B．探测器通过B点后绕火星运动，合外力做为圆周运动的向心力，因此火星对它的引力大于太阳对它的引力，故B正确；
C．在C点时，同地球一样绕太阳运行，根据
由于绕太阳的轨道半径大于地球绕太阳的轨道半径，因此运行速率小于地球绕太阳的公转的运行速率，故C错误；
D．根据
可得
由于轨道半径不等于火星半径，因此无法求出火星密度，故D错误。
一、第七章万有引力与宇宙航行易错题培优（难）
1．组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转的速率，如果超出了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤附近的物体随星球做圆周运动,由此能得到半径为R,密度为ρ、质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T，下列表达式正确的是：（ ）
A． B． C． D．
7．太阳系中，行星周围存在着“作用球”空间：在该空间内，探测器的运动特征主要决定于行星的引力。2020年中国将首次发射火星探测器，并一次实现“环绕、着陆、巡视”三个目标。如图所示，若将火星探测器的发射过程简化为以下三个阶段：在地心轨道沿地球作用球边界飞行，进入日心转移轨道环绕太阳飞行，在俘获轨道沿火星作用球边界飞行。且A点为地心轨道与日心转移轨道切点，B点为日心转移轨道与俘获轨道切点，则下列关于火星探测器说法正确的是（ ）
①v1＞v3②E2＞E1③a2＞a3④T1＞T2
A．①②③B．②③
C．①②D．③④
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
①根据万有引力提供向心力有
解得卫星的线速度
可知半径越大，线速度越小，所以v1＞v3，①正确；
②飞船要从图中椭圆轨道变轨到圆轨道，必须在N点加速，其机械能增大，则E2＞E1，②正确；
A．卫星a的运行速度大于卫星c的运行速度
B．卫星c的加速度大于卫星b的加速度
C．卫星c的运行速度小于第一宇宙速度
D．卫星c的周期大于24h
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由万有引力提供向心力有
则得
则半径大的运行速度小，选项A错误；
B．由万有引力提供向心力：
则
则半径小的加速度大，选项B正确；
C．第一宇宙速度是人造地球卫星飞船环绕地球做匀速圆周运动时的最大速度，所以卫星c的运行速度小于第一宇宙速度，选项C正确；
D．由万有引力提供向心力
可得
则半径大的周期大，即a的周期(24h)大于c的周期，选项D错误。
故选BC。
9．宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双是系统设某双星系统A、B绕其连线上的某固定点O点做匀速圆周运动，如图所示，现测得两星球球心之间的距离为L，运动周期为T，已知万有引力常量为G，若 ，则（ ）
所以水的公转周期为
年
故A错误
B．由万有引力提供向心力得
得
则水星的线速度与金星线速度之比
则B正确。
C．设水星两次东大距的间隔时间为t。则
得
则C正确；
D．因金星的周期长，则金星两次东大距的间隔时间比水星长，则D错误。
故选BC。
4．2020年5月24日，中国航天科技集团发文表示，我国正按计划推进火星探测工程，瞄准今年7月将火星探测器发射升空。假设探测器贴近火星地面做匀速圆周运动时，绕行周期为T，已知火星半径为R，万有引力常量为G，由此可以估算（ ）
C．地球的第一宇宙速度为7.9km/s，这是发射卫星的最小速度，发射速度如果等于7.9km/s，卫星只能贴近地球表面飞行，要想发射到更高的轨道上，发射速度应大于7.9km/s，故C正确；
D．在轨道Ⅱ上运动过程中，只受到月球的引力，从P到Q的过程中，引力做正功，动能越来越大，速率不断增大，故D正确。
故选ACD。
A．在地心轨道上经过A点的速度小于在日心转移轨道上经过A点的速度
B．在B点受到火星对它的引力大于太阳对它的引力
C．在C点的运行速率大于地球的公转速率
D．若已知其在俘获轨道运行周期，可估算火星密度
【答案】AB
【解析】
【分析】
【详解】
A．从地心轨道上经过A点进入日心转移轨道上A点做了离心运动，脱离地球束缚，因此一定点火加速，故A正确；
B．根据
知
因为C的轨道半径大于B的轨道半径，则B的角速度大于C的角速度，故B错误．
C．A的周期等于地球的自转周期，C为地球的同步卫星，则C的周期与地球的自转周期相等，所以物体A随地球自转的周期等于卫星C的周期，故C错误．
D．因为AC的角速度相同，根据a=rω2知，C的半径大于A的半径，则C的向心加速度大于A的向心加速度，所以物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度，故D正确．
A．火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度
B．火星表面的重力加速度大小为a2
C．火星的半径为
D．火星的质量为
【答案】ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据
知
