高中物理高一下阶段复习专题05行星运动与万有引力定律及其应用含解析答案

这是一份高中物理高一下阶段复习专题05行星运动与万有引力定律及其应用含解析答案，共34页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．行星绕恒星的运动轨道近似成圆形，那么它轨道半径R的三次方与运行周期T的平方的比值为k，即，则常数k的大小（ ）
A．与行星的质量有关B．只与恒星的质量有关
C．与行星的运行周期T有关D．与行星的轨道半径R有关
2．要使两物体间的万有引力减小到原来的，下列办法可采用的是（ ）
A．使两物体的质量各减小一半，距离不变
B．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变
C．使两物体的质量和距离都减小为原来的
D．使其中一个物体的质量及距离增大到原来的2倍
3．下图是“羲和号”绕太阳做椭圆运动的轨道示意图，其中F1、F2是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心。若“羲和号”卫星经过P点的速率小于经过Q点的速率，则可判断太阳位于（ ）
A．F1点B．F2点
C．O点D．Q点
4．万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来，在天文学上和宇宙航行计算方面有着广泛的运用。现有两个质地均匀完全相同的实心球，它们间的万有引力为，若两球心间的距离变为原来的两倍，则此时两球间的万有引力变为（ ）
A．B．
C．D．
5．如图所示，一个质量均匀分布的半径为R的球体对球外质点P的万有引力为F，如果在球体中央挖去半径为r的一部分球体，且，则球体剩余部分对质点P的万有引力大小为（ ）
A．B．C．D．
请阅读下述文字，完成下面小题。
哈雷星的运动轨道是一个非常扁的椭圆（如图所示），天文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年。预测下次飞近地球将在2061年。轨道上、两点分别为近日点和远日点。

6．哈雷彗星运行到点时（ ）
A．速度沿切线方向B．速度沿彗星与太阳连线方向
C．加速度沿切线方向D．受到太阳的引力沿切线方向
7．哈雷彗星由点向点运动过程中（ ）
A．速度越来越小B．速度越来越大
C．速度大小保持不变D．所受太阳引力与其速度共线
8．若哈雷彗星在点与太阳中心的距离为，线速度大小为；在点与太阳中心的距离为，线速度大小为。由开普勒定律可知下列关系可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
9．“月地检验”是想验证“地球与月球间的作用力”与“地球对苹果的吸引力”是同种性质的力。在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（ ）
A．月球表面的自由落体加速度约为地球表面的
B．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
C．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
D．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
10．已知地球的半径约为，地球表面的重力加速度约为，引力常量约为，则地球的质量约为（ ）
A．B．
C．D．
11．开普勒被誉为“天空的立法者”，关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（ ）
A．太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动
B．同一行星在绕太阳运动时近日点速度小于远日点速度
C．绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大
D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
