高中物理高考 专题10 万有引力与航天（练习）（教师版）

这是一份高中物理高考 专题10 万有引力与航天（练习）（教师版），共28页。
A．开普勒根据开普勒三定律发现了万有引力定律
B．牛顿最早发现了行星运动的规律
C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量
D．伽利略提出了惯性概念，卫星保持匀速率做圆周运动的性质就是惯性
2．（2019·东台创新高级中学高三月考）太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是( )
A．10年B．2年C．4年D．8年
3．（2020·湖北高三月考）新华社海南文昌7月23日电（记者胡喆、周旋）“圜则九重，孰营度之？”2020年7月23日12时41分，我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器发射升空，飞行2000多秒后，成功将探测器送入预定轨道，开启火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步。探测器将在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道（视为圆轨道），并择机开展着陆、巡视等任务，进行火星科学探测。则下列说法正确的是（引力常量为G）（）
A．“天问一号”探测器的发射速度要大于第三宇宙速度
B．探测器在环火轨道上的半径的二次方与周期的平方的比值和火星的质量成正比
C．如要回收探测器，则探测器在环火轨道上要加速才能进入地火转移轨道
D．如已知环火轨道的轨道半径和轨道周期，可估测出火星的密度
4．（2020·和平区·天津一中高三月考）宇宙中有两颗相距无限远的恒星s1、s2，半径均为R0。图示分别是两颗恒星周围行星的公转周期T2与公转半径r3的关系图像，则（ ）
A．恒星s1的质量大于恒星s2的质量
B．恒星s1的密度大于恒星s2的密度
C．恒星s1的第一宇宙速度大于恒星s2的第一宇宙速度
D．距两恒星表面高度相同的行星，s1的行星向心加速度较小
5．（2021·全国高三专题练习）迄今为止，人类已经发射了数千颗人造地球卫星，其中的通信、导航、气象等卫星已极大地改变了人类的生活。如图所示为我国发射的二氧化碳监测卫星轨迹示意图。已知该卫星在半径为r的圆轨道上运行，经过时间t，通过的弧长为s。已知引力常量为G。下列说法正确的是（ ）
A．该卫星的发射速度小于7.9km/s
B．该卫星的运行速度大于7.9km/s
C．可算出该卫星的周期为
D．可算出地球平均密度为
6．（2021·全国高三专题练习）2020年7月23日，我国首次火星探测任务“天问一号”在中国文昌航天发射场踏上征程，使中国人探索火星的梦想更进一步。已知火星半径大致是地球的一半，火星质量约为地球的，火星绕太阳公转的周期约为地球的2倍，忽略火星和地球自转，则（ ）
A．火星表面的重力加速度约为地球表面的0.2
B．火星绕太阳的轨道半径约为地球的4倍
C．火星表面的第一宇宙速度约为地球的
D．火星受到太阳的万有引力约为地球的
7．（2020·北京延庆区·高三一模）2019年北京时间4月10日21时，人类历史上首张黑洞照片被正式披露，引起世界轰动。黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随着很多新奇的物理现象。传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来，但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“ 黑洞温度"T”。T=其中T为“黑洞”的温度，h为普朗克常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞的质量。K是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。以下几个选项中能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（ ）
A．B．C．D．
8．（2020·江苏省运河中学高三月考）2020年11月24日，“嫦娥五号”月球探测器发射成功，这是我国首次执行月球采样返回任务，也是迄今为止我国执行的最为复杂的航天任务。“嫦娥五号”探测器由四大部分组成：轨道器、着陆器、上升器和返回器。下列说法正确的是（ ）
