2021学年4 人造卫星宇宙一课一练

这是一份2021学年4 人造卫星宇宙一课一练，共20页。试卷主要包含了0分），2km/s，9 km/s，【答案】C，【答案】B，【答案】A等内容，欢迎下载使用。

绝密★启用前
3.4人造卫星宇宙速度同步练习教科版（ 2019）高中物理必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
题号
一
二
三
四
总分
得分






注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 如图所示，质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球轨道顺时针做匀速圆周运动，其中b、c在地球的同步轨道上，a距离地球表面的高度为R，此时a、b恰好相距最近。已知地球质量为M、半径为R、地球自转的角速度为ω，万有引力常量为G，则(       )
A. 发射卫星b时速度要大于11.2km/s
B. 卫星a的机械能大于卫星b的机械能
C. 若要卫星c与b实现对接，可让卫星c加速
D. 卫星a和b下次相距最近还需经过t=2πGM8R3−ω
2. 假设嫦娥登月探测器，从距月面高度为100km的环月圆轨道I上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q落月，如图所示．关于嫦娥号探测器，下列说法正确的是(    )
A. 嫦娥号探测器的发射速度大于11.2km/s
B. 嫦娥号探测器在变轨前后，探测器与月球球心的连线在相同时间扫过相同的面积
C. 嫦娥号探测器沿轨道I运动至P时，需制动减速才能进入轨道Ⅱ
D. 嫦娥号探测器沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度
3. 如图为嫦娥三号登月轨迹示意图．图中M点为环地球运行的近地点，N点为环月球运行的近月点．a为环月球运行的圆轨道，b为环月球运行的椭圆轨道，下列说法中正确的是(    )
A. 嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度一定小于7.9 km/s
B. 嫦娥三号的发射速度必须大于11.2 km/s
C. 设嫦娥三号在圆轨道a上经过N点时的加速度为a1，在椭圆轨道b上经过N点时的加速度为a2，则a1>a2
D. 嫦娥三号从椭圆轨道b进入圆轨道a时，必须在N的减速
4. 2018年11月1日23时57分，在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭成功发射第四十一颗北斗导航卫星，卫星最终进入地球同步轨道，为“一带一路”提供服务。若发射过程可简化为如图所示的变轨示意图，卫星由近地圆轨道Ⅰ经椭圆轨道Ⅱ后进入地球同步轨道Ⅲ，则下列说法正确的是(    )
A. 进入地球同步轨道后的卫星可定点在乌鲁木齐上空，为“一带一路”提供服务
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度要大于第一宇宙速度，而在轨道Ⅲ上运行时的速度小于第一宇宙速度
C. 卫星在轨道Ⅱ上从Q点运行到P点的过程中，机械能不断增大
D. 卫星在轨道Ⅱ上过P点时的加速度大于在轨道Ⅲ上过P点时的加速度
5. 2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．已知对接轨道处所处的空间存在极其稀薄的空气，下列说法正确的是(    )
A. 为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B. 如不加干预，在运行一段时间后，组合体的动能会增加
C. 先让天舟一号进入较高的轨道，然后再对其进行加速，即可实现对接
D. 航天员在“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态
6. 人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是(    )
A. 一切卫星运行的瞬时速度都大于7.9 km/s
B. 同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度一定相同
C. 卫星离地球越近，角速度越大
D. 地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动
7. 北斗问天，国之夙愿．我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍．则该地球静止轨道卫星(   )
A. 其发射速度一定大于11.2km/s
B. 在轨道上运动的线速度一定小于7.9km/s
C. 环绕地球运动的轨迹是椭圆
D. 它可以经过北京正上空，所以我国能利用它进行电视转播

8. 如图所示，a、b为赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的两人造卫星，其中卫星a运行的轨道半径为r0，b是地球同步卫星，此时a、b恰好相距最近，已知地球质量为M，半径为R，地球自转的角速度为ω，引力常量为G，则(    )
A. 卫星a的周期大于24小时
B. 卫星a的运行速度一定大于7.9 km/s
C. 卫星a的机械能一定小于卫星b的机械能
D. 到卫星a和b下一次相距最近，还需经过时间t=2πGMr03−ω
9. 如图所示是地球的两颗卫星a和b，其中b是地球的同步卫星，下列说法正确的是(    )
A. 卫星a运行周期小于24h
B. 卫星a所受的向心力大于b所受的向心力
C. 在地面附近发射卫星b的速度为11.2km/s
D. 卫星a的运行速度可能大于7.9km/s