12．如图所示，是卡文迪什测量万有引力常数的实验示意图，根据胡克定律及转动理论可知，两平衡球受到的等大反向且垂直水平平衡杆的水平力F与石英丝N发生扭转的角度成正比，即，k的单位为，可以通过固定在T形架上平面镜M的反射点在弧形刻度尺上移动的弧长求出来，弧形刻度尺的圆心正是光线在平面镜上的入射点，半径为R。已知两平衡球质量均为m，两施力小球的质量均为，与对应平衡球的距离均为r，施加给平衡球的力水平垂直平衡杆，反射光线在弧形刻度尺上移动的弧长为，则测得万有引力常数为（平面镜M扭转角度为时，反射光线扭转角度为）（ ）

A．B．C．D．
13．2023年5月30日，神舟十六号载人飞船搭载景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员发射升空，并已入驻空间站组合体，与神舟十五号航天员在太空成功会师。假设空间站组合体绕地球做匀速圆周运动，其运动周期为T，轨道半径为r，引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，仅由以上数据无法计算出的物理量是（ ）

A．地球的质量B．空间站组合体所受的向心力
C．地球的第一宇宙速度D．空间站离地面的高度
14．夜跑时，抬头常常能看见木星，其绕日周期为12年，与十二生肖的轮回一致，中国古代把它称为“岁星”。以下说法正确的是（ ）
A．木星和地球最近的距离大约是地球公转半径的4.2倍
B．木星和地球最近的距离大约是地球公转半径的5.2倍
C．每过5.5年，木星、地球和太阳将再次处于同一直线
D．每过1.1年，木星、地球和太阳将再次处于同一直线
15．火星是太阳系中与地球最为类似的行星，“天问一号”探测器成功着陆火星，标志着我国在深空探测领域的技术进入世界先进行列。若火星可视为均匀球体，已知火星表面的重力加速度大小为g，火星半径为R，火星自转周期为T，万有引力常量为G，则可估算出（ ）
A．火星的质量为
B．火星的第一宇宙速度为
C．火星的密度为
D．火星同步卫星到火星表面的高度为
16．引力常量G的单位用国际单位制中的基本单位可表示为（ ）
A．B．C．D．
17．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。下列陈述与事实相符的是（ ）
A．“月—地检验”表明地面物体受到的地球引力与太阳、行星间的引力遵从相同规律
B．“探究向心力大小表达式”实验，主要体现了演绎推理法
C．卡文迪许利用扭秤实验得出万有引力与距离平方成反比的规律
D．牛顿被称为“称量地球质量”第一人
18．某同学在地球表面测量一圆锥摆在水平面内做匀速圆周运动的周期，当摆长为L，稳定时圆周运动的圆心距离悬点为h，周期为T；某宇航员登陆某星球后，在星球表面也做了同样的圆锥摆实验，当摆长也为L，稳定时圆周运动的圆心距离悬点为H时，周期也为T。若该星球的半径和地球半径相等，则该星球质量与地球质量之比为（ ）

A．B．C．D．
19．如图所示，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动，所处四个位置分别对应北半球的四个节气。根据开普勒行星运动定律可以判定，地球绕太阳公转速度最小的节气是（ ）

A．春分B．夏至C．秋分D．冬至
20．天文学家发现遥远星空中的某颗半径为R绕通过两极的轴自转的行星两极处的重力加速度为g，而赤道处的重力加速度为两极处重力加速度的，则该行星自转的角速度为（ ）
A．B．C．D．
21．关于行星运动的规律，下列说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的中心处
B．行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大
C．离太阳的平均距离越大的行星，绕太阳公转的周期越大
D．不同轨道上的行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
22．《流浪地球》讲述了人类为保全地球家园，驱动地球脱离太阳系去遥远的比邻星安家的科幻故事，其中蕴含了不少物理知识。下列说法正确的是（ ）
A．根据故事描述，首先使地球停止自转，这会导致地球两极的物体所受重力变大
B．根据故事描述，首先使地球停止自转，这会导致地球赤道上的重力加速度变大
C．为使地球脱离太阳系，地球的公转速度应被加速到大于11.2 km/s
D．《流浪地球2》中地球停止自转前建设的太空电梯可看作地球同步卫星，其绕地球做匀速圆周运动的线速度大小小于赤道上随地球自转的物体的线速度大小
