第7章 万有引力与宇宙航行-【学考一号】2025年高中物理学业水平复习方略精讲精练

第七章 万有引力与宇宙航行 1. 关于开普勒行星运动定律袁下列说法正确 的是 渊 冤 A援 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆袁 太阳处在椭圆的中心 B援 地球和太阳的连线与火星和太阳的连 线在相等时间内扫过的面积相等 C援 开普勒第三定律的表达式 a3T2 越k 中的 T 代表行星的自转周期 D援 开普勒行星运动定律既适用于行星绕太 阳的运动袁也适用于卫星绕行星的运动 2. 下列关于万有引力定律的说法袁正确的是 渊 冤 A援 万有引力定律是卡文迪什发现的 B援 万有引力定律适用于自然界中的任何 两个物体之间 C援 万有引力定律公式 F越 GMmr2 中的 G 是 一个比例常数袁是没有单位的 D援 万有引力定律公式表明当 r等于零时袁 万有引力为无穷大 3. 牛顿发现了万有引力定律袁其内容是院自然 界中任何两个物体都互相吸引袁引力方向在 它们的连线上袁 引力大小 F跟它们的质量 m1尧m2的乘积成正比袁跟它们的距离 r 的平 方成反比袁即 F越G m1m2r2 遥 请你根据所学知 识袁推导比例系数 G 的国际制单位为渊 冤 A. m3kg窑s2 B. m 2 kg窑s2 C. kg窑sm3 D. kg窑s 2 m3 4. 2021 年 10 月 16 日袁神舟十三号载人飞船 与中国空间站天和核心舱完成自主对接遥 若对接前神舟十三号在较低圆轨道上运 行袁天和核心舱在较高圆轨道上运行袁则 渊 冤 A援 神舟十三号运行的周期比天和核心舱 的大 B援 神舟十三号运行的线速度比天和核心舱 的大 C援 神舟十三号运行的角速度比天和核心舱 的小 D援 神舟十三号所受的向心力比天和核心 舱的大 5. 咱2024窑金华测试暂北京时间 2023年 9月 21 日 15时 45分野天空课堂冶第四课开讲遥 在 梦天实验舱袁航天员们演示奇妙野乒乓球冶 实验过程中袁我们看到小水球野漂冶在空中 来回运动而未野下落冶袁如图所示遥 这是因为 小水球 渊 冤 A. 不受地球引力作用 B. 处于平衡状态 C. 处于完全失重状态 D. 处于超重状态 6. 咱2024窑衢州测试暂如图所示袁北斗卫星导航 系统中袁 静止轨道卫星和中圆轨道卫星均 绕地球做匀速圆周运动遥 它们的轨道高度 分别为 360 000 km 和 21 500 km遥 线速度 大小分别为 v 静和 v 中袁角速度大小分别为 棕 静和 棕 中袁下列判断正确的是 渊 冤 A. v 静<v 中袁棕 静<棕 中 B. v 静>v 中袁棕 静>棕 中 C. v 静>v 中袁棕 静<棕 中 D. v 静<v 中袁棕 静>棕 中 静止轨道 中圆轨道 114 7. 已知 G 值袁下列数据中不可以计算出地球 质量的是 渊 冤 A. 已知地球的半径 R 和地球表面的重力 加速度 g B. 已知卫星围绕地球运动的角速度 棕 和 周期 T C. 已知卫星围绕地球运动的轨道半径 r和 线速度 v D. 已知卫星围绕地球运动的周期 T 和线 速度 v 8. 咱2023窑杭州测试暂2022 年 3 月 23 日袁航天 员翟志刚尧王亚平尧叶光富在距地表 400 km 的中国空间站进行太空授课袁直播信号并 非空间站与地面的直接对话袁而是要经过 距地表约 4 万公里的天链卫星中转渊相当 于基站冤遥 已知航天员们在空间站中一天可 以看见 16次日出袁地球半径约 6 400 km袁 引力常量 G=6.67伊10-11 N窑m2/kg2遥则根据上 述信息可知 渊 冤 A. 空间站运行的线速度大小与第一宇宙 速度相等 B. 空间站相对地面是静止的 C. 空间站运行的线速度小于天链卫星的 线速度 D. 可以估算出地球的质量 9. 关于北斗导航系统里近地轨道卫星和赤道 地面上随地球自转的物体的比较中袁 下列 说法正确的是 渊 冤 A. 赤道上的物体和近地卫星的角速度是 相等的 B. 近地卫星的线速度比赤道上物体的线 速度大 C. 近地卫星的周期比赤道上物体随地球自 转的周期大 D. 近地卫星的向心加速度比赤道上物体 的向心加速度小 10. 咱2024窑舟山测试暂牛顿在叶自然哲学的数 学原理曳一书中曾设想袁在高山上水平抛 出物体袁若速度一次比一次大袁落点就一 次比一次远遥 当速度足够大时袁物体就不 会落回地面而成为人造卫星遥 若不计空气 阻力袁这个足够大的速度至少为 渊 冤 A. 7.9 m/s B. 7.9 km/s C. 11.2 km/s D. 16.7 km/s 11. 