10. 2018年12月8日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器，开启了我国月球探测的新旅程。如图所示为我国发射嫦娥卫星奔月直至环月做圆周运动过程示意图，卫星从轨道Ⅰ变轨转移到轨道Ⅱ，然后再变轨转移到近月圆轨道Ⅲ，则下列说法正确的是(  )
A. 卫星在地面的发射速度大于第三宇宙速度
B. 卫星从轨道Ⅰ转移到轨道Ⅱ需要在Q点减速
C. 卫星从轨道Ⅱ转移到轨道Ⅲ需要在Q点加速
D. 卫星在轨道Ⅱ上Q点的加速度大于在轨道Ⅲ上Q点的加速度
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
11. 如图，在发射地球同步卫星的过程中，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。则下列说法正确的是
A. 在轨道Ⅱ上，卫星的运行速度大于7.9km/s
B. 在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
C. 卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ
D. 在轨道Ⅰ上运行的过程中，卫星、地球系统的机械能不守恒

12. 2017年9月25日后，微信启动页面采用“风云四号”卫星成像图。“风云四号”是我国新一代静止轨道气象卫星，则其在圆轨道上运行时(    )
A. 可定位在赤道上空任意高度
B. 线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
C. 角速度与地球自转角速度相等
D. 向心加速度比月球绕地球运行的向心加速度大
13. “嫦娥二号”卫星已成功发射，这次发射后卫星直接进入近地点高度为200 km、远地点高度约3.8×105km的地月转移轨道直接奔月。当卫星到达月球附近的特定位置时，卫星就必须“急刹车”，也就是近月制动，以确保卫星既能被月球准确捕获，又不会撞上月球，并由此进入近月点为100 km、周期为12 h的椭圆轨道a，再经过两次轨道调整，进入距月球100 km的近月圆轨道b，轨道a和b相切于P点，如图所示。下列说法正确的是(    )
A. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于11.2 km/s
B. “嫦娥二号”卫星的发射速度大于7.9 km/s，小于11.2 km/s
C. “嫦娥二号”卫星在a、b轨道经过P点的速度va=vb
D. “嫦娥二号”卫星在a、b轨道经过P点的加速度分别为aa、ab，则aa=ab
14. 我国自行研制的北斗导航系统，现已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，将在2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。现已知某导航卫星轨道高度约为21500km。同步轨道卫星的高度约为36000km，已知地球半径为6400km。下列说法中正确的是(    )
A. 该导航卫星的向心加速度大于地球同步轨道卫星
B. 地球赤道上物体随地球自转的周期小于该导航卫星运转周期
C. 地球同步轨道卫星的运转角速度小于导航卫星的运转角速度
D. 该导航卫星的线速度大于7.9km/s
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. (1)设想将来人类可以在月球定居，需要不断地把地球上相关物品搬运到月球上，使地球的质量不断减小，月球的质量不断增加，假定经过长时间搬运后，地球仍可看作均匀球体，月球仍沿以前的圆周轨道运动，则人类在月球定居后与之前相比地球与月球之间的万有引力将         (填“变大、变小，不变”)，月球的速度将      (填“变大、变小，不变”)。
(2)若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某个行星的质量是地球的18倍，半径是地球的2倍，则这个行星的第一宇宙速度为          km/s。
16. 一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在该行星上，飞船上备有以下实验器材：
A.精确秒表一个
B.已知质量为m的物体一个
C.弹簧测力计一个
D.天平一台(附砝码)
已知宇航员在绕行时测量了绕行一圈的周期T和着陆后测量了物体重力F，依据测量数据，可求出该行星的半径R和行星质量M。
(1)绕行时和着陆时都不需要的测量器材为______(用序号ABCD表示)。
(2)其中R=______(用序号ABCD表示)。
A.FT24π2mBFT24Gπ2mCFT34Gπ2mDF2T24π2m
四、综合题（本大题共3小题，共36.0分）
17. 如图所示，宇宙飞船进入返回轨道前，在圆轨道Ⅰ上绕地球飞行，去轨道半径为地球半径的k倍(k>1).当飞船通过轨道Ⅰ的A点时，飞船上的动力装置短暂工作，使飞船减速后沿返回轨道Ⅱ(椭圆轨道)运动，其近地点B到地心的距离近似为地球半径R.以上过程中飞船的质量均可视为不变，已知地球表面的重力加速度为g．
(1)求飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小；
(2)质量为m的飞船与地心的距离为r时引力势能可表示为Ep=−GMmr，式中G为引力常量，M为地球质量．在飞船沿轨道Ⅱ运动的过程中，其动能和引力势能之和保持不变，且A点与B点的速度大小与这两点到地心的距离成反比．请计算飞船经过B点时的速度大小(结果用k、g、R表示)．