23．2023年4月12日，水星抵达今年第一次东大距的位置。由于水星是地内行星，平时都在太阳附近难以观察，从地球看出去，水星和太阳的最大夹角θ（也称距角，即“大距”）时，观测时机最佳，如图所示。若将水星与地球的公转均视为圆周运动，地球公转周期约为水星公转周期的4倍，则水星东大距时的距角θ的正弦值sinθ为（ ）

A．B．C．D．
24．2022年11月30日5时42分，神舟十五号载人飞船自主快速交会对接于天和核心舱前向端口，中国空间站首次形成“三舱三船”组合体，达到当前设计的最大构型。中国空间站在离地面高度的圆轨道，做周期为分钟的圆周运动，地球半径为，引力常量。由上述资料不能估算出（ ）
A．地球的质量B．地球的平均密度
C．空间站的质量D．地球表面的重力加速度
25．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．根据公式F=mω²r，卫星的向心力大小与轨道半径成正比
B．根据公式，卫星的向心力大小与轨道半径成反比
C．根据公式F=mvω，卫星的向心力大小与轨道半径无关
D．根据公式卫星的向心力大小与轨道半径的二次方成反比
26．为了估测太阳的密度，某物理兴趣小组的同学在山顶通过一圆环水平观察早上初升的太阳，如图甲，调整圆环的位置，当太阳刚好和圆环的内圈重叠时，测出观测点到圆环的距离为L，如图乙，已知圆环内圈的半径为），地球绕太阳公转的周期为T，引力常量为G，球的体积公式，则太阳的密度可近似的表示为（ ）

A．B．C．D．
27．如图，某卫星绕地球沿椭圆轨道运动，图中P点为近地点，Q点为远地点，M、N为轨道短轴的两个端点，若只考虑地球和卫星之间的相互作用，则卫星沿椭圆做顺时针方向运动过程中（ ）
A．从P到M和从Q到N所用时间相等
B．卫星在M、N两点的加速度相同
C．从Q到N和从N到P卫星与地球连线扫过的面积相等
D．卫星在P点的速率比Q点大
28．关于万有引力和万有引力定律理解正确的有（ ）
A．不能看作质点的两物体之间不存在相互作用的引力
B．分析常见的质量不太大的物体受力时，物体间万有引力可以忽略不计
C．由知，两物体紧靠在一起时，万有引力非常大
D．两球体间的引力可用计算，r是两球心间距离
29．结合万有引力定律和向心力相关知识，可推得开普勒第三定律中k的表达式。下面关于k的说法中正确的是（ ）
A．k就是G
B．k与G无关
C．k与中心天体的质量M有关
D．太阳行星系统的k值与地球卫星系统的k值相同
30．国产科幻大片《流浪地球2》中的“太空电梯”给观众带来了强烈的视觉震撼。若“太空电梯”示意图如图所示，碳纳米材质的缆绳相对地面静止。宇航员通过竖直的电梯直通空间站，下列说法正确的是（ ）

A．距地面越高，宇航员的角速度越小
B．距地面越高，宇航员的线速度越大
C．箱体在上升过程中受到地球的引力越来越大
D．箱体在下降过程中受到地球的引力越来越小
31．理论表明：黑洞质量和其半径的关系为，其中为光速，为引力常量。若观察到黑洞周围有一星体绕它做匀速圆周运动，速率为，轨道半径为，则可知（ ）
A．该黑洞的质量B．该黑洞的质量
C．该黑洞的密度D．该黑洞的密度
32．水星中国古称辰星，西汉《史记》的作者司马迁从实际观测发现辰星呈灰色，与五行学说联系在一起，以黑色属水，将其命名为水星。如图所示，水星和地球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．水星靠近太阳的过程中，运行速率减小
B．水星绕太阳运行一周的时间比地球的短
C．火星与地球的公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
D．在相同时间内，水星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积
开普勒认为：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间扫过的面积相等；所有行星轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等。地球沿椭圆轨道绕太阳运行时，所处不同位置对应的中国节气如图所示。

33．地球从冬至到春分的运行过程中，太阳对地球的引力（ ）
A．越来越大B．越来越小C．保持不变D．先变大后变小