A．轨道器驻留在绕月轨道上，其速度大于月球的第一宇宙速度
B．着陆器在靠近月球表面时需要启动反推火箭徐徐降落以实现软着陆，在软着陆的过程中其机械能减小
C．上升器以着陆器作为发射架，从月面上加速起飞，这时月壤样品处于失重状态
D．返回器在回到与轨道器相同的绕月轨道后，可以直接加速，实现与轨道器的对接
9．（2019·北京海淀区·高三零模）围绕地球运动的低轨退役卫星，会受到稀薄大气阻力的影响，虽然每一圈的运动情况都非常接近匀速圆周运动，但在较长时间运行后其轨道半径明显变小了．下面对卫星长时间运行后的一些参量变化的说法错误的是（ ）
A．由于阻力做负功，可知卫星的速度减小了
B．根据万有引力提供向心力，可知卫星的速度增加了
C．由于阻力做负功，可知卫星的机械能减小了
D．由于重力做正功，可知卫星的重力势能减小了
10．（2020·五华区·云南师大附中高三月考）“北斗来了不迷路”，从跟跑到并跑，随着中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗、也就是第55颗组网卫星2020年6月23日成功发射，中国北斗卫星导航系统终于来到了和世界其他系统并肩前行的位置。北斗卫星导航系统空间段由35颗卫星组成，包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗傾斜地球同步轨道卫星。其中中地球轨道卫星离地高度约2.1万千米，静止轨道卫星和倾斜地球同步轨道卫星离地高度均约为3.6万千米。以下说法正确的是（ ）
A．倾斜地球同步轨道卫星和静止轨道卫星线速度相同
B．地球赤道上的随地球一起自转的石块线速度比中地球轨道卫星线速度要大
C．中地球轨道卫星的运行周期小于地球自转周期
D．静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星的发射速度一定要超过7.9km/s，中地球轨道卫星的发射速度可以小于7.9km/s
11．（2020·四川省泸县第一中学高三月考）2019年4月10日，世界上第一张黑洞照片诞生了，证实了神秘天体黑洞的存在。黑洞是宇宙中质量巨大的一类天体，连光都无法逃脱它的引力束缚。取两天体相距无限远时引力势能为零，引力势能表达式为 ，已知地球半径R=6400km，光速c=3x108m/s。设想把地球不断压缩（保持球形不变），刚好压缩成一个黑洞时，地球表面的重力加速度约为（ ）
A．7×109m/s2B．7×1010m/s2C．1.4×1010m/s2D．1.4×1011m/s2
12．（2020·北京海淀区·人大附中高三开学考试）为简单计，把地－月系统看成地球静止不动而月球绕地球做匀速圆周运动，如图所示，虚线为月球轨道。在地月连线上存在一些所谓“拉格朗日点”的特殊点。在这些点，质量极小的物体（如人造卫星）仅在地球和月球引力共同作用下可以始终和地球、月球在同一条线上，则图中四个点不可能是“拉格朗日点”的是（ ）
A．A点B．B点C．C点D．D点
13．（2020·梅河口市第五中学高三月考）（多选）英国知名科学杂志《自然》发表文章，展望了2020年可能会对科学界产生重大影响的事件，其中包括中国的嫦娥五号任务。若嫦娥五号经过若干次轨道调整后，先在距离月球表面的高度处绕月球做匀速圆运动，然后开启反冲发动机，嫦娥五号着陆器暂时处于悬停状态，最后实现软着陆，自动完成月球表面样品采集，并从月球起飞，返回地球。月球的半径为且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为且小于地球表面的重力加速度，引力常量为。不考虑月球的自转，则下列说法正确的是（ ）
A．嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度可能大于地球的第一宇宙速度
B．嫦娥五号的发射速度小于地球的第二宇宙速度
C．嫦娥五号探测器在绕月球做匀速圆周运动的周期为
D．由题可知月球的平均密度
14．（2020·广东肇庆市·高三一模）（多选）2020年6月23日，我国第55颗北斗导航卫星成功发射，标志着北斗三号全球系统星座的部署已经全面完成。该卫星为地球同步轨道卫星。已知同步卫星围绕地球做匀速圆周运动的周期为、轨道半径为，地球半径为，引力常量为，下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量为
B．地球的平均密度为
