阶段检测三 万有引力与宇宙航行- 【蓝海启航·启航金卷周周测】2024-2025学年高中物理必修二册（人教版2019）

反在利用探测器探测石油的过程中，语到空轻设者其抛物暖时，引力会爱生史 阶段检测三万有引力与宇宙航行 化，引起该区域重力加速度的大小和方向发生微小的变化，以比来耀？石油 区城的位置。简化模里如图所示，一个短量均匀分布的单径为R的球体对 (时间，7n分钟分值，100分) 螺外质点P的万有引力为F,如果在球体中奥挖去半经为？的一露分球体， 一，单选题本题共7小题，每驱4分，其计28分) 且一冬风原球体到余福分对能点严的万有到力变为 L,关于万有引力定律的爱现及应用，下列说法中正确的是 ,开普萄通过研究第容的观测数据，发现了行量运三大定律，使万有引力定律的发现成为 B号 e 唱 可能 我牛柳所数的“月垃检验“目的是检险太阳行星引力规律同棒适用于地月系统 7,已经从部问毕漫20年并刺耕中国航天事老的株修领着团队于2041年6月日成动发射了一潮 C牛铜发现万有引力定律，并运用其两出了魏球的面量因面被骨★存最泡球质量的人” 未量月步卫星Q,P为地球同步卫星，P,Q均做匀电W周运对。已知木星的白转周期为了，地 .万有引力是律的发观具有极其伟大的意义，天王见的发现就鼻其岳用的成果 线自转同期为T:,木星质量为地球题量·信，设Q与本是中心的连线在单位时可内扫过的面园 2.潮物现象主要是受月球对地球的万有川力影响产生的。图所示为范味和男球的相对位置图， 期下列说法中正端的是 5。P与地球中心的连线在单位时间内扫过的积为5，则空为 腰 二，多进驱（本觅共子小题：每题6分，共计8分，全郁选对的得6分，湛对但不全的御3分，错选的 A.D点离月球较近，月球对垃表水的万有引力较大，形成高渴 得0分) 我A点和C点臣不是高福又不是低湘 &随春科技的发暖。在彩电面不同高度的太空已经有了许多的范行器。如图所 CB点离月球较远，月球对地表术约万有引力较小，琴成低漏 常，卫星A是20这年10月24日我国成功发射的姆感三十九，号卫星，卫星B 山.B点离月球校远，月感对绝表水的万有引力较小，不足以提供其所需向心力，因而形成抵调 .如图所示，点L,和点上，移为地月连线上的拉格则目点。在拉格则日点处 是地球同恋卫层，它门们均做匀速网喝运动，卫星P是雉球表道上还未发射的卫 的物体在地球与月球的其同作用下，可与月球民步绕地球转动。中国探月 星。已如地球自转周月为21止，下列说法正输的是 工程中的“韩桥号“中能卫星是其界上首颗运行于堆月数格阴日点上，的通 A卫幕A,B,P的角害度大不美表为世>=wn 信卫星，已知地球质量是月球原量的1倍，地月砖心是离的为I:点与月 B卫是A,B.P的线连度大小关系为A>W=, 球球心型离的8倍，侧境球对热桥号”中循卫是的引力与月球对高桥号 中算卫见的引力大小之比的为 C,卫星B的向心加速度大干卫最P随塘球一岳白转的向心知速度 c留 D 3卫星A在12h内转过的阀心角是开 身站年2月10日，运在火星执行全球握感科学挥测任务的”天问一号”大星环绕器，已经在火星 4.上世纪和年代，前苏罪在科拉半岛与都减的交界处进行了人类有史以未最 大规概的地底挖韬计划。当苏联人向地心挖据深度为时，井老一个质量为 一上岗调两年。已知火星与太阳的距离是地球与太阳距离的1.5倍，火晏半径是地球半径的 m的小球与趋球之国的序有引力为F,已知姨量分布均匀的球壳对壳内物闲 的引力为零，质量分布均匀的题球的率径为尺，质量为M,万有引力含量为 火量质量是地球暖量的。·火星与地球均视为短量均匀的球体，它们的公转轨道近似为周轨道， G,则F大本等于 n 我GMm(R- GM国R h国 下列说法逐确的是 A.(R-0) R C.R-J 入“天问一号“的发射速度小干地球的第二字宙速度 五，下表是有关垃球的一些信息，银繁万有引力合量G；释表中的信息无达结算的物理量是( 及“天同一号“若陆签在火维上受到的重力大小的为在越球上芝钱重力大小的。 