34．地球从夏至到秋分的运行过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运行时间大于从秋分到冬至的运行时间
B．运行时间等于从秋分到冬至的运行时间
C．地球在夏至的运行速率等于在秋分的运行速率
D．地球在夏至的运行速率大于在秋分的运行速率
35．实际上，行星的轨道与圆十分接近，我们也可按圆轨道处理。若用r代表轨道半径，T代表公转周期，，关于k的值，下列说法正确的是（ ）
A．只与r有关B．只与T有关C．与r、T均无关D．与r、T均有关
36．开普勒在研究了第谷的行星观测记录后，分别于1609年和1619年发表了行星运动的三个定律，即开普勒行星运动定律。下列说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B．金星离太阳越远时，金星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积越大
C．两颗绕不同中心天体运行的行星的轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值一定相等
D．开普勒行星运动定律是建立在哥白尼的地心说上的
37．下列说法正确的是（ ）
A．伽利略提出了行星三大定律
B．牛顿提出日心说，认为太阳是宇宙的中心
C．地球是绕太阳运动的一颗行星，其运动轨迹为椭圆
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力
二、多选题
38．2023年5月21日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号”丙运载火箭，成功发射首颗内地与澳门合作研制的空间科学卫星“澳门科学一号”。若“澳门科学一号”入轨后，在到地心距离为（其中k为大于1的常数，为地球的半径）的轨道上做匀速圆周运动，地球表面的重力加速度大小为g，引力常量为G，球的体积（r为球的半径），则下列说法正确的是（ ）
A．“澳门科学一号”的线速度大小为B．“澳门科学一号”的线速度大小为
C．地球的平均密度为D．地球的平均密度为
39．如图，行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，下列说法中正确的是（ ）

A．太阳处在椭圆的一个焦点上
B．行星在近日点的速率大于在远日点的速率
C．行星从近日点到远日点的过程，引力对它做负功
D．不同的行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积都相等
40．一宇宙飞船以速度环绕行星表面匀速飞行，测得其周期为。已知万有引力常量为，行星可视为均匀球体，忽略行星自转。则（ ）
A．该行星的半径为
B．该行星的质量为
C．该行星的平均密度为
D．该行星表面的重力加速度为
41．2023年2月10日，远在火星执行全球遥感科学探测任务的“天问一号”火星环绕器（以下简称环绕器），已经在火星“上岗”满两年。作为一位功能强大的“太空多面手”，环绕器在“天问一号”火星探测任务中，分饰了飞行器、通信器和探测器三大角色，创下多项国内外首次记录。若已知环绕器绕火星做匀速圆周运动的轨道半径为r、周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，则可以推算出（ ）
A．火星的质量为
B．环绕器的质量为
C．火星表面的重力加速度大小为
D．火星的密度为
42．我国发射的探月卫星有一类为绕月极地卫星。如图所示，卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面的高度为h，绕行周期为；月球绕地球公转的周期为，公转轨道半径为r；地球半径为，月球半径为，忽略地球、太阳引力对绕月卫星的影响，万有引力常量G已知。下列说法正确的是（ ）

A．月球质量
B．地球表面重力加速度
C．绕月卫星的发射速度远大于地球的第二宇宙速度
D．“月地检验”的目的是为了说明地球对月球的引力与太阳对地球的引力是同一种性质的力
三、解答题
43．某卫星P在地球赤道平面内以周期T绕地球做匀速圆周运动，距离地面的高度与地球半径相等，且转动方向与地球自转方向相同，Q是位于赤道上的某观测站。已知地球的自转周期为，且>T，地球半径为R，引力常量为G，求：
