zhì)量的多少倍？（地球和火星表面

大氣層的厚度均遠遠小于球體的半徑，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

7、1967年，劍橋高校探討生貝爾間或發(fā)覺一個驚奇的射電源，它每隔1.337s發(fā)出一個脈

沖信號，貝爾的導(dǎo)師曾認為他們可能和外星文明接上頭，后來大家相識到，事情沒有那么浪

漫，這種信號是由一種星體放射出來的，這類星體被定名為“脈沖星”。“脈沖星”的特點是

脈沖周期短，而且高度穩(wěn)定，這意味著脈沖星肯定進行著精確的周期運動，自轉(zhuǎn)就是一種很

精確的周期運動。

（1）已知蟹狀星云的中心星PSR0531+21是一顆脈沖星，其脈沖現(xiàn)象來自于自轉(zhuǎn)，且自轉(zhuǎn)周

期為T=3.3X1（TS,設(shè)阻擋該星體離心瓦解的力是萬有引力,請估計PSR0531+21的最小密

度。

（2）假如PSR0531+21的質(zhì)量等于太陽質(zhì)量，該星的最大可能半徑是多少？（太陽質(zhì)量是

Mo=2.OX103Okg,萬有引力常量G=6.67X10"N?m7kg\結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

8、2023年10月15日9時“神舟”五號載人飛船在酒泉放射勝利，“神舟”五號進入太

空后將先以遠地點350公里、近地點200公里的橢圓形軌道運行，實施變軌后，進入343

公里的圓軌道，共繞地球飛行14圈。16日6時在內(nèi)蒙古主著陸場勝利著陸。“神舟”五號

飛船在返回時先要進行姿態(tài)調(diào)整，飛船的返回艙與留軌艙分別，返回艙以近8km/s的速度進

入大氣層，當返回艙距地面30km時，返回艙上的回收發(fā)動機啟動，相繼完成拉出天線、拋

掉底蓋等動作。在飛船返回艙距地面20km以下的高度后，速度減為200m/s而勻速下降，此

段過程中返回艙所受空氣阻力為弓oJS,式中。為大氣的密度，『是返回艙的運動速度,

S為與形態(tài)特征有關(guān)的阻力面積。當返回艙距地面高度為10km時，打開面積為1200m?的著

陸傘，直到速度達到8.Om/s后勻速下落。為實現(xiàn)軟著陸（即著陸時返回艙的速度為0）,

當返回艙離地面L2m時反沖發(fā)動機點火，使返回艙落地的速度減為零，返回艙此時的質(zhì)量

2.7X103kg?！吧裰?，’五號載人飛船的勝利放射和回收，標記著我國載人航天技術(shù)有了

新的重大突破。

（1）若使航天飛船在無動力作用的狀況下的圓軌道上繞地球飛行，則飛行速度多大？

（保留二位有效數(shù)字）

（2）用字母表示出返回艙在速度為200m/s時的質(zhì)量。

（3）反沖發(fā)動機的平均反推力是多少？

（4）“神舟”宇宙飛船在環(huán)繞地球的橢圓軌道上運動，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m,近地點速度

為VI、遠地點速度為V2,若此時發(fā)動機關(guān)閉，宇宙飛船從近地點到遠地點地球引力做了多少

功？（結(jié)果用上述字母表示）

9、宇宙員在月球表面完成下面試驗：在一固定的豎直光滑圓弧軌道內(nèi)部最低點靜止一質(zhì)量

為m的小球（可視為質(zhì)點）如圖所示，當施加給小球一瞬間水平?jīng)_量I時，剛好能使小

球在豎直面內(nèi)做完整圓周運動.已知圓弧軌道半徑為廣，月球的半徑為R,萬有引力常

量為G.若在月球表面上放射一顆環(huán)月衛(wèi)星，所需最小放射速度為多大？軌道半徑為2R

的環(huán)月衛(wèi)星周期為多大？/-----、

10、宇航員在某一星球上以速度V。豎直向上拋出一小球，經(jīng)過時間f,小球又落回到原拋

出點，然后他用一根長為/的細繩把一個質(zhì)量為加的小球懸掛在。點，使小球處于靜止狀態(tài)。

如圖所示，現(xiàn)在最低點給小球一個水平向右的沖量/,使小球能在豎直平面內(nèi)運動，若小球

在運動的過程中始終對細繩有力的作用，則沖量/滿意什么條件？

11、神舟五號載入飛船在繞地球飛行的第5圈進行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨?/p>

h=342km的圓形軌道。已知地球半徑R=6.37Xltfkm,地面處的重力加速度g=10m/s、試導(dǎo)

