【高一物理必修2万有引力与航天复习题及答案】在高中物理的学习中，万有引力与航天是必修二的重要章节之一。这一部分内容不仅涉及天体之间的相互作用规律，还与人类探索宇宙、发射卫星等实际应用密切相关。为了帮助同学们更好地掌握本章知识，以下整理了一份针对性强的复习题及参考答案，适合考前巩固和自我检测。
一、选择题（每题只有一个正确选项）
1. 下列关于万有引力的说法中，正确的是（ ）
A. 万有引力只存在于天体之间
B. 万有引力的大小与物体的质量成正比，与距离的平方成反比
C. 地球对物体的吸引力就是重力
D. 万有引力的大小只与质量有关
答案：B
2. 若地球的质量为M，半径为R，某人造卫星在距地表高度为h的轨道上做匀速圆周运动，则其向心加速度的大小为（ ）
A. $ \frac{GM}{R^2} $
B. $ \frac{GM}{(R+h)^2} $
C. $ \frac{GM}{R(R+h)} $
D. $ \frac{GM}{R+h} $
答案：B
3. 同步卫星是指相对于地面静止的卫星，它的轨道位于（ ）
A. 赤道上方某一固定高度
B. 北极上空
C. 南极上空
D. 任意位置
答案：A
4. 若两颗行星的质量分别为M₁和M₂，它们之间的距离为r，则它们之间的万有引力大小为（ ）
A. $ F = G\frac{M_1 + M_2}{r^2} $
B. $ F = G\frac{M_1 - M_2}{r^2} $
C. $ F = G\frac{M_1 M_2}{r^2} $
D. $ F = G\frac{M_1}{r^2} $
答案：C
5. 根据开普勒第三定律，行星绕太阳运行的轨道周期T与其轨道半长轴a的关系为（ ）
A. $ T^2 \propto a $
B. $ T^2 \propto a^3 $
C. $ T \propto a^2 $
D. $ T \propto a $
答案：B
二、填空题
1. 万有引力定律的表达式为 ____________，其中G表示 ____________，单位是 ____________。
答案：$ F = G\frac{m_1 m_2}{r^2} $；万有引力常量；N·m²/kg²
2. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动时，其向心力由 ____________ 提供。
答案：地球的万有引力
3. 同步卫星的轨道周期为 ____________ 小时。
答案：24
4. 若地球表面的重力加速度为g，某人在离地表高度为h的位置处的重力加速度为 ____________。
答案：$ g' = \frac{g R^2}{(R+h)^2} $
5. 开普勒第一定律又称为 ____________ 定律。
答案：椭圆轨道
三、简答题
1. 简述万有引力定律的内容及其适用范围。
答：万有引力定律指出，任何两个具有质量的物体之间都存在相互吸引的力，其大小与两物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。该定律适用于宏观、低速的物体，不适用于微观粒子或高速运动的物体。
2. 为什么同步卫星只能在赤道上方某一高度运行？
答：同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，即24小时。只有在赤道平面上运行，卫星才能保持与地面某一点相对静止，否则会因地球自转而产生位移。
3. 什么是第一宇宙速度？它的数值是多少？
答：第一宇宙速度是指物体绕地球做匀速圆周运动所需的最小发射速度，其值约为7.9 km/s。
4. 简述开普勒三定律的内容。
答：
- 第一定律：所有行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
- 第二定律：行星与太阳连线在相等时间内扫过相等的面积。
- 第三定律：行星绕太阳公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。
5. 解释为什么在太空中宇航员会处于失重状态。
答：在太空中，宇航员和飞船一起以相同的加速度向地球下落，因此他们感觉不到重力的作用，这种现象称为失重。
四、计算题
1. 已知地球的质量为 $ 6.0 \times 10^{24} \, \text{kg} $，半径为 $ 6.4 \times 10^6 \, \text{m} $，求地球表面的重力加速度。
（取 $ G = 6.67 \times 10^{-11} \, \text{N·m}^2/\text{kg}^2 $）
解：
$$
g = \frac{GM}{R^2} = \frac{6.67 \times 10^{-11} \times 6.0 \times 10^{24}}{(6.4 \times 10^6)^2} \approx 9.8 \, \text{m/s}^2
$$
2. 一颗卫星在离地表高度为 $ h = 3.6 \times 10^7 \, \text{m} $ 的轨道上运行，地球半径 $ R = 6.4 \times 10^6 \, \text{m} $，求该卫星的运行速度。
解：
$$
v = \sqrt{\frac{GM}{R + h}} = \sqrt{\frac{6.67 \times 10^{-11} \times 6.0 \times 10^{24}}{6.4 \times 10^6 + 3.6 \times 10^7}} \approx 3.07 \, \text{km/s}
$$
总结
通过本章的学习，我们了解了万有引力的基本规律、天体运动的规律以及人造卫星的运行原理。这些知识不仅是高考的重点内容，也为我们理解宇宙、探索太空提供了理论基础。希望同学们能够通过练习题加深理解，灵活运用公式解决实际问题。