（1）地球的质量M；
（2）卫星P连续两次经过观测站Q正上方的时间间隔Δt。

44．嫦娥五号是我国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。2020年11月29日，嫦娥五号从椭圆环月轨道变轨为圆形环月轨道，环月轨道对应的周期为T，离月面高度为h，如图所示。已知月球半径为R，万有引力常量为G。
（1）求月球的质量M；
（2）求月球表面的重力加速度大小g。
45．一颗在赤道上空运行的人造卫星，离地球表面的高度是地球半径的2倍，卫星的转动方向与地球自转方向相同。已知地球自转的角速度为，地球半径为，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）该卫星所在处的重力加速度；
（2）该卫星绕地球转动的周期T；
（3）若某时刻卫星通过赤道上某建筑物的正上方，求它下次通过该建筑物上方需要的时间。
46．假如你将来成为一名宇航员，你驾驶一艘宇宙飞船飞临一未知星球，现当你关闭动力装置后，你的飞船贴着星球表面做匀速圆周运动飞行一周的间为，已知飞船的飞行速度大小为，引力常量为。求：
（1）该星球的半径多大？
（2）该星球的质量多大？
（3）该星球表面重力加速度多大？
47．一空间探测器进入某行星的引力范围后，绕该行星做匀速圆周运动，已知该行星的半径为R，探测器运行轨道在其表面上空高为h处，运行周期为T，引力常量为G。求：
（1）该探测器的角速度ω；
（2）该行星的质量M；
（3）若在该行星表面发射一颗绕其做圆周运动的卫星，最小的发射速度v。
48．设想未来，我国的宇航员登上月球，要从月球返回地球，先乘坐宇宙飞船从月球基地升空，进入近月轨道I做匀速圆周运动，从轨道I的P点加速，进入椭圆轨道II绕月球运动，再次返回P点时继续加速，最终宇宙飞船进入月地转移轨道，回到地球。已知宇宙飞船在轨道I上运行周期为T，远月点Q到月心的距离为7R，月球半径为R，引力常量为G。求：
（1）月球的质量M；
（2）宇宙飞船在椭圆轨道II的运行周期。

49．2023年5月30日，神舟十六号3名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十五号航天员乘组实现“太空会师”。设空间站绕地球运动可视为匀速圆周运动，已知空间站运行周期为T，轨道离地面的高度为h，地球半径为R，引力常量为G，忽略地球自转影响。求：
（1）空间站运行速度v；
（2）地球质量M。
参考答案：
1．B
【详解】根据
可得
则常数k的大小只与恒星的质量有关。
故选B。
2．D
【详解】要使两物体间的万有引力减小到原来的，根据
A．使两物体的质量各减小一半，距离不变，则万有引力变为原来的，A错误；
B．使两物体间的距离增为原来的2倍，质量不变，则万有引力变为原来的，B错误；
C．使两物体的质量和距离都减小为原来的，则万有引力不变，C错误；
D．使其中一个物体的质量及距离增大到原来的2倍，则万有引力变为原来的，D正确。
故选D。
3．B
【详解】由开普勒第一定律可知太阳位于椭圆的焦点上，由开普勒第二定律可知近日点速度大，远日点速度小，故太阳位于F2点。
故选B。
4．A
【详解】两个质地均匀完全相同的实心球，它们间的万有引力为，则有
两球心间的距离变为原来的两倍，则此时两球间的万有引力变为
解得
5．D
【详解】设球体质量为，挖去的中央球体的质量为，球体的密度为，质点P的质量为，质点P距球心的距离为，则根据题意可得
，
可知
两个球体对质点的万有引力分别为
，
可知，当将中央球体挖去后剩余部分对质点P的万有引力大小为
故选D。
6．A 7．B 8．C
【解析】6．哈雷彗星运行到点时；
AB．速度沿切线方向，选项A正确，B错误；
CD．受到太阳的引力沿两者的连线指向太阳，则加速度沿两者的连线指向太阳，选项CD错误。
故选A。
7．哈雷彗星由点向点运动过程中，所受太阳引力与其速度夹角为锐角，则太阳的引力做正功，则速度越来越大，选项ACD错误，B正确；
故选B。
8．若哈雷彗星在点与太阳中心的距离为，线速度大小为；在点与太阳中心的距离为，线速度大小为。由开普勒第二定律可知
可得
故选C。
9．C
【详解】“月-地检验”是检验地球上的物体受到地球的引力与月球受到地球的引力是否时同一性质的力，在地球表面上
在月球所在位置
可得