18. (1)太阳系中行星运行的轨道大都接近圆，因此可以把行星运动近似看成匀速圆周运动。试用万有引力定律推导：所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，且只与中心天体的质量有关。
(2)某星球的质量约为地球质量的8倍，半径约为地球半径的2倍。已知地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，则航天器在该星球表面附近绕星球做匀速圆周运动的速度大小约为多少？







19. 据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T；宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h处自由释放−个小球(引力视为恒力)，落地时间为t。已知该行星半径为R，万有引力常量为G，求：
(1)该行星的第一宇宙速度；
(2)该行星的平均密度。







答案和解析
1.【答案】D

【解析】
【分析】
第一宇宙速度7.9km/s是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，第二宇宙速度11.2km/s是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度；卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功；b、c在地球的同步轨道上，所以卫星b、c和地球具有相同的周期和角速度。
理解三种宇宙速度，特别注意第一宇宙速度的三种说法．能抓住万有引力提供向心力列出等式解决问题的思路，再进行讨论求解。
【解答】
A.卫星b绕地球做匀速圆周运动，7.9km/s是指在地球上发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，11.2km/s是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。所以发射卫星b时速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，故A错误；
B.卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功，卫星a、b质量相同，所以卫星b的机械能大于卫星a的机械能。故B错误；
C.让卫星c加速，所需的向心力增大，由于万有引力小于所需的向心力，卫星c会做离心运动，离开原轨道，所以不能与b实现对接，故C错误；
D.卫星b、c在地球的同步轨道上，所以卫星b、c和地球具有相同的周期和角速度。
由万有引力提供向心力，即GMmr2=mω2r，得：ω=GMr3
a距离地球表面的高度为R，所以卫星a的角速度ωa=GM8R3
此时a、b恰好相距最近，到卫星a和b下一次相距最近：
(ωa−ω)t=2π
解得：t=2πGM8R3−ω，故D正确。
故选D。  
2.【答案】C

【解析】
【分析】
根据卫星的发射知识判断；根据开普勒第二定律判断；根据万有引力与向心力的关系，结合嫦娥号的变轨确定其加速还是减速．由万有引力产生的加速度表达式直接判断。
解决本题的关键掌握卫星变轨的原理，当提供万有引力不够所需的向心力，做离心运动，当提供的万有引力大于所需的向心力，做近心运动。
【解答】
A.嫦娥号探测器的发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，故A错误；
B.变轨前后，探测器运行的轨道不一样了，由开普勒第二定律知，无法比较不同轨道相同时间扫过相同的面积，故 B错误；
C.探测器由轨道I进入轨道Ⅱ做的是向心运动。需点火减速，使万有引力大于所需要的向心力，故C正确；
D.由GMmr2=ma可得a=GMr2，由于P位置与月球的距离较远，故在P点的加速度小于在Q点的加速度，故D错误。
故选C。  
3.【答案】D