算县序号 绝球半仔的为 地表有力如速反 地球近地也量的 地体会转一年 任地幕肉约是 程息内程 卡400hm 的为9.n/。 调朝竹84mn 肯85天 1,5×1a'km 心大整的第一字害迷度约为地球第一字街速度的号 A电球约缓量 且，胞球的平均能度 C太阳的半均密崖 D太阳时塘球的暖引力 火星会转的加逸度大小的为地球公转加速度大小的 骨段检测万有引力与学宙航行 10,太阳系各行星儿乎在同一水平面内沿同一方向绕太阳做测周运动。当趋球怡好运行至某电外 13,(9分)某届晨的两颗行星P,Q在可一轨道平面册同一方向绕星做匀速属周运动，行星Q的 厅星和太用之间，且三若儿乎排成一条直线时，天文学移为“行星非日”。北京时同22丝年9 轨道率径为行晕P的轨道半径的《倍， 月27日，我门建来了一次特调的术星补日。这次冲日时，木星正好运行至近日点附近，这意 着木星距离塘球更近，看越来也更大，更亮。已口地球和各塘年行星绕太阳运动的轨道半轻如 （1)求P,Q两行星的运行周荆之比7云 下表所示，地球公转机道半径在天文学上算用来作为长度单位，叫作天文单位，符号“AU”,即 2)若某时刻两行最和恒最正好在一条直线上·求两行是料次与星在一条直线上衡活的最小 鞋同与P行星周期韵比值金。 4U一1天文单位，限那以上俏息分所下到选用，其中说法正喻的是 行层童储先是本尾王是天王厘南王显 角面率轻R/AU101.年立，多.510 A.各地外行星中火星受太阳引力最大 以木星公转规期超过11年 C各地外行星中海王星两水冲日的时间间隔疑长 五2023年会屏次指观术屋冲日现象 14门4分)方有引力定律是牛钢基于正的州力质量面疑油来的定律。有人银松对称性，类北认为 选择整答题但 存在负质量的物体，这些物体的质量为负，单位仍是g。负面量与正更景的物体之可在在“房 力”，斥力大：的针算式仍然装足牛细的万有引力公式，昆在有个正三角思A似，在三个顶 号 6 7 10 点A,B,C处别定有三个质点，质量分璃为m:m:,解（可能是正质量或负质量》，将正质量的 苦案 质点M收在堂间中的某处，它将受到截直三个婚点的作用力，西量M在A节中点严和C中杰 点Q两处所受的合力方向，得到平行反向的结果，如图所示，求： 三，非选择驱《本题共古小愿，共计54分1 (1)三个质点分别是E康量还是负景量，退明理由 11.4G分)1》一军机器山电动机带动，机器上的皮管轮的辛径是电尚机皮带轮半径的3信，皮霜与 两轮之间不发生滑动，已每机器皮雪轮上A点到转轴的距离为轮半径的一半。用A点的 ()m,:比值的绝对值巴，《保箱三位有效数字 到心知速度大小“。与电动桃皮带轮边接上点的向0加违度大小之比为 (2)“利略”木星探测器历经6年到达木是，此后在时可内绕术坚运行N圈，设这N图郭 是瓷木星在可一个属周上运行的，其运行递率为，探测器上的颗相机拍册整个木里时的视 角为0，如图质示，期木保探测器在上连同形销通上运行时的轨道半轻「一 ,本星 的第一宙速度 15(6分)图所示，质量分别为M和m的两个是其A和B均混为质点)在它们之间的引力作 患婴 用下都绕()点做匀速解周运动，星球A和目之间的距高为L.,已知星球A,品和》三点始绳 共线，A阳B分附在O点的丙侧，明力常量为G (1)求星球A的周期T: (2)求是球B的线连度大小v 1.《9分)在某星球表直，宇航员转用如图所尔整置测星球表面的重力加度，铁果台 3)在地月乘能中，若复略其也星球的彭影响，可以将月球和垃球看成上连星球A料B,月球烧其 位在水半台室上，上墙成定电磁铁从，接通电直铁M的开美后能限住小球，电壁 我谁中心运行韵周期记为丁。但在处理近虹问短时，食常认为月球是绕递心橙测周运动 铁正下方安装个位置可上下调节的光电门A。实验中测出小球的有轻为、小 的，这样算得的运行周明为T。已压趋球和月球的质量分别为规。=后×10户城，m用=了× 球球心与光电门中心的高度差为山，断开升关，小球自由下落，记录小域通过光电 门的挡光时馆(，国整光电门位置，得出多组A。(数国。 