出飛船在上述圓軌道上運行的周期T的公式（用h、R、g表示），然后計算周期T的數(shù)值（保

留兩位有效數(shù)字）。

12、某顆同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一視察者，用天文望遠鏡視察到被太陽光照耀的該

同步衛(wèi)星。試問秋分這一天（太陽光直射赤道）從日落時起經(jīng)過多長時間，視察者恰好看不

見該衛(wèi)星。已知地球半徑為R,地球表面處重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)周期為T。不考慮大

氣對光的折射

13、）2023年10月15日，我國神舟五號載人飛船勝利放射。標記著我國的航天事業(yè)發(fā)展到

了很高的水平。飛船在繞地球飛行的第5圈進行變軌，由原來的橢圓軌道變?yōu)榫嗟孛娓叨葹?/p>

h的圓形軌道。已知地球半徑為R,地面處的重力加速度為g.求：

（1）飛船在上述圓軌道上運行的速度匕

（2）飛船在上述圓軌道上運行的周期T.

14、射地球同步衛(wèi)星時，可認為先將衛(wèi)星放射至距地面高度為h,的圓形近地軌道上，在衛(wèi)

星經(jīng)過A點時點火（噴氣發(fā)動機工作）實施變軌進入橢圓軌道，橢圓軌道的近地點為A,

遠地點為B。在衛(wèi)星沿橢圓軌道（遠地點B在同步軌

道上），如圖14所示。兩次點火過程都使衛(wèi)星沿切向

方向加速，并且點火時間很短。已知同步衛(wèi)星的運動

周期為T,地球的半徑為R,地球表面重力加速度為g,

求：

（1）衛(wèi)星在近地圓形軌道運行接近A點時的加速度大

（2）衛(wèi)星同步軌道距地面的高度。

圖14

15、地球可近視為一個R=6400km的球體，在地面旁邊的重力加速度g=9.8m/s2,試估算地球

的平均密度

在古時候，人們通常認為地球是扁平的。想象地球真的不是一個球體，而是一個厚度為

H的無限大的盤子，假如想體驗與真正地球表面一樣的重力加速度，那么II的值是多大？

提示：

①假定兩種模型地球的密度一樣大；

②假如是電荷勻稱分布的無限大的這種圓盤（單位面積上的電荷量為自），圓盤外的電

場強度為E=27kjH（k為靜電力恒量）;

③由電場和重力場類比，它們的對應(yīng)物理量是：Efg,G-k,m-q；P一。;