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
D．同步卫星的加速度为
15．（2020·沙坪坝区·重庆一中高三月考）取引力常量，地球表面重力加速度，地球半径，月球绕地球转动周期天，试估算：（以下计算结果均取整数）
（1）地球质量；
（2）月球绕地球公转半径与地球半径的比值。（计算时可能用到）
提高部分：
16．（2020·全国高三专题练习）（多选）卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗，一流的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。基于这样的理念，从2017年底开始，北斗三号系统建设进入了超高密度发射。北斗系统正式向全球提供RNSS服务，在轨卫星共53颗。预计2020年再发射2-4颗卫星后，北斗全球系统建设将全面完成，使我国的导航定位精度不断提高。北斗导航卫星有一种是处于地球同步轨道，假设其离地高度为h，地球半径为R，地面附近重力加速度为g，则有（ ）
A．该卫星运行周期可根据需要任意调节B．该卫星所在处的重力加速度为
C．该卫星运动动能为D．该卫星周期与近地卫星周期之比为
17．（2020·全国高三专题练习）（多选）地球表面重力加速度的测量在军事及资源探测中具有重要的战略意义，已知地球质量，地球半径R，引力常量G，以下说法正确的是（ ）
A．若地球自转角速度为，地球赤道处重力加速度的大小为
B．若地球自转角速度为，地球两极处重力加速度的大小为
C．若忽略地球的自转，以地球表面A点正下方h处的B点为球心，为半径挖一个球形的防空洞，则A处重力加速度变化量的大小为
D．若忽略地球的自转，以地球表面A点正下方h处的B点为球心、为半径挖一个球形的防空洞，则A处重力加速度变化量的大小为
18．（2020·山东济南市·高三月考）（多选）我国计划发射“人造月球”，届时天空中将会同时出现月球和“人造月球”。已知地球的半径为R，月球绕地球做圆周运动的轨道半径为60R，地球表面的重力加速度大小为g，“人造月球”绕地球做圆周运动的轨道半径是地球半径的2倍，月球与“人造月球”绕地球运动的方向相同。则下列分析正确的是（ ）
A．“人造月球”绕地球做圆周运动的周期为
B．月球绕地球做圆周运动的向心加速度大小为
C．月球和“人造月球”的角速度大小之比为1 ：
D．月球、“人造月球”和地球相邻两次共线的时间间隔为
19．（2020·全国高三专题练习）（多选）假设太阳的质量为M，到太阳中心的距离为r的海王星质量为m，规定物体距离太阳无穷远处的太阳引力势能为零，则理论证明海王星的太阳力势能公式为.已知海王星绕太阳做椭圆运动，远日点和近日点的距离分别为r1和r2，另外已知地球绕太阳做圆周运动，其轨道半径为R，万有引力常量为G，地球公转周期为T。结合已知数据和万有引力规律，则可以推算下列哪些物理量（ ）
A．海王星质量B．太阳质量
C．地球质量D．海王星远日点速度
20．（2020·湖北高三月考）（多选）发射地球静止轨道卫星的一种方式是采用1925年物理学家霍曼提出的霍曼转移轨道，该轨道可消耗最小能量来发射地球静止轨道卫星。发射时首先让卫星进入停泊轨道，在点点火使卫星进入GTO轨道，在点再次点火使卫星进入GEO轨道。忽略因火箭点火产生的质量变化，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星在停泊轨道的运行速率小于在GEO轨道运行速率
B．卫星在GTO轨道上点速率大于点速率
C．卫星在GTO轨道上点速率等于在GEO轨道运行速率
D．卫星在停泊轨道的机械能小于在GEO轨道的机械能
21．（2021·全国高三专题练习）（多选）宇宙中存在着上四颗星组成的孤立星系。如图所示，一颗母星处在正三角形的中心，三角形的顶点各有一个质量相等的小星围绕母星做圆周运动。如果两颗小星间的万有引力为，母星与任意一颗小星间的万有引力为。则（ ）
A．每颗小星受到的万有引力为B．每颗小星受到的万有引力为
C．母星的质量是每颗小星质量的3倍D．母星的质量是每颗小星质量的倍
22．（2020·江苏高三月考）（多选）宇宙中某一质量为M、半径为R的星球，有三颗卫星A、B、C在同一平面上沿逆时针方向做匀速圆周运动，其位置关系如图所示其中A到该星球表面的高度为h，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A．卫星A的公转周期为