0,华。（储照仪留三位有装数字 1》实套中，小球经过光电门时的瞬时速度大小v= 《用给定的物理址符 号表示》 (2》实验中，多次实验得到多组A,数那后，数据处理川应给明 （选填A“”成 “”用推.得出的图像斜率为太期该星绿表国的重力加速度一 《用从表示) 《》星球表面的重力加渔度已在第(2)问中测出，若学航是海得该星球的半径为R,已知引力 量为G,则该星球的爱量一 (用G,R,d,表表示》 国风测有理必修第二看则 ·24+10,CD解析：火星机道探测器和火星遮视器需要挎配地球的 Mm 来缚，成为火星的一颗卫星，则发射连度应大于第二宇宙遮 (2)在地琼表面有G R 一=m:R 度且小于第三字宙速度，故A,B错误，C正确： 月球绕地球公转过程有G 根据万有引力提供向心力可得G 解得区=3600. GM 可得= (3)在地球表面有GR。 Mm mg 在月球表面有G M月m: =阴生g万 选CD, 11.以心解析：卫星在P点度轨是由低轨道到高轨道，可知，卫 星在P点变轨时需加追，故A错误： 结合上连解得-号 旅据万有引力定律有F,=GM四 阶段检测三万有引力与宇宙航行 1,A解析：开普物通过研究第各的观测数据，发现了行星运 可知，卫星分别在转移轨道与停泊轨道上经过P点时，受 行三大定律，使万有引力定律的发现成为可能，A正确：牛领 到地球的万有引力相同，故B正确： 所微的“月地检验”目的是栓验重力与地艰对月球的引力是 卫星在Q点变轨是由高轨道到低轨道，可知，卫星在Q,点 问种性质的力，B错误：牛领发现万有引力定律，卡文迪什通 变轨时需减速，故C正扇； 过扭秤实验测出万有引力常量后，运用万有引力测出了地球 卫星在工作航道上绕月飞行过程中，由月球的万有引力提 的质黄困而被茶为“称量地琼质量的人”，C错误：万有引力 Mm 铁司周运功的向心力，则有GRm红十 定律的发现具有极其纬大的意义，海王星和冥王星的发现就 T 是其运用的成果，D错误。故选A。 解得M=r(R+ 一，故D错误。故选BC。 2,A解析：D,点离月球较近，月球对地表水的万有引力较大， GT 形成高剃，A正扇：A点和C点受月球的引力主要是沿切线 12.(1)5(2)6.25(3)2500(4)9.4×10户 的力，但也有沿径向分力，所以形成低潮，B错误B点离月 解析：(1)烦闪照相机的频闪频率为 球校运，月球对地表水的万有引力较小，不是以提供其所需 2.5 向心力，形成高潮，C,D错误。故选A。 f==.00-0.50Hz=5H2】 品B解析，由万有引力定律F=G恤及超设条件可和所求 (2)频闪感相机的领闪周期为T=号- 了5s=0.2s 两个引力的大小之此约为 GMam,GMm=8】 被据△y=gT2可得g=6.25m/ 61.+1: (3)根据第一宇宙速度的计算公式有=√gK=2500m/“ 话B。 4,B解析：将地琼分为半径为(R一d)的琼和厚度为d球壳两 《4)桃据万有引力与重力的关系有尽 =mg 部分，球壳对小球的引力为零 Gmm 解得M=9.4×10kg: 划F等于半径为(R一d)的球对小球的引力，有F一R一d厅 13.(1)20,tang (2)2R'vtmn a 2Rv tan a 设半径为(R一d)球的质量为m1,由密度公式得m=V G (3)AN 解析：()小石块败平抛运动，水平方向有工=巴 P3R 竖直方向有y= 21 所以号-R R 根据儿衍关系有m®=兰 解得，F的大小为F-GMm(R-d山 R 联立解得月球表面的重力加速度为 B正确，A、C.D错误。故选B g-2v tan a 4R 5,C解析：对地球近地卫星有G= =用 T (2)报据万有引力与重力的关系有GM R =mg 解得M-4云R GT 2Rvatan a 解得月球的质量为M Gt 浅者根据。m M (3)根据万有引力提供向心力有G R=m尺 解得M。一R G 解得月球的第一字宙建度为一√ 2Rve tan a 由以上数据可解得地球的发量，A正骑： M 由蜜度公式P=7可得p= M=3π 3nRG7元 4 14.