因此需要验证月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的。
故选C。
10．C
【详解】设地球的质量为M，物体在地球表面的重力约等于万有引力，即
解得
故选C。
11．C
【详解】A．根据开普勒第一定律可知，太阳系的行星绕太阳做椭圆运动，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，同一行星在绕太阳运动时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，绕太阳运行的八大行星中，离太阳越远的行星公转周期越大，故C正确；
D．根据开普勒第二定律可知，同一行星在绕太阳运动时，在相等时间内行星与太阳连线扫过的面积相等，该规律只针对同一轨道，可知火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，故D错误。
故选C。
12．D
【详解】所施加的力为万有引力，即
根据平面镜反射定律及几何关系可知，石英丝N发生扭转的角度
根据
得到
故选D。
13．B
【详解】AB．依题意，设地球质量为，半径为，空间站组合体质量为，根据万有引力提供向心力，有
可得
由于空间站组合体的质量未知，所以无法计算空间站组合体所受的向心力，故A错误，B正确；
CD．根据地球表面上的物体所受万有引力近似等于重力及第一宇宙速度定义，可得
可得地球半径及地球的第一宇宙速度为
根据
可得空间站离地面的高度
故CD错误。
故选B。
14．A
【详解】AB．根据开普勒第三定律有
可知，木星的轨道半径为
木星和地球最近的距离大约为
地球公转半径的4.2倍，A正确，B错误；
CD．当地球比木星多运动半周的时候，木星、地球和太阳将再次处于同一直线
即每过年，木星、地球和太阳将再次处于同一直线，CD错误。
故选A。
15．C
【详解】A．在火星表面由
解得
但题目中的T是火星自转的周期，故A错误；
B．火星表面得第一宇宙速度为
但题目中得T为自转周期，故B错误；
C．根据
故C正确；
D．同步卫星得周期等于火星自转的周期，则
解得
故D错误。
故选C。
16．C
【详解】国际单位制中质量、距离、力的单位分别是：kg、m、，根据牛顿的万有引力定律
则
可得G的单位为。
故选C。
17．A
【详解】A．“月—地检验”表明地面物体受到的地球引力与太阳、行星间的引力遵从相同规律，故A正确；
B．“探究向心力大小表达式”实验，主要体现了控制变量法，故B错误；
CD．牛顿发现了万有引力定律，得出万有引力与距离平方成反比的规律，卡文迪许利用扭秤实验测得引力常量，因此卡文迪许被称为“称量地球质量”第一人，故CD错误。
故选A。
18．A
【详解】在地球根据小球的受力可知
同理在该星球有
又
故该星球质量与地球质量之比为
故选A。
19．B
【详解】根据开普勒第二定律，相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相同，夏至时地球与太阳的连线最长，所以速度最小。
故选B。
20．B
【详解】对于该行星两极处的物体m，可得
对于赤道处的物体m′，可得
解得该行星自转的角速度为
故选B。
21．C
【详解】A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的焦点处，故A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越小，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，离太阳的平均距离越大的行星，绕太阳公转的周期越大，故C正确；
D．根据开普勒第二定律可知，对于同一行星，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故D错误。
故选C。
22．B
【详解】AB．在地球两极处
赤道处
根据故事描述，首先使地球停止自转，这会导致地球赤道处的重力加速度变大，物体的重力变大；而两极的重力加速度不变，物体所受重力不变，选项A错误，B正确；
C．为使地球脱离太阳系，地球的公转速度应被加速到大于第三宇宙速度16.7km/s，选项C错误；