轨道半径越大线速度越小，火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离，所以火星绕太阳做圆周运动的线速度小于地球绕太阳做圆周运动的线速度，故A正确；
故选BCE。
6．我国探月探测器“嫦娥三号”在西昌卫星发射中心成功发射升空，此飞行轨道示意图如图所示，探测器从地面发射后奔向月球，在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，Q为轨道Ⅱ上的近月点。下列关于“嫦娥三号”的运动，正确的说法是（ ）
A．在轨道Ⅱ上经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过P的速度
B．在轨道Ⅱ上经过P的加速度小于在轨道Ⅰ上经过P的加速度
C．每颗星球做圆周运动的线速度
D．每颗星球做圆周运动的周期为
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A．三颗星球均绕中心做圆周运动，由几何关系可知
r＝ ＝ L
A错误；
B．任一星球做圆周运动的向心力由其他两个星球的引力的合力提供，根据平行四边形定则得
F＝2 cos 30°＝ma
解得
a＝
B错误；
CD．由
F＝2 cos 30°＝m ＝m r
故选AB。
8．中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。2020年北斗卫星导航系统已形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做匀速圆周运动，a是地球同步卫星，则（ ）
C．双星AB之间的万有引力提供向心力，有
，
其中
，
联立解得
解得 ，故当双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期也减小，故C错误；
D．根据C选项计算可得
故D正确。
故选AD。
10．如图所示，A是静止在赤道上随地球自转的物体，B、C是在赤道平面内的两颗人造卫星，B位于离地面高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星．下列关系正确的是
A．火星质量B．探测器质量
C．火星第一宇宙速度D．火星平均密度
【答案】ACD
【解析】
【分析】
本题考查万有引力与航天，根据万有引力提供向心力进行分析。
【详解】
A．由万有引力提供向心力
可求出火星的质量
故A正确；
B．只能求出中心天体的质量，不能求出探测器的质量，故B错误；
C．由万有引力提供向心力，贴着火星表面运行的环绕速度即火星的第一宇宙速度，即有
A．水星的公转周期为0.4年
B．水星的线速度大约为金星线速度的1.3倍
C．水星两次东大距的间隔时间大约 年
D．金星两次东大距的间隔时间比水星短
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．行星绕太阳公转时，由万有引力提供向心力，则得
可得行星公转周期为
式中M是太阳的质量，r是行星的公转轨道半径。
则水星与地球公转周期之比
A．物体A随地球自转的线速度大于卫星B的线速度
B．卫星B的角速度小于卫星C的角速度
C．物体A随地球自转的周期大于卫星C的周期
D．物体A随地球自转的向心加速度小于卫星C的向心加速度
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据
知
v=
C的轨道半径大于B的轨道半径，则B的线速度大于C的线速度，A、C的角速度相等，根据v=rω知，C的线速度大于A的线速度，可知物体A随地球自转的线速度小于卫星B的线速度，故A错误．
A．星球A的线速度一定大于星球B的线速度
B．星球A所受向心力大于星球B所受向心力
C．双星的质量一定，双星之间的距离减小，其转动周期增大
D．两星球的总质量等于
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．双星转动的角速度相等，根据 知，由于 ，所以星球A的线速度一定大于星球B的线速度，故A正确；
B．双星靠相互间的万有引力提供向心力，根据牛顿第三定律可知向心力大小相等，故B错误；
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当周期小到一定值时，压力为零，此时万有引力充当向心力，即
解得：
①
故B正确，A错误；
CD.星球的质量
代入①式可得：
故C正确，D错误．
2．中国火星探测器于2020年发射，预计2021年到达火星（火星与太阳的距离大于地球与太阳的距离），要一次性完成“环绕、着陆、巡视”三步走。现用h表示探测器与火星表面的距离，a表示探测器所受的火星引力产生的加速度，a随h变化的图像如图所示，图像中a1、a2、h0为已知，引力常量为G。下列判断正确的是（ ）
C．根据 在同一栋高楼，将一在底层走时准确的摆钟移至高层后，由于g变小，则摆钟显示的时间变慢，选项C正确；
D．根据爱因斯坦相对论可知，时间间隔的相对性 ，可知高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，选项D错误；