(1)8肥 2 (2360(ag 由以上数据可解得地球的平均密度，B正确： 解析：(1)地琼的第一宇宙魂度等于近地卫星的环绕遮度， 时有6兴- 太阳对地球的吸引力F=G G M MEM Axra 月球的第一宇宙速度等于近月卫星的环挠速度，则有 可得太阳的质量为M生GT。 用 由于不知道太阳的半径，则不能求出太阳的密度，C错误： 解得。V短 由以上数据能修估算太阳对地球的吸引力为F=GMM】 D正璃。故滤C ·57· 答案全解全析 6,C解析：设质点与原琼体球心相距/，万有引力为F,别 GM 所以公转加速度a r Gp·3πR'm F 剩火星公特的加选度的为地球公转加速度的青，故D错误。 在球体中央挖去术径为「的一部分球依后，黄点与原琼依制 故选BC 余部分之间的万有引力 10,BD解析：各地外行星质量未知，故不能判定各行星所父 3π8Jm Gp· 3xR'm 引力大小，A错误： 7 F,= 8 由开普粉第三定律可得丁=(R】 T4=11.86年，B 故这C GM R 正确； 7C解折：对Q有R学Rs。 T 对P有G=x nk, 设两火冲日的时间同隔为1，时六一广 R:.Sv-T: 得T-+) T越大，别：腿小，由开普勒第三定律知海王星周朔最大， 8,AC解析：对于卫星AB,根据万有引力提供向心力，有 故海王星两次冲日的时间间隔最短，C错误： 由上分析可知木星两次冲日的时问间两为 R 5.25.2 GM 年 解得=入√r 5.25.2-1 由题图可知r<r 1.】年，D正痛。故选BD 所以A>m世 对于卫星P,B,由于一起转动，可知四相等，别卫星A,B,P 11.(11:6(2)2mN 的角逸度大小关系为A>B=wr,故A正扇： stn2 由万有引力挑供句心力：对G-m月 解析：(1)因电动机和机器由同一皮带连接，所以它们边辣 线地度大小相等，设电动机半径为「1，角地度为似：，机器皮 GM 带轮半径为re,商速度为m:,由题意知r:=3r1 解得v一r 根搭p=r 国为ra< 解得r1w:=rgw: 所以A> 即rm:=3r1u 对于卫星P.B,wa=pr#>rr 所以1m1=311 所以U>n 国A与皮带边缘同轴转动，所以角速度相等，向心加速度 则卫星A、B,P的线速度大小关系为PA>g>r,故B 错误； 与丰径成正北，根据a=加得a=之m: 卫星B和卫星P同轴转动，角速度相等，根据口。=四r 两轮边缘的战缝度大小相等，根据a=rm1 可知，卫星B的向心加遍度大于卫星P髓地球自转的向心加 1 速度，故C正确： 2m, 地球同步卫堂B在12h内转动的周心角为0=2×2=元 ,12 因为rA<rm (2)设木星探测器在题送调形机道运行时，执通半径为”， 所以mA>amn 由=T 则卫星A转动的更快，圆心角大于π，故D错误，故选AC 9,BC解析：“天问一号”要脱离地球引力，则发射速度要大于 地球的第二宇宙逸度，故A错误： 可得一贸 当不考虑自转因素时，在星球表面的物体，根撼万有引力等 由题意可知T-为 于重为有G Mm 一况g 联立解得r=2xN 探测器在司形轨道上运行时，万有引力提供向心力， 则火星着陆器在火星上受到的重力约为在地球上受到重力 r 的了，故B正确： M 第一宇雷速度v=√R 设水宝修第一字审建度为有6-食 联立解祥v,=R 足的第一字宙速度的为地球第一宇由选度的 M,R-巨故C正确 由几何关系可知R=rsin2 VM.'R 3 M Ms=Msd 解得= 根据牛顿第二定律有G sin 周周测物理必修第二册R) ·58· 12.(1)4 2h d 25 (3R 解释r一M十m 解析：()根据光电门测途原理可知口= M t M千m (2)根据运动学公式有片=罗= L 2g2g4 解得T=2元NG(M+m) 数据处理时应拾制么子因像图豫纤华一 2元rn 2g (2)对B有= d 可得g一2张 G 解得=M√M+m)L (3)对斌星球表西质量为m的物体，有G R 三用及 可得M=RR (3)将地月系统看成双是系统，由)得T=2√Gm十m G 2kG 1.0 常认为月这绕地心微回周运动，有G,:=m下 L L 解斩，1)由万有引力提供向心力得G-m”,则 解样T:=2元入Gm是 T =1,01。 