B．卫星C加速后可以追到B
C．三颗卫星的线速度大小
D．三颗卫星的向心加速度大小关系为
23．（2020·赤峰二中高三月考）（多选）宇宙中组成双星系统的甲、乙两颗恒星的质量分别为m、km，甲绕两恒星连线上一点做圆周运动的半径为T，根据宇宙大爆炸理论，两恒星间的距离会缓慢增大，若干年后，甲做圆周运动的半径增大为nr，设甲、乙两恒星的质量保持不变，引力常量为G ，则若干年后说法正确的是（ ）
A．恒星甲做圆周运动的向心力为
B．恒星甲做圆周运动周期变大
C．恒星乙做圆周运动的半径为knr
D．恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度的倍
24．（2020·石嘴山市第三中学高三月考）（多选）有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道地面上随地球一起转动；b是贴近地面的近地卫星；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．a的向心加速度小于c的向心加速度
B．b、c、d中b的线速度最大
C．同步卫星c的运行轨道一定在赤道正上方，且高度、速率均为定值
D．d的运行周期有可能是19h
25．（2020·北京通州区·潞河中学高三三模）“大自然每个领域都是美妙绝伦的。”随着现代科技发展，人类不断实现着“上天入地”的梦想，但是“上天容易入地难”，人类对脚下的地球还有许多未解之谜。地球可看作是半径为R的球体。
(1)以下在计算万有引力时，地球可看作是质量集中在地心的质点；
a．已知地球两极的重力加速度为g1，赤道的重力加速度为g2，求地球自转的角速度ω；
b．某次地震后，一位物理学家通过数据分析，发现地球的半径和质量以及两极的重力加速度g1都没变，但赤道的重力加速度由g2略微减小为g3，于是他建议应该略微调整地球同步卫星的轨道半径。请你求出同步卫星调整后的轨道半径r与原来的轨道半径r之比；
(2)图甲是地球内部地震波随深度的分布以及由此推断出的地球内部的结构图。在古登堡面附近，横波（S）消失且纵波（P）的速度与地表处的差不多，于是有人认为在古登堡面附近存在着很薄的气态圈层，为了探究气态圈层的压强，一位同学提出了以下方案。如图乙所示，由于地球的半径非常大，设想在气态圈层的外侧取一底面积很小的柱体，该柱体与气态圈层的外表面垂直。根据资料可知古登堡面的半径为R1，气态圈层之外地幔及地壳的平均密度为，平均重力加速度为g，地球表面的大气压强相对于该气态圈层的压强可忽略不计。请你根据此方案求出气态圈层的压强p。
参考答案
1．C
【解析】A．牛顿发现了万有引力定律，A错误；
B．开普勒最早发现了行星的运动规律，B错误；
C．卡文迪许通过实验测出了万有引力常量，C正确；
D．卫星做匀速圆周运动，状态不停的被改变，改变状态的原因是因为受到万有引力的作用，不是惯性的结果，D错误。故选C。
2．D
【解析】设地球半径为R，则行星的半径为4R，根据开普勒第三定律得：
解得：
地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为8年．
3．C
【解析】A． “天问一号”探测器没有脱离太阳系，则其发射速度不需要大于第三宇宙速度，选项A错误；
B．根据
可得
即探测器在环火轨道上的半径的三次方与周期的平方的比值和火星的质量成正比，选项B错误；
C．如要回收探测器，则探测器在环火轨道上要加速做离心运动，才能进入地火转移轨道，选项C正确；
D．根据B中的结论
如已知环火轨道的轨道半径和轨道周期，可估测出火星的质量M，但是不能求解火星的密度，选项D错误。
故选C。
4．D
【解析】A．由万有引力提供向心力，可知
解得
由数学关系可知，斜率越大，质量越小，则恒星s1的质量小于恒星s2的质量，故A错误；
B．由于两颗恒心的半径均相等，由密度公式可知，质量越小，则密度越小，则有恒星s1的密度小于恒星s2的密度，故B错误；
C．由第一宇宙速度推导公式可知，在半径相等的情况下，质量越小，第一宇宙速度越小，故C错误；
D．设距恒星表面的高度为h，由万有引力提供向心力可知
解得
在恒星半径和高度均相等的情况下，质量越小，则在距恒星表面高度为h处的向心加速度越小，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】A．v=7.9 km/s为第一宇宙速度，是最小的地面发射速度，卫星轨道半径比地球半径大，因此其发射速度应大于7.9km/s，故A错误；