土星最大的卫星叫野泰坦冶渊如图所示冤袁每 16天绕土星一周袁其公转轨道半径为 1.2伊 106 km遥 已知引力常量 G越6.67伊10原11 N窑m2/ kg2袁则土星的质量约为 渊 冤 A. 5伊1017 kg B. 5伊1026 kg C. 7伊1033 kg D. 4伊1036 kg 12. 嫦娥四号是我国探月工程二期发射的月 球探测器袁也是人类第一个着陆月球背面 的探测器遥若探测器近月环绕周期为 T袁探 测器降落到月球表面后袁从距月球表面高 度为 h渊h臆R冤处由静止释放一物体袁测出 物体落到月球表面的时间为 t袁已知月球 半径为 R袁引力常量为 G袁将月球视为质量 均匀分布的球体袁通过以上物理量可求得 月球的平均密度为 渊 冤 A. h2仔GRt2 B. 仔GRt 2 6h C. 3仔GT D. 3h2仔GRt2 115 9. B揖解析铱汽车转弯时袁静摩擦力提供向心力袁最大转弯速度 对应最大静摩擦力遥 即 f=m v2R 袁解得 v= fRm姨 遥 10. 在 C点时袁对 A 球袁由牛顿第二定律得 3mg垣mg越m vA2R 袁解 得 vA越2 gR姨 袁对 B 球袁由牛顿第二定律得 mg原0.75mg越 m vB 2 R 袁解得 vB越 gR姨2 袁由 2R越 12 gt2可得 A尧B球做平抛运 动的时间 t越2 Rg姨 袁两球做平抛运动的水平位移分别为 xA越vAt越4R袁xB越vBt越R袁A 尧B 两球落地点间的距离 驻x越xA原 xB越3R遥 第七章 万有引力与宇宙航行 1. D揖解析铱太阳处在椭圆的一个焦点上袁A错误曰根据开普勒 第二定律可知袁同一行星与太阳的连线在相等的时间内扫 过相等的面积袁B错误曰开普勒第三定律的表达式 a3T2 越k 中 的 T代表行星的公转周期袁C错误遥 2. B揖解析铱万有引力定律是牛顿发现的袁引力常量 G 是卡文迪 什测得的袁A错误曰引力常量 G 有单位袁其单位是 N窑m2/kg2袁C 错误曰r等于零时物体不能看成质点袁万有引力定律仍然适 用袁但是 r不再是物体间的距离袁不能提出万有引力无穷大 的结论袁D错误遥 3. A揖解析铱G越 Fr2m1m2 袁力的单位是 N袁1 N越1 kg窑m/s2袁距离的单位 是 m袁质量的单位是kg袁所以比例系数 G 的单位是 m3kg窑s2 袁A 正确遥 4. B揖解析铱神舟十三号的轨道半径小于天和核心舱的轨道半 径袁根据 Fn越G Mmr2 越m v 2 r 越m棕 2r越m 4仔2T2 r袁可得 T越2仔 r 3 GM姨 袁 可知神舟十三号运行的周期比天和核心舱的小袁A错误曰由 v越 GMr姨 袁可知神舟十三号运行的线速度比天和核心舱的 大袁B正确曰由 棕越 GMr3姨 袁可知神舟十三号运行的角速度比 天和核心舱的大袁C错误曰由于神舟十三号的质量和天和核 心舱的质量未知袁所以无法比较向心力大小袁D错误遥 5. C揖解析铱小水球野漂冶在空中来回运动而未野下落冶袁这是因为 小球处于完全失重状态袁引力全部用来提供向心力遥 6. A揖解析铱根据万有引力提供向心力袁则 G Mmr2 =m v 2 r =mr棕2袁 解得 棕= GMr3姨 袁v= GMr姨 袁轨道半径 r越大袁角速度越小袁 线速度 v 就越小袁所以 v 静约v 中袁棕 静约棕 中遥 7. B揖解析铱由公式 G MmR2 =mg袁得 M= gR 2 G 曰由公式 G Mmr2 = m 2仔T蓸 蔀 2r袁得 M= 4仔2r3GT 2 袁棕= 2仔T 袁不能求出卫星围绕地球运 动的轨道半径 r袁则不能计算出地球的质量曰由公式 G Mmr2 = m v 2 r 袁得 M= v 2r G 曰根据 T= 2仔rv 可求出轨道半径 r袁再依据 G Mmr2 =m v 2 r 袁能计算出地球的质量遥 8. D揖解析铱设地球质量为 M袁飞行器绕地球运行轨道半径为 r袁 则有 G Mmr2 =m v 2 r 袁可得 v= GMr姨 袁第一宇宙速度对应的轨 道半径在数值上等于地球半径袁 则空间站运行的线速度小 于第一宇宙速度袁大于天链卫星的线速度袁A尧C错误曰空间 站的周期 T= 2416 h=1.5 h袁而地球自转周期为 24 h袁可知空 间站相对于地面是运动的袁B 错误曰根据牛顿第二定律有 G Mm渊R+h冤2 =m 4仔 2 T2 渊R+h冤袁解得地球