D．《流浪地球2》中地球停止自转前建设的太空电梯可看作地球同步卫星，根据v=ωr可知，其绕地球做匀速圆周运动的线速度大小大于赤道上随地球自转的物体的线速度大小，选项D错误。
故选B。
23．B
【详解】根据开普勒第三定律
根据几何关系
联立解得
故选B。
24．C
【详解】设地球质量为M，空间站质量为m，根据万有引力提供向心力有
解得
则地球的平均密度
设地球表面的物体质量为，根据万有引力与重力近似相等有
解得
由题分析可知空间站离地面的高度h、周期T，地球的半径R都已知，则可估算出地球的质量、平均密度和地球表面的重力加速度，但不能估算空间站的质量。
故选C。
25．D
【详解】A．根据公式F=mω²r，轨道半径变化，角速度也变化，所以卫星的向心力大小与轨道半径不成正比，故A错误；
B．根据公式，轨道半径变化，线速度也变化，所以卫星的向心力大小与轨道半径不成反比，故B错误；
C．根据公式F=mvω，轨道半径变化，角速度和线速度都变化，所以卫星的向心力大小与轨道半径有关，故C错误；
D．根据公式卫星的向心力大小与轨道半径的二次方成反比，故D正确。
故选D。
26．C
【详解】设太阳的半径为R，地球到太阳的距离为d，则
地球绕太阳做圆周运动
太阳的密度
解得
故选C。
27．D
【详解】A．卫星从P到M过程的平均速率大于从Q到N的平均速率，因此卫星从P到M运动的时间小于从Q到N所用时间，故A错误；
B．根据万有引力提供向心力有
卫星在M、N两点的加速度大小相等，方向不同，故B错误；
C．由从Q到N和从N和到P卫星运动的时间不同，因此与地球连线扫过的面积不相等，故C错误；
D．卫星从P点向Q点运动，地球引力做负功，速率变小，故D正确。
故选D。
28．B
【详解】A．自然界中任何两个物体都存在相互作用的引力，故A错误；
B．分析常见的质量不太大的物体受力时，由于物体间万有引力非常小，因此可用忽略不计，故B正确；
C．适用于两个质点间万有引力大小的计算，当两物体紧靠在一起时，万有引力定律不再适用，故C错误；
D．只有质量分布均匀的分离的球体之间的引力可用计算，r是两球心间距离，故D错误。
故选B。
29．C
【详解】ABC．根据万有引力提供向心力有
解得
故可知
故AB错误，C正确；
D．根据前面分析可知k与中心天体的质量M有关，所以太阳行星系统的k值与地球卫星系统的k值不相同，故D错误。
故选C。
30．B
【详解】A．空间站位于同步轨道，整个过程中宇航员的角速度等于地球自转角速度，故A错误；
B．根据，距地面越高，宇航员的线速度越大，故B正确；
C．箱体在上升过程中受到地球的引力越来越小，故C错误；
D．箱体在下降过程中受到地球的引力越来越大，故D错误。
故选B。
31．C
【详解】AB．根据星体受到的万有引力提供向心力，有
可得
故A、B错误；
CD．该黑洞的密度为
根据题意
联立解得
故C正确，D错误。
故选C。
32．B
【详解】A．水星绕太阳运行的过程中，近日点速度最大，远日点速度最小，所以水星靠近太阳的过程中，运行速率增加，A错误；
B．水星绕太阳运行的半长轴小于地球绕太阳运行的半长轴，根据开普勒第三定律，可知水星绕太阳运行一周的时间比地球的短，B正确；
C．根据开普勒第三定律，有
所以
C错误；
D．开普勒第二定律适用于同一个行星，相同时间内，水星与太阳连线扫过的面积与地球与太阳连线扫过的面积不相等，D错误。
故选Ｂ。
33．B 34．A 35．C
【解析】33．地球从冬至到春分的运行过程中，即地球从近日点向远日点运动，太阳对地球的引力减小。
故选B；
34．AB．地球从夏至到秋分的运行过程中，平均速度小于从秋分到冬至的运行的速度，所以运行时间大于从秋分到冬至的运行时间，故A正确，B错误；
CD．根据开普勒第二定律可知，地球在夏至的运行速率小于在秋分的运行速率，故CD错误。
故选A；
35．k的值只跟太阳的质量有关，与行星的r、T均无关。
故选C。
36．A
【详解】A．根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A正确；
B．根据开普勒第二定律可知，金星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，故B错误；
C．根据开普勒第三定律可知，两颗绕同一中心天体运行的行星的轨道半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值一定相等，故C错误；