@G=6.67X10"N?m7kg2

本報訊國家天文臺臺長、中科院院士

16.右圖為某報紙的一篇科技報道，你能發(fā)覺其

艾國祥22日說，首個由中國人研制的目前

中的科學(xué)性問題嗎？請通過必要的計算加以說

世界上口徑最大的空間太陽望遠鏡將于

明。下面的數(shù)據(jù)在你須要時可選用。2008年升空。這標志著中國科學(xué)家將全面

引力常量G=6.7X10"N?m'/kg。；地球表面參與全球科學(xué)領(lǐng)域最尖端的太陽探測活動。

重力加速度^=10m/s2；地球半徑R=6.4XlO'm；據(jù)悉，這座口徑為1米的熱光學(xué)望遠

地球自轉(zhuǎn)周期7=8.6X10's；地球公轉(zhuǎn)周期T'=鐐將安裝在一顆天文探測衛(wèi)星上，被運載

3.2X10%。（/=10；70?80的立方根約取4.2）火箭送入離地面735公里的地球同步軌

道。它將用于全面觀測太陽磁場、太陽大氣

的精細結(jié)構(gòu)、太陽耀斑能量的積累和釋放

17、目前人們廣泛采納GPS全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航，

以及日地空間環(huán)境等。

這個系統(tǒng)空間星座部分共須要24顆衛(wèi)星繞地球

運轉(zhuǎn)，工作衛(wèi)星分布在6個圓形軌道面內(nèi)，每時每刻任何一個地區(qū)的地平線上空至少保持4

顆衛(wèi)星傳遞信息。其對時鐘要求精度很高，科學(xué)家們采納了原子鐘作為計時參照（如：鈾原

子鐘定義的1秒是鈉一133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770

個周期所持續(xù)的時間，其計時非常精確，10萬年內(nèi)誤差不大于1秒），這樣導(dǎo)航定位誤差可

限制在1?2米之內(nèi)，甚是高超！這種衛(wèi)星繞地球運行的周期T為12小時，地球半徑用R

表示，地球表面的重力加速度用g表示，電磁波傳播速度用C表示。

（1）這種衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相比較，其軌道高度是高還是低？

（2）這種衛(wèi)星將電磁信號傳于其某時刻地面上的正對點時，所用時間t=?（說明：衛(wèi)星、地

面上該點、地心三點共線，結(jié)果用題中所給字母表示）

18、2023年1月4日美國“志氣”號火星車在火星表面勝利登陸，登陸時間選擇在6萬年

來火星距地球最近的一次，火星與地球之間的距離僅有5580萬千米（如圖），火星車在登陸

前繞火星做圓周運動，距火星表面高度為H,火星半徑為R,繞行N圈的時間為t。求：

（1）若地球、火星繞太陽公轉(zhuǎn)為勻速圓周運動，其周期分別為T坨、T火，試比較它的

大??；

（2）求火星的平均密度（用R、H、N、t、萬有引力常星G表示）；

（3）火星車登陸后不斷地向地球發(fā)送所拍攝的照片，地球上接收到的第一張照片大約

是火星車多少秒前拍攝的。

19、利用航天飛機，可將物資運輸?shù)娇臻g站，也可以修理空間站出現(xiàn)的故障。

（1）若已知地球半徑為R,地球表面重力加速度為g。某次修理作業(yè)中，航天飛機的速

度計顯示飛機的速度為v,則該空間站軌道半徑r為多大？

（2）為完成某種空間探測任務(wù)，在空間站上放射的探測器通過向后噴氣而獲得反沖力使

其啟動。已知探測器的質(zhì)量為M,每秒鐘噴出的氣體質(zhì)量為m,為了簡化問題，設(shè)

噴射時探測器對氣體做功的功率為P,在不長的時間t內(nèi)探測器的質(zhì)量變更較小，

可以忽視不計。求噴氣t秒后探測器獲得的動能是多少？

20、如圖為宇宙中有一個恒星系的示意圖。4為星系的一顆行星，它繞中心恒星。運行的軌

道近似為圓。天文學(xué)家觀測得到4行星運動的軌道半徑為R。、周期為

（1）中心恒星0的質(zhì)量為多大？

（2）經(jīng)長期觀測發(fā)覺，A行星實際運動的軌道與圓軌道總存在一些偏離，且周期性地

每隔時間發(fā)生一次最大的偏離。天文學(xué)家認為形成這種現(xiàn)象的緣由可能是力行星外側(cè)

還存在著一顆未知的行星8（假設(shè)其運行軌道與4在同一水平面內(nèi)，且與A的繞行方向

相同），它對/行星的萬有引力引起4軌道的偏離。依據(jù)上述現(xiàn)象及假設(shè)，你能對未知

行星3的運動得到哪些定量的預(yù)料？

21,2023年，我國現(xiàn)代版的“嫦娥奔月”正式開演，力爭2023年12月正式放射。媒體曾

報道從衛(wèi)星圖片和美、蘇（原蘇聯(lián)）兩國勘測結(jié)果證明，在月球的永暗面存在著大量常

年以固態(tài)形式隱藏的水冰。

但依據(jù)天文觀測，月球半徑為廬1738km,月球表面的重力加速度約為地球表面的重力

加速度的1/6,月球表面在陽光照耀下的溫度可達127℃,此時水蒸氣分子的平均速度達到

K>=2000m/so試分析月球表面沒有水的緣由。（取地球表面的重力加速度^=9.8m/s2）（要求

至少兩種方法）

22、設(shè)想宇航員完成了對火星表面的科學(xué)考察任務(wù)，乘坐返回艙返回圍繞火星做圓周運動的

軌道艙，如圖所示。為了平安，返回艙與軌道艙對接時，必需具有相

同的速度。已知返回艙返回過程中需克服火星的引力做功

R_，

W=mgR(1-一),返回艙與人的總質(zhì)量為m,火星表面的重力加速度:

rI

為g,火星的半徑為R,軌道艙到火星中心的距離為r,不計火星表?