【解析】
【分析】
第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的最大速度；卫星的速度达到11.2km/s，将脱离地球束缚，绕太阳运动，嫦娥三号卫星的运行速度不可能大于11.2km/s。嫦娥三号卫星在M点加速做离心运动才能进入地月转移轨道，根据万有引力和牛顿第二定律解出加速度，再判断大小；嫦娥三号从椭圆轨道b进入圆轨道a时，做近心运动，必须在N的减速。
【解答】
A.第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的最大速度，嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度小于或等于7.9km/s，故A错误；
B.地球的第二宇宙速度是11.2km/s，达到此值时，卫星将脱离地球的束缚，绕太阳运动，故嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度不可能大于11.2km/s，故B错误；
B.嫦娥三号在M点，点火加速，使万有引力小于向心力做离心运动，才能进入地月转移轨道，故B错误；
C.根据万有引力和牛顿第二定律得GMmr2=ma，有a=GMr2，由此可知a1=a2，故C错误；
D.嫦娥三号从椭圆轨道b进入圆轨道a时，做近心运动，必须在N的减速，故D正确。
故选D。  
4.【答案】B

【解析】
【分析】
根据人造卫星的万有引力等于向心力，列式求出线速度、周期、和向心力的表达式进行讨论即可。本题关键抓住万有引力提供向心力，先列式求解出线速度和周期的表达式，再进行讨论，注意向心加速度只与间距大小、及中心天体质量有关，并掌握圆周运动与近心运动的条件。
【解答】
A.进入地球同步轨道后的卫星只能定点在赤道上空，不可能是乌鲁木齐上空，故A错误；
B.卫星在轨道Ⅰ上的速度等于第一宇宙速度，加速后变轨到第Ⅱ轨道，卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度要大于第一宇宙速度，而在轨道Ⅲ上运行时的速度小于第一宇宙速度，故B正确；
C.卫星在轨道Ⅱ上从Q点运行到P点的过程中，机械能不变，故C错误；
D.卫星在轨道Ⅱ上过P点时地球对卫星的引力与在轨道Ⅲ上过P点时地球对卫星的引力相同，根据牛顿第二定律得到加速度相等，故Ｄ错误。
故选B。  
5.【答案】B

【解析】解：A、根据万有引力提供向心力可得：GMmr2=mv2r
得：v=GMr，
可知轨道半径越大则线速度越小，所以二者的速度都小于第一宇宙速度。故A错误；
B、如加干预，在运行一段时间后，组合体由于受到空气的阻力而机械能减小，此时组合体的轨道半径减小，由v=GMr可知组合体的速度将增大，动能会增加。故B正确；
C、先让飞船进入较高的轨道，若让飞船加速，所需要的向心力变大，万有引力不变，所以飞船做离心运动，轨道半径变大，不可以实现对接。故C错误；
D、万有引力提供组合体的向心力，所以组合体以及其中的宇航员都处于完全失重状态。故D错误
故选：B。
7.9km/s是卫星最小的发射速度．飞船做匀速圆周运动的向心力由万有有引力提供，当万有引力大于需要的向心力时，飞船做向心运动；当飞船受到的万有引力小于所需要的向心力时，飞船做离心运动．
本题主要考查万有引力定律的应用，其中的关键是理解近心运动和离心运动的含义，要实现对接可以在较低轨道上加速，或在较高轨道上减速，难度不大，属于基础题．

6.【答案】C

【解析】
【分析】
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供圆周运动向心力，可知角速度和线速度与圆周运动半径间的关系，第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大运行速度，当卫星绕地球按椭圆轨道运动时，在近地点卫星的速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，同步卫星的轨道平面与赤道平面重合，故同步卫星不会经过地球两极。
本题考查万有引力定律的应用。
【解答】
 A.7.9km/s是贴近地球表面做匀速圆周运动的卫星的速度，v=GMr，可知卫星的轨道半径大于地球的半径，则线速度小于7.9km/s，故A错误； 
B.由万有引力提供圆周运动向心力知GMmr2=mv2r ，得卫星的线速度v=GMr ，知同一圆轨道上的卫星半径相同，线速度大小相同，但线速度不一定相同，故B错误；
C.根据万有引力提供圆周运动向心力知 GMmr2=mω2r，得卫星角速度ω=GMr3，知离地球越近的轨道半径越小，卫星的角速度越大，故C正确； 
D.地球同步卫星定轨道，在赤道上空，高度、速率、周期都一定，故D错误。
故选C。
  