14xr 期=”十m”61o十7义10 6×10▣ T-GM 周测10功与功率机车启动的两种方式 T= 可知T。@ L,C解析：物体随倾针的传送带向上一起匀诡运动的过程中， 传送带对物体的静摩擦力做正功，A错误。将物体量放在水 平匀速运动的传送带上做加速运动时，传送带对物体的滑动 (2)设两行星与恒星再次在一条直线上的最短时间为，分 摩擦力败正功，B错误。由A、B速项的解析可如，静摩架力 和滑动摩擦力都可能做正功，C正确。物体在静厚擦力作用 2 元 新可知云一。 下随水平圆盘做匀速圆周运动时，司盘对物体的静摩擦力不 设两行星再次与恒星在一条直线上所需的最小时间与P行 做功：物体沿祖就的静止钟面下滑时，物体时针面的滑动摩 擦力对钟面不做功，因此静摩擦力和滑动摩擦力都可以不微 星调期的比值为长，则元 功，D错误。故选C。 4 2.D解析：通过压力传感器可知人对电稀的压力大小为550 联立以上方程可以得到k= N,根据牛顿第三定律可知，电排对人的支持力为550N,根 14.(1)见解析(2)2.37 据牛顿第二定律有N一mg=m,可知，加速度方向向上，电 解析：(1)M在AB中点P受到的合力指向C点，可知A、B 梯可能向下诚逸，故A错误：如果电梯向下减建，则支持力 处两质点M的合力为0，C点处质，点对M为引力，则A 与位移方向相反，支持力败负功，故B错误：根据A选项分 B处两质点一定可时为正质量或负质量，C点处质点一定 析可知，台力不为零，故C错误：小孩对电梯的压力与电梯对 为正质量：M在BC中点Q受到的合力垂直AB连线向下， 小孩的支持力是相互作用力，一定大小相等，故D正确。故 又C点处质点对M为引力，则A、B处两质点对M一定为 选D 引力，则A、B处两质，点也均为正盾量 3.C解析：对物休进行受力分析可知，物体在水平面上做匀加 (2)由于M在AB中，点P时，A.B处两质，点对M的合力为 追直线运动，故在水平方向上由牛颜第二定律可得 0,根据对称性可知m1=m: Fcos 37"=mu 设正三角形ABC的边长为L,M在BC中点Q时，A处质 解得a=8m/s 设1、术物体的地度为，，则由匀变违直线运动规律可得 点对M的引力为F,=G Mm 4GMm 3L.9 =t1=8m/s,故A错误： 设2“末物体的逃度为1，则由匀变违直线运动规律可得 B、C处两质成对M的合力为 =a:=16m/s Mm: Mm M(m:一m:) G =G 敢由动能定现可得，能过2“力F低功为W=了m, () () 128J,故B错误： 4GM(m1一a） 2s末力F的功率为P=Fw1os37°=128W,故C正确： 1. 前28力F的华均功率为下=W_128W=6W,故D精 2 根据儿何关系可得am30一下石 F 误。故达C, 4.B解析：功是标量，周两个力F,、F,挂弹贵的另一瑞至O 3+√3 联立解得 2 2.37 点，此过程F1、F,分别微了3J,4J的功：换用另一个力F 仍使弹簧重复上述过程，则力F做的功等于F,,F:低的慈 15.I2√GM+m(2M√MmL.31.01 功，所以We=W十Wm=3J十4J=7J故选B. 5.D解析：济动摩擦力F,=mg=20N 解析：(1)由题意知A和B有相同的角速度和网期，设A,B 普推力大于摩擦力时，物体败加速运动，当推力小于摩擦力 的送行丰径分时为明时A有G艺-M号 时，物依微减速运动，又摩擦力大小位定，故该物体在0 4m的运动过程中，摩擦力的功率先增大后减小，故A错误： 对B有-号 由题图乙可知，推力大小一直减小，当推力大小等于摩擦力 时，物体速度达到最大，北后物体速度减小，则推力的功率也 rA十ra=L 减小，故B错误： ·59· 答案全解全析