面大氣對返回艙的阻力和火星自轉(zhuǎn)的影響，則該宇航員乘坐的返回艙

至少須要獲得多少能量才能返回軌道艙？

23、1)試由萬有引力定律推導(dǎo)：繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的周期7跟它軌道半徑r的

3/2次方成正比.

(2)A、B兩顆人造衛(wèi)星繞地球做圓周運動，它們的圓軌道在同一平面內(nèi)，周期之比是

n=女@.若兩顆衛(wèi)星的最近距離等于地球半徑R,

求這兩顆衛(wèi)星的周期各是多少？從兩

T22V2

顆衛(wèi)星相距最近起先計時到兩顆衛(wèi)星相距最遠至少經(jīng)過多少時間？己知在地面旁邊繞地球

做圓周運動的衛(wèi)星周期為To.

24、物體沿質(zhì)量為M、半徑為R星球的表面做勻速圓周運動所需的速度W叫做該星球第一宇

宙速度；只要物體在該星球表面具有足夠大的速度V2,就可以脫離該星球的萬有引力而飛離

星球(即到達到距星球無窮遠處)，這個速度叫做該星球其次宇宙速度。理論上可以證明

彩=衣匕。一旦該星球其次宇宙速度的大小超過了光速C=3.0X108m,則該星球上的任何

物體(包括光子)都無法擺脫該星球的引力，于是它就將與外界斷絕了一切物質(zhì)和信息的溝

通。從宇宙的其他部分看來，它就像是消逝了一樣，這就是所謂的“黑洞”。試分析一顆質(zhì)

量為滬2.0XI(/'kg的恒星，當它的半徑坍塌為多大時就會成為一個“黑洞”？(計算時取

引力常量R6.7X10'Nm7kg2,答案保留一位有效數(shù)字.)

25、國執(zhí)行首次載人航天飛行的神州五號飛船于2023年10月15日在中國酒泉衛(wèi)星放

射中心放射升空.飛船由長征-2尸運載火箭先送入近地點為人遠地點為8的橢圓軌道，在

6點實施變軌后，再進入預(yù)定圓軌道，如圖所示.已知飛船在預(yù)定圓軌道上飛行〃圈所用時

間為t,近地點4距地面高度為打，地球表面重力加速度為g,地球半徑為此求：

(1)飛船在近地點1的加速度國為多大？

(2)遠地點6距地面的高度友為多少？

26、安排放射一顆距離地面高度為地球半徑R。的圓形軌道地球衛(wèi)星,衛(wèi)星軌道平面與赤道片

面重合，已知地球表面重力加速度為g,(1)求出衛(wèi)星繞地心運動周期T

(2)設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期T。,該衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，則在赤道上一點的人能

連續(xù)看到該衛(wèi)星的時間是多少？

27、在美英聯(lián)軍發(fā)動的對伊拉克的斗爭中，美國運用了先進的偵察衛(wèi)星.據(jù)報道，美國有多

顆最先進的KH—1、KH—2“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星可以通過西亞地區(qū)上空，“鎖眼”

系列照相偵察衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運動，近地點為265km（指衛(wèi)星與地面的最近距