7.【答案】B

【解析】
【分析】
本题考查了同步卫星的运动规律，基础题，难度不大。
地球同步卫星轨道在赤道轨道，运行速度小于第一宇宙速度。
【解答】
A.第二宇宙速度11.2km/s是卫星脱离地球吸引的最小发射速度，故北斗卫星发射速度小于11.2km/s，故A错误；
B.第一宇宙速度7.9km/s是卫星的最大运行速度，故北斗卫星运行速度一定小于7.9km/s，故 B正确；
CD.北斗卫星运行轨道在赤道轨道内，绕地球做匀速圆周运动，故CD错误；
故选B。  
8.【答案】D

【解析】
【分析】
本题考查万有引力定律研究天体的运动，利用万有引力提供向心力列出等式解决问题的思路，再进行讨论求解。
根据万有引力提供向心力判断线速度和角速度；卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功；b、c在地球的同步轨道上，所以卫星b、c和地球具有相同的周期和角速度。
【解答】
A.由GMmr2=mr2πT2，得周期T=2π r3GM，可知卫星半径越大，其运行的周期越大，所以卫星a的周期比卫星b的周期(24小时)要小，故A错误；
B.7.9 km/s是地球的第一宇宙速度，卫星的半径越大，其运行速度越小，卫星a的运行速度一定小于7.9 km/s，故B错误；
C.由于卫星a、b质量未知，所以无法比较二者的机械能，故C错误；
D.由GMmr02=mr0ω a2得，卫星a的角速度为ωa=GMr03，卫星b的角速度与地球自转的角速度ω相同，由(ωa−ω)t=2π，联立解得到卫星a和b下一次相距最近所需时间为t=2πGMr03−ω，故D正确。
故选D。  
9.【答案】A

【解析】
【分析】
根据万有引力提供向心力得出周期、线速度与轨道半径的关系，结合轨道半径的大小比较周期、线速度大小；第一宇宙速度是绕地球做圆周运动最大环绕速度，第二宇宙速度是挣脱地球引力的速度。
解决本题的关键知道同步卫星的特点，知道周期、线速度与轨道半径的关系，知道轨道半径越大，周期越大，线速度越小。
【解答】
A.b是地球同步卫星，则Tb=24 h，由牛顿第二定律知T=4π2r3GM，而ra B.万有引力提供向心力，卫星的质量未知，无法比较向心力大小，故B错误；
C.要使卫星成为地球的卫星需要的发射速度是7.9 km/s≤v2<11.2 km/s，故C错误；
D.卫星的最大环绕速度v=GMR=gR=7.9km/s，故D错误。
故选A。  
10.【答案】B

【解析】
【分析】
本题主要考查学生卫星变轨问题及万有引力，掌握卫星变轨问题速度的关系是解决本题的关键。
【解答】
A.第一宇宙速度(v1)航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度；第二宇宙速度(v2)当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度，亦称逃逸速度；第三宇宙速度(v3)从地球表面发射航天器，飞出太阳系，到浩瀚的银河系中漫游所需要的最小速度，就叫做第三宇宙速度。卫星并没有脱离太阳系，故其发射速度必然小于第三宇宙速度，故A错误；
B.C.卫星由低轨道变到高轨道需加速，由高轨道变低轨道需减速，故B正确，C错误；
D.卫星在轨道Ⅱ上Q点和在轨道Ⅲ上Q点所受万有引力相同，万有引力提供向心力，故加速度相同，故D错误。
故选：B。  
11.【答案】BC

【解析】
【分析】
在天体运动中知道物体加速时实现离心运动，明确三种宇宙速度的含义，能根据万有引力提供向心力推导速度与半径的关系。
本题考查了对离心运动的掌握情况，和对三种宇宙速度的理解，以及万有引力提供向心力公式的应用情况，将圆周运动知识灵活的运用于天体运动中是解决问题的关键。
【解答】
A.7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度。而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故A错误；
B.由开普勒行星运动定律，得卫星在P点速度大于在Q点的速度，故B正确；
C.根据离心运动的有关知识得，在天体运动中当物体加速时才能实现离心运动，故C正确
D.在轨道Ⅰ上运行的过程中，只有万有引力对它做功，卫星、地球系统的机械能守恒，故D错误。
故选BC。  
12.【答案】CD

