2012年高考物理试题分类汇编：万有引力和天体运动
（2012北京高考卷）．关于环绕地球卫星的运动，下列说法正确的是
A．分别沿圆轨道和椭圆轨道运行的两颗卫星，不可能具有相同的周期 B．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率
C．在赤道上空运行的两颗地球同步卫星，它们的轨道半径有可能不同 D．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合 答案：B
（2012山东卷）.2011年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、v2。则
v1等于 v2RR2R13A. B. 3R2R1答案：B
2R2C. 2R1D. 2
R1
（2012福建卷）．一卫星绕某一行星表面附近做匀速圆周运动，其线速度大小为
v0假设宇
航员在该行星表面上用弹簧测力计测量一质量为m的物体重力，物体静止时，弹簧测力计的示数为
N0，已知引力常量为G,则这颗行星的质量为
2mvA．
GN2NvC．
Gm答案：B
4mv B.
GN4Nv D.
Gm
（2012四川卷）．今年4月30日，西昌卫星发射中心发射的中圆轨道卫星，其轨道半径为2.8×l0m。它与另一颗同质量的同步轨道卫星（轨道半径为4.2×l0m）相比 A．向心力较小 B．动能较大 C．发射速度都是第一宇宙速度 D．角速度较小 答案：B
（2012海南卷）.2011年4月10日，我国成功发射第8颗北斗导航卫星，建成以后北斗导航卫星系统将包含多可地球同步卫星，这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖，GPS由运
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7
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行周期为12小时的卫星群组成，设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和
3R2，向心加速度分别为a1和a2，则R1:R2=____4_。a1:a2=_____32（可用根式表示） 42GMTT1GMm4?2GM3R?解析：得：，因而：?2，由?mR?maa?22224?T2RTR3a1?R1?2R1?T1?3 ????4 ，????a2?R2?4R2?T2?23?2（2012广东卷）.如图6所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道1上，飞船在轨道2上的
答案：CD
(2012全国新课标).假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体。一矿井深度为d。已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为
dd B. 1? RRR?d2R2C. () D. ()
RR?dA.1?[答案]A
[解析]物体在地面上时的重力加速度可由mg?G3?43?RmR2得出。根据题中条件，球壳对
其内部物体的引力为零，可认为矿井部分为一质量均匀球壳， 故矿井底部处重力加速度可由mg?G/3?43?(R?d)m(R?d)2g/R?d?得出，故 gR（2012浙江卷）．如图所示，在火星与木星轨道之间有一小行星带。假设该带中的小行星只
受到太阳的引力，并绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A.太阳队各小行星的引力相同
B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年
C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值 D.小行星带内个小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值 答案：C
（2012天津卷）.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，加入该卫星变轨后仍做匀速圆周
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运动，动能减小为原来的
1，不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ） 4A．向心加速度大小之比为4:1 B．角速度大小之比为2:1
C．周期之比为1:8 D．轨道半径之比为1:2
mv2解析：根据向心加速度表达式a?知在动能减小时势能增大，地球卫星的轨道半径增
Rv2Mm大，则向心加速度之比大于4；根据万有引力和牛顿第二定律有m?G2化简
RR为Rv?GM，知在动能减小速度减小则轨道半径增大到原来的4倍；同理有
2R3GM2?2Mm，则周期的平方增大到8倍；根据角速度关m()R?G2化简为2?2TT4?R系式??2?1，角速度减小为。答案C。 T810．B．人造地球卫星做半径为r，线速度大小为v的匀速圆周运动。当其角速度变为原来的
2
倍后，运动半径为_________，线速度大小为_________。 4
答案：2r，
2v， 2
（2012安徽卷）.我国发射的“天宫一号”和“神州八号”在对接前，“天宫一号”的运行轨道高度为350km,“神州八号”的运行轨道高度为343km.它们的运行轨道均视为圆周，则 ( )
A．“天宫一号”比“神州八号”速度大 B．“天宫一号”比“神州八号”周期长 C．“天宫一号”比“神州八号”角速度大 D．“天宫一号”比“神州八号”加速度大 14.B；
解析：有万有引力提供向心力易知：v?GM、??rr3GM、T?2?；即轨道半
GMr3径越大，线速度越小、角速度越小、周期越大。而由牛顿第二定律知: a?GM,说明轨道2r半径越大，加速度越小。故只有B正确。 （2012江苏卷）．2011年8月，“嫦娥二号”成功进入了绕“日地拉格朗日点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家，如图所示，该拉格朗日点位于太阳与地球连线的延长线上，一飞行器位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球拉格朗日点 同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的 地球 A．线速度大于地球的线速度
太阳 B．向心加速度大于地球的向心加速度
3
C．向心力仅由太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供
d?R?k2R
（2012重庆卷）．冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7：1，同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动。由此可知冥王星绕O点运动的 A． 轨道半径约为卡戎的1/7 B． 角速度大小约为卡戎的1/7
C． 线度大小约为卡戎的7倍 D． 向心力小约为卡戎的7倍 答案：A
2011年高考物理试题分类汇编：万有引力与航天
1.（2011全国）我国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先在“24小时轨道”上绕地球运行(即绕地球一圈需要24小时)；然后，经过两次变轨依次到达“48小时轨道”和“72小时轨道”；最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比
A．卫星动能增大，引力势能减小 C．卫星动能减小，引力势能减小 B．卫星动能增大，引力势能增大 D．卫星动能减小，引力势能增大 【答案】D
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【解析】卫星在不同的轨道做匀速圆周运动所需要向心力由万有引力提供，
GMMm4?2Mmv2，三者中，“24小G2?m2r，有r大，则T大，而G2?m,得v?RrTRR时轨道”轨道半径最小，v最大，动能最大，“72小时轨道”轨道半径最大，v最小， 动能最小，在逐次变轨中，卫星动能减小，在逐渐远离地球过程中卫星克服地球引力做功，引力势能增大，故D正确。
2．（2011福建）“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星。若测得“嫦娥二号”在月球（可视为密度均匀的球体）表面附近圆形轨道运行的周期T，已知引力常数G，半径为R的球体体积公式V=
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πR，则可估算月球的 3A.密度 B.质量 C.半径 D.自转周期 答案：A
3．（2011北京）由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步轨道卫星，这些卫星的
A．质量可以不同 B．轨道半径可以不同 C．轨道平面可以不同 D．速率可以不同 答案：A
解析：地球同步轨道卫星轨道必须在赤道平面内，离地球高度相同的同一轨道上，角速度、线速度、周期一定，与卫星的质量无关。A正确，B、C、D错误。
4.（2011广东）已知地球质量为M，半径为R，自转周期为T，地球同步卫星质量为m，引力常量为G，有关同步卫星，下列表述正确的是：
2GMTA、卫星距地面的高度为3 24?B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度
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