離）,遠地點為650km（指衛(wèi)星與地面的最遠距離），質(zhì)量為13.6Xl（fkg?18.2Xl（/kg。

這些照相偵察衛(wèi)星上裝有先進的CCD數(shù)字照相機,能夠辨別出地面上0.1m大小的目標,

并自動地將照片傳給地面接收站及指揮中心。

由開普勒定律知道：假如衛(wèi)星繞地球做圓周運動的圓軌道半徑與橢圓軌道的半長軸相

等，那么衛(wèi)星沿圓軌道的周期就與其沿橢圓軌道運動的周期相等。請你由上述數(shù)據(jù)估算這些

“鎖眼”系列照相偵察衛(wèi)星繞地球運動的周期和衛(wèi)星在遠地點處的運動速率。地球的半徑

廬6400km,g取10m/s2?（保留兩位有效數(shù)字）

28、天文學(xué)上，太陽的半徑、體積、質(zhì)量和密度都是常用的物理量，利用小孔成像原理

和萬有引力定律，可以簡捷地估算出太陽的密度。

在地面上某處，取一個長J=80cm的圓筒，在其一端封上厚紙，中間扎直徑為1mm的圓

孔，另一端封上一張畫有同心圓的薄白紙，最小圓的半徑為2.0mm,相鄰?fù)膱A的半徑相差

0.5mm,當作測量尺度，再用目鏡（放大鏡）進行視察。把小孔正對著太陽，調(diào)整圓筒的方

向，使在另一端的薄白紙上可以看到一個圓形光斑，這就是太陽的實像，為了使視察效果明

顯，可在圓筒的觀測端蒙上遮光布，形成暗室。若測得光斑的半徑為為=3.7M〃，試依據(jù)

以上數(shù)據(jù)估算太陽的密度（G=6.67x10''N-m-/kg2一年約為丁=3.2x10,s）。

29、現(xiàn)依據(jù)對某一雙星系統(tǒng)的光學(xué)測量確定，該雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是M,兩者相

距L,它們正圍繞兩者連線的中點做圓周運動。萬有引力常量為G。求：

（1）試計算該雙星系統(tǒng)的運動周期T。

（2）若試驗上觀測到運動周期為T',且T'：T=l：為了說明兩者的

不同，目前有一種流行的理論認為，在宇宙中可能存在一種望遠鏡觀測不到的物質(zhì)一一暗物

質(zhì)，作為一種簡化的模型，我們假定在以這兩個星體連線為直徑的球體內(nèi)勻稱分布著這種暗

物質(zhì)，而不考慮其他暗物質(zhì)的影響，試依據(jù)這一模型和上述觀測結(jié)果確定該星系間這種暗物

質(zhì)的密度。

30、個杷網(wǎng)站報道，最近南亞某國放射了一顆人造環(huán)月衛(wèi)星，衛(wèi)星的質(zhì)量為1000kg,

環(huán)繞月球周期為60min.張明同學(xué)對該新聞的真實性感到懷疑.他認為該國的航天技術(shù)

不行能近期放射出環(huán)月衛(wèi)星；該網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)好像也有問題.他打算對該數(shù)據(jù)進行驗

證.但他記不清萬有引力恒量的數(shù)值，且手邊又沒有資料可查找，只記得月球半徑約為

地球半徑的1/4,地球半徑約為6.4X10%,月球表面的重力加速度約為地球表面重力

加速度的1/6,地球表面重力加速度取10m/s2.

假定將環(huán)月衛(wèi)星的運動視為勻速圓周運動，請依據(jù)上述數(shù)據(jù)推斷該報道的真?zhèn)危懗?/p>

推導(dǎo)推斷的過程（V6?2.5,萬?3）.

答案

一、選擇題

1、BD2、AD3、C4、B5、A6、D7、AD8、B9、C10、BIkC12、AB13、BC14、

B15、AC16、C17、A18、B19、C20、B21、AD22、B23、A

1、設(shè)小行星繞太陽周期為T,T'>T,地球和小行星沒隔時間t相遇一次，則有

設(shè)小行星繞太陽軌道半徑為R,萬有引力供應(yīng)向心力有

由上面兩式有R

鏟―7r

所以當?shù)厍蚝托⌒行亲罱鼤rd=R=產(chǎn)R_R

t-T

2、（1）在軌道I上，有6粵=加止（2分）解得:

八八

也（1分）

同理在軌道II上v=

Mm

在軌道I上向心加速度為&，則有=（2分）

r\

同理在軌道II上向心加速度a=±，則有G”=m匕（2分）

弓V々

由此得q=（1分）

不

（2）設(shè)噴出氣體的質(zhì)量為△/〃，由動量守恒得

,

mvl=（m-A/n）v-\mu（3分）（2分）

3、解：（1）飛船繞地球14圈共同時間為21小時23分鐘,故飛船運動的周期

T?=5.5X103S①（4分）

Gc=-Mzm-=1TIT\--）2一

（2）對飛船，萬有引力作為圓周運動的向心力尹T②（2分）

cMm

G——=mg

在地球表面R2③（2分）

R%T2._—

可得“神舟”五號軌道半徑’一%4儲（或軌道周長/=成飛尸

④

此外還可求得“神舟”五號載人飛船的運行頻率~T⑤

24

CD-----

“神舟”五號載人飛船的運行角速度T⑥

“神舟”五號載人飛船的運行線速度”用⑦

“神舟”五號載人飛船的運行向心加速度（加速度、軌道處重力加速度）°二7怦⑧

h=d-------R

“神舟”五號載人飛船的離地面高度V4儲⑨

④一⑨式中答對3個或3個以上給6分，答對3個以下的，每式給2分

4、解：（1）。妨1,2—帆,上（3分）/.m,==3.6x10tokg（4分）

r2-rG

⑵...J爺>C（3分）M〈等.5,“=等=5xK）%（4分）

T^-vmg=m—

5、解：（1）設(shè)最高點〃（2分）

T2-mg=m-

最低點「（2分）

—1mv2/+-12mgr=—Amv2

機械能守恒2x22-（3分）

AF=-4=6mg

△F

6〃z（i分）

「MmAF

G-^~=mg=—

（2）R6m（3分）

M4

6mg（3分）

-Mm

6、在星球表面物體受到的重力等于萬有引力:，〃g=G-^

IX.

在星球表面:g=G超4分

「地二福1

4

8地G/=G-^=Gp彳成地①2分

地3

4

8火=Gp,火§成火②2分

由①②得：選二夕地一地=11③2分

g火P火R火4

星球表面大氣層的厚度均遠遠小于星球半徑，即大氣壓強可以表示為:

三mg/口P4乃R2八八

P=——J,得"？=------?4分

4成2g

%=生磐維=3.4x10-34分

，〃地4時g火

7、解：設(shè)PSR0531+21脈沖星的質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,星體表面有一質(zhì)量為明

的物體隨星體一起自轉(zhuǎn)，依據(jù)牛頓其次定律F?=F向

GMm/21、2n公l八

——=m（一丫R①5分

R2T

星體的平均密度0=2=w"—②5分

—冗R，

3

聯(lián)立以上兩式得

p=l.3X10"kg/m：!3分R=l.5X105m2分

8、（1）由公式丫=疝/74得：V=7.7Xl（）3m/s

（2）由題意得：mg=；pvS,m=PvS/2g

（3）由牛頓其次定律得：F-mg=ma

由運動學(xué)公式得：2as=v2

聯(lián)立可得：F=9.9X10'N

2

（4）由動能定理：W=mv2/2—mvi72

9、設(shè)月球表面重力加速度為g,月球質(zhì)量為M.

在圓孤最低點對小球有：1=勿的……①（2分）

、一v2

???球剛好完成圓周運動,?,?小球在最高點有mg=m一②（2分）

1710

從最低點至最凹凸點有:mg（2r）=—mv0--mv~...③（2分）

2

由①②③可得g=——（2分）

5tn~r

?；在月球放射衛(wèi)星的最小速度為月球第一宇宙速度

也=嫻=_?-9（2分）

..V.

min

R5mr

當環(huán)月衛(wèi)星軌道半徑為2R時，有9駕=皿生）2-2/?……④（2分）

（2/?產(chǎn)T

"匚……⑤（2分）將黃金代換式GggR,代入⑤式（2分）

/.T—2Tl.

GM

得T==等/1礪（2分）

10、解：設(shè)星球表面旁邊的重力加速度為g,由豎直上拋運動公式：『=也得g=也

gt

①當小球擺到與懸點等高處時，細繩剛好松弛，小球?qū)毨K無力作用，則小球在最低點

2

的最小速度為%1n，由機械能守恒定律得：mgl=^mvmin?由動量定理得:

=m