【解析】
【分析】
由“风云四号”的在轨状态判断其轨道；由万有引力提供向心力判断其线速度大小；由其运动规律判断其角速度与地球自转角速度的关系；由万有引力提供向心力判断其加速度大小。
本题主要考查万有引力在天体运动中的运动，知道万有引力提供向心力是解题的关键，较简单。
【解答】
A.由题意可知，风云四号为同步卫星，故其轨道半径为定值，A错误；
B.当卫星绕地球近地飞行时，其速度为第一宇宙速度，而脱离地球引力时，其速度为第二宇宙速度，由于风云四号为同步卫星，故其线速度小于第一宇宙速度，B错误；
C.地球同步卫星的角速度与地球自转角速度相等，风云四号为同步卫星，故角速度与地球自转角速度相等，C正确；
D.由万有引力提供向心力可知，由于其轨道半径小于月球绕地球运行的半径，故其向心加速度较大，D正确。
故选CD。  
13.【答案】BD

【解析】
【分析】
第一宇宙速度是近地卫星绕行速度，第二宇宙速度是发射脱离地球束缚卫星的最小发射速度，卫星无动力飞行时只受万有引力作用。
解决本题的关键在于万有引力提供圆周运动向心力，掌握卫星是通过做离心运动或近心运动实现轨道高度的变化。
【解答】
A.嫦娥二号仍绕地球运动，没有脱离地球的束缚，故其发射速度小于第二宇宙速度11.2km/s，故A错误；
B.第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，故发射嫦娥二号的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s，小于第二宇宙速度11.2km/s，故B正确；
C.在椭圆轨道上经过P点时，卫星做离心运动，故在椭圆轨道上的P点卫星的速度大于在圆轨道上P点时的速度，故C错误；
D.嫦娥二号在P点的加速度都由万有引力产生，故在同一点，不管卫星在哪个轨道其加速度都相同，故D正确。
故选BD。  
14.【答案】AC

【解析】
【分析】
卫星绕地球做圆周运动时，万有引力提供向心力，结合角速度，向心加速度，周期公式得到与半径的关系，“越远越小，越远越慢”，可以直接应用。
本题考查卫星的角速度，周期，线速度等与半径的关系，利用结论解答更为简单。
【解答】
A.导航卫星的高度比同步卫星高度低，根据GMmr2=man，得到an=GMr2，所以轨道半径越大，向心加速度越小，该导航卫星的向心加速度大于地球同步轨道卫星，故A正确；
B.导航卫星的高度比同步卫星高度低，GMmr2=m4π2T2r  得到T=2πr3GM，所以轨道半径越大，周期越大，同步卫星的周期和地球自转周期相同，所以地球赤道上物体随地球自转的周期大于该导航卫星运转周期，故B错误；
C.导航卫星的高度比同步卫星高度低，GMmr2=mω2r   得到 ω=GMr3，所以轨道半径越大，角速度越小，所以地球同步轨道卫星的运转角速度小于导航卫星的运转角速度，故C正确；
D.导航卫星的轨道高于近地轨道，所以导航卫星的线速度小于7.9km/s，故 D错误；
故选AC。  
15.【答案】(1)变大 变小  
(2)24


【解析】
【分析】
(1)可以运用假设法，假设经过长时间搬运，任然可以看成均匀球体，月球轨道不变，根据万有引力定律，即可得出答案；
(2)根据万有引力定律公式，即可得出这个这个行星的第一宇宙速度。
本题主要考察了万有引力定律的运用能力，灵活运用公式，即可解决本题。
【解答】
(1)假设经过长时间搬运，任然可以看成均匀球体，月球轨道不变，根据万有引力：
GMmr2=mv2r，
解得：v=GMr，
随着地球质量的逐步减小，M变小，使月球的运动速度变小；
(2)根据万有引力定律：GMmr2=mv2r，可以得出：
v1=GMr，
v2=18GM2r，
所以v行星=3v地球=24km/s。
故答案为：
(1)变大，变小； 
(2)24
  