B．v=7.9km/s为第一宇宙速度，是最大的运行速度，卫星轨道半径比地球半径大，因此其运行速度应小于7.9km/s，故B错误；
C．“碳卫星”的线速度
解得该卫星的周期
故C正确；
D．根据万有引力提供向心力
地球质量
密度
地球半径未知，密度无法求解，故D错误；
故选C。
6．C
【解析】A．根据
可知
火星表面重力加速度为地球的0.4，A错误；
B．根据开普勒第三定律
可知，火星公转轨道半径为地球的倍，B错误：
C．根据
可知
选项C正确。
D．根据
可知，火星受到太阳的引力为地球的
选项D错误。故选C。
7．A
【解析】根据
得，h的单位为
c的单位是m/s， G的单位是
M的单位是kg， T的单位是K，代入上式可得k的单位是
故A正确，BCD错误。故选A。
8．B
【解析】A．轨道器驻留在绕月轨道上的半径大于月球的半径，由
得
则其速度小于月球的第一宇宙速度，故A错误；
B．着陆器在靠近月球表面时需要启动反推火箭徐徐降落以实现软着陆，在软着陆的过程中，反推力做负功，则机械能减小，故B正确；
C．上升器以着陆器作为发射架，从月面上加速起飞，加速度方向向上，则月壤样品处于超重状态，故C错误；
D．若返回器在回到与轨道器相同的绕月轨道后直接加速，则做离心运动，所以不可能实现与轨道器的对接，故D错误。
故选B。
9．A
【解析】卫星在阻力的作用下，要在原来的轨道减速，万有引力将大于向心力，物体会做近心运动，轨道半径变小，人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M，由，得：，B正确，由于阻力做负功，机械能被消耗，所以卫星的机械能减小了，故C正确，重力做正功，重力势能减小，故D正确，本题选择错误的，故选A．
10．C
【解析】A．倾斜地球同步轨道卫星和静止轨道卫星线速度大小相同，方向不同，故A错误；
B．地球赤道上的随地球一起自转的石块线速度比中轨道卫星线速度小，故B错误；
C．由可知，中轨道卫星周期小于地球同步卫星周期，而同步卫星周期等于地球自转周期，故C正确；
D．地球的第一宇宙速度7.9km/s是卫星发射的最小速度，所以各卫星发射速度均大于7.9km/s，故D错误。
故选C。
11．A
【解析】在地球表面有
解得①
连光都无法逃脱它的引力束缚，故有
解得②
联立①②
A正确BCD错误。故选A。
12．B
【解析】B点处的物体受到地球与月球的万有引力的方向相同，而B到地球的之间小于月球到地球的距离，根据万有引力提供向心力可知，B处物体的向心加速度要大于月球的向心加速度，不能与月球具有相等的角速度，所以也不是拉格朗日点，同理分析，A、C、D可能是拉格朗日点”，故B正确，ACD错误。
故选B。
13．BD
【解析】A．根据万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力，得
可得星球的第一宇宙速度为
因为月球的半径为且小于地球的半径，月球表面的重力加速度为且小于地球表面的重力加速度，则月球的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，而嫦娥五号的运行速度小于月球的第一宇宙速度，故嫦娥五号探测器绕月球做匀速圆周运动的速度一定小于地球的第一宇宙速度，故A错误；
B．发射速度大于第二宇宙速度就能脱离太阳束缚，飞到太阳系外，而嫦娥五号还是在地月系统内运动，故其发射速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，故B正确；
C．对嫦娥五号做匀速圆周运动，有
联立，可得，故C错误；
D．对月球表面有
联立可得
故D正确。故选BD。
14．CD
【解析】A．设地球的质量为，卫星的质量为，根据万有引力提供向心力可得
解得
故A错误；
B．地球的体积，根据密度计算公式可得地球的密度为
故B错误；
C．静止在赤道表面的物体随地球自转的线速度为
故C对；
D．同步卫星的向心加速度大小为
故D正确。故选CD。
15．（1）；（2）
【解析】（1）设地球的质量为，地球表面存在一个物体质量为，物体受到的重力近似等于万有引力，则
则地球质量
（2）设月球的质量为，月球绕地球做圆周运动的向心力有万有引力提供，则
月球绕地球公转半径与地球半径的比值为
16．BC
【解析】A．地球同步卫星和地球自转同步，周期为24h，A错误；
B．由
可知
则该卫星所在处的重力加速度是
B正确；
C．由于