D．开普勒行星运动定律是建立在哥白尼的日心说上的，故D错误。
故选A。
37．C
【详解】A．开普勒提出了行星三大定律，故A错误；
B．哥白尼提出日心说，认为太阳是宇宙的中心，故B错误；
C．根据开普勒第一定律可知，地球是绕太阳运动的一颗行星，其运动轨迹为椭圆，故C正确；
D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对相互作用力，故D错误。
故选C。
38．AD
【详解】AB．地球表面的重力加速度大小可表示为
对卫星由引力作为向心力可得
联立解得“澳门科学一号”的线速度大小为
A正确，B错误；
CD．地球的质量为
地球的体积为
密度为
联立解得
C错误，D正确。
故选AD。
39．ABC
【详解】A．第一定律的内容为：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正确；
B．根据面积定律可知，行星在近日点的速率大于在远日点的速率，故B正确；
C．行星绕太阳运动时，从近日点到远日点的过程，太阳对它的引力与其速度方向的夹角大于，太阳对它的引力做负功，故C正确；
D．开普勒第二定律的内容为：对于同一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故D错误。
故选ABC。
40．AD
【详解】A．根据题意，由公式可得，则轨道半径为
由于卫星在星球表面飞行，则星球的半径等于卫星的轨道半径，故A正确；
BC．根据题意，由万有引力提供向心力有
解得行星的质量为
又有
行星的平均密度为
故BC错误；
D．根据题意，由万有引力等于重力有
解得
故D正确。
故选AD。
41．AD
【详解】AB．环绕器绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，可得
解得火星的质量为
环绕器的质量无法求出。故A正确；B错误；
C．由黄金代换，可得
联立，解得
故C错误；
D．火星的密度为
又
联立，解得
故D正确。
故选AD。
42．AB
【详解】A．对月球的极地卫星
解得月球质量
选项A正确；
B．月球绕地球运动时
对地球表面的物体
地球表面重力加速度
选项B正确；
C．绕月卫星没有脱离地球的引力，则其发射速度小于地球的第二宇宙速度，选项C错误；
D．月-地检验说明地球对地面物体的引力和地球对月球的引力是同一种性质的力，选项D错误。
故选AB。
43．（1）；（2）
【详解】（1）设卫星的质量为m，由万有引力提供卫星的向心力，可得
解得
（2）由题意知，时间内卫星相对地球转过的角度为2π，则
解
44．(1)；(2)
【详解】(1)由引力作为向心力可得
整理可得月球的质量为
(2)由向心力公式
可得，月球表面的重力加速度大小为
45．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）在地球表面处的物体受到的重力近似等于万有引力，则有
在轨道半径为处，卫星所受万有引力等于其重力
解得
（2）卫星所受万有引力提供其做圆周运动的向心力，则有
结合（1）中式子可得
（3）卫星绕地球做匀速圆周运动，建筑物随地球自转做匀速圆周运动，且卫星的转动方向与地球自转方向相同，当卫星比地球（建筑物）多转1圈时，卫星再次出现在建筑物上空，即有
解得
46．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意，飞船飞行一周有
解得
（2）根据题意，由星球对飞船的万有引力提供向心力有
解得星球质量为
（3）根据题意，在星球表面有
解得星球表面的重力加速度为
47．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）该探测器的角速度
（2）行星对探测器的万有引力提供向心力，设探测器质量为m，根据
解得
（3）最小的发射速度为该行星的第一宇宙速度。设卫星质量为，根据
解得
48．（1）；（2）8T
【详解】（1）宇宙飞船在近月轨道I上运动，由万有引力提供向心力可得
可得月球的质量
（2）宇宙飞船在椭圆轨道II上运动，椭圆的半长轴
根据开普勒第三定律可得
解得宇宙飞船在椭圆轨道II的运行周期
T2= 8T
49．（1）；（2）
【详解】（1）根据速度与周期的关系有
（2）根据万有引力提供向心力，有
解得地球的质量为