16.【答案】D  A

【解析】解：(1)重力等于万有引力：mg=GmMR2        ①
万有引力等于向心力：GMmR2=mR4π2T2           ②
由以上两式解得：R=gT24π2----③
M=g3T416π4G----④
由牛顿第二定律：F=mg------⑤
因而需要用计时表测量周期T，用弹簧秤测量重力，已知质量为m的物体一个；
故不需要的测量器材为天平，故选：D
(2)由③④⑤三式可解得
R=FT24π2m
故选：A。
故答案为：(1)D，(2)A。
要测量行星的半径和质量，根据重力等于万有引力和万有引力等于向心力，列式求解会发现需要测量出行星表面的重力加速度和行星表面卫星的公转周期，从而需要选择相应器材。
本题关键先要弄清实验原理；万有引力等于重力，及万有引力等于向心力，再根据实验原理选择器材，计算结果。

17.【答案】解：(1)设地球质量为M，飞船质量为m，当飞船与探测器一起绕地球做圆周运动时的速度为v0
根据万有引力定律和牛顿第二定律有：GMm(KR)2=mv02KR
对于地面附近的质量为m的物体有：
mg=GMmR2
解得：v0=gRK
(2)设飞船在轨道Ⅱ运动时过A，B点的
速度为vA，vB，由机械能守恒可得：−GMmR+12mvB2=−GMmKR+12mvA2
                   根据题意得：vAKR=vBRK 
                      又由：GM=gR2
 联立以上各式可得：vB=2kgRk+1
答(1)求飞船在轨道Ⅰ运动的速度大小为gRK
(2)飞船经过B点时的速度大小为2kgRk+1

【解析】(1)飞船在轨道Ⅰ做匀速圆周运动，根据万有引力等于向心力列式；在地面，根据重力等于万有引力列式；最后联立求解即可．
(2)飞船沿椭圆轨道Ⅱ运动过程中，通过A点与B点的速度大小与这两点到地心的距离成反比，结合能量守恒计算飞船在B点的速度．
明确万有引力提供向心力，结合在地表重力等于万有引力求解；探测器飞行过程中动能和势能之和守恒，根据守恒定律列式求解即可．

18.【答案】解：(1)证明：根据万有引力提供向心力可得：GMmr2=m⋅4π2rT2   
解得：r3T2=GM4π2       
所以所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，且只有中心天体的质量M有关；
(2)航天器在星球表面附近绕星球做匀速圆周运动，星球对航天器的万有引力提供航天器的向心力得：GMmR2=mv2R
解得：v=GMR         
同理该星球的质量约为地球质量的8倍，半径约为地球半径的2倍，有：v′=G(8M)2R=2v 
由题意知：v=7.9 km/s
故v′=15.8km/s

【解析】(1)   行星绕太阳能做圆周运动，是由引力提供向心力来实现的。再由万有引力定律可推导出开普勒第三定律。
本题考查了万有引力定律的应用，解决本题的关键能够建立正确的模型，运用牛顿第二定律、第三定律、开普勒第三定律进行推导。
(2)航天器在星球表面附近做匀速圆周运动的速度即为环绕速度，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列式后比较求解。
本题是卫星类型，关键要建立卫星运动的模型，根据万有引力提供向心力，得到环绕速度的表达式，注意半径比地球半径大2倍，是解题的关键。

19.【答案】解(1)根据自由落体运动求得星球表面的重力加速度为：
h=12gt2；
解得：g=2ht2
则由mg=mv2R求得星球的第一宇宙速度为：
v=gR=2ht2R，
(2)由GMmR2=mg=m2ht2有：M=2hR2Gt2，
所以星球的密度为：ρ=MV=3h2Gt2Rπ
答：(1)该行星的第一宇宙速度为2ht2R；
(2)该行星的平均密度3h2Gt2Rπ。

【解析】(1)根据自由落体运动求出星球表面的重力加速度，再根据万有引力提供圆周运动向心力，求出第一宇宙速度；
(2)先求出地球的质量，再利用ρ=MV，从而即可求解。
本题关键是通过自由落体运动求出星球表面的重力加速度，再根据万有引力提供圆周运动向心力和万有引力等于重力求解。