该卫星的动能
选项C正确；
D．根据开普勒第三定律可知，该卫星周期与近地卫星周期之比为
选项D错误。故选BC。
17．ABC
【解析】AB．在赤道处
得出
在两极处
得出，选项AB正确；
CD．若忽略地球的自转，以地球表面A点正下方h处的B点为球心为半径挖一个球形的防空洞，该球形防空洞挖掉的质量
A处重力加速度变化是由该球形防空洞引起的
选项C正确，D错误。故选ABC。
18．AC
【解析】A．由公式
联立解得
故A正确；
B．由公式
联立解得
故B错误；
C．由公式
解得
故C正确；
D．月球、“人造月球”和地球相邻两次共线时满足
联立解得t=，故D错误。故选AC。
19．BD
【解析】设海王星远日点和近日点速度分别为v1和v2，根据开普勒第二定律有
v1r1=v2r2
根据机械能守恒定律有
设地球质量为m0，已知地球公转周期为T，万有引力常量为G，太阳的引力提供向心力，有
由三式可推导太阳质量、海王星远日点速度，不能推导海王星质量、地球质量，故选项BD正确，AC错误。
故选BD。
20．BD
【解析】A．根据
可得
在停泊轨道半径比GEO轨道半径小，则速率比在GEO轨道大，A错误；
B．根据开普勒第二定律可知，卫星在GTO轨道上点速率大于点速率，B正确；
C．GTO轨道进入GEO轨道需要在F点点火加速，则卫星在GTO轨道上点速率小于在GEO轨道运行速率，C错误；
D．两次点火卫星机械能均增加，所以GEO机械能大于停泊轨道机械能，D正确。
故选BD。
21．BC
【解析】
AB．根据受力分析可知，每颗小星受到其余两颗小星和母星的引力，其合力指向母星以提供向心力，有
故B正确，A错误；
CD．假设每颗小星的质量为，母星的质量为，等边三角形的边长为，则小星绕母星运动的轨道半径
根据万有引力定律，两颗小星间的万有引力
母星与任意一颗小星间的万有引力
联立得
故C正确，D错误。故选BC。
22．ACD
【解析】A．根据万有引力提供圆周运动向心力
可得周期
A卫星的轨道半径为，则
故A正确；
B．卫星在轨道上加速或减速将改变圆周运动所需向心力，而提供向心力的万有引力保持不变，故卫星在轨道上加速或减速时卫星将做离心运动或近心运动而改变轨道高度，故不能追上或等候同一轨道上的卫星；需要C卫星先减速后加速才能追上B卫星；故B错误；
C．根据万有引力提供圆周运动向心力
可得线速度
知半径越大线速度越小，因，可知
故C正确；
D．根据万有引力提供圆周运动向心力
可得加速度
知半径越大加速度越小，因，可知
故D正确。故选ACD。
23．BD
【解析】AC．由于双星靠相互间的万有引力提供向心力，它们的向心力大小相等，角速度相等，由知， 甲、乙的轨道半径与质量成反比，所以若干年后，该双星系统甲做圆周运动的半径增大为nr，则乙做圆周运动的半径增大为，故C错误；根据万有引力定律
所以若干年后恒星甲做圆周运动的向心力为，故A错误；
B．对甲恒星，由，可 知F变小，r变大，则T变大，故B正确；
D．恒星甲、乙的角速度相等，乙恒星做圆周 运动的半径为恒星甲做圆周运动的半径的倍，由可知，恒星乙做圆周运动的线速度为恒星甲做圆周运动线速度的倍，故D正确。
故选BD。
24．ABC
【解析】A．a与c做圆周运动的周期相同，根据向心加速度公式
可知，向心加速度与半径成正比，由于a的轨道半径小于的c轨道半径，因此a的向心加速度小于c的向心加速度，A正确；
B．由于b、c、d所受万有引力作为向心力，根据
整理可得
轨道半径越大，线速度越小，因此b、c、d中b的线速度最大，B正确；
C．地球同步卫星，相对地面静止，由于地球自西向东转动，因此卫星一定自西向东绕地球转动，且运动轨道的圆心一定在地心处，因此运动轨道一定在赤道的正上方，并且根据
由于运动周期为定值（24h），可得轨道半径r为定值，又
可知，当轨道半径为定值时，运动速度一定为定值，C正确；
D．根据
可知轨道半径越大，运动周期越长，而c的运动周期为24h，因此d的运动周期大于24h，D错误。
故选ABC。
25．（1）；；（2）
【解析】（1）设地球的质量为M，对于质量为m的物体在地球两极
在赤道，根据牛顿第二定律有
可得地球自转的角速度
设地震后地球自转的角速度为，在赤道，根据牛顿第二定律有
可得
设同步卫星的质量为m'，根据牛顿第二定律，地震前有
根据牛顿第二定律，地震后有
可得
（2）设该柱体的底面积为S，则柱体的总重力为
该柱体静止，支持力与重力的合力为零．即
由牛顿第三定律可知，柱体对气态圈层的压力
气态圈层中的气体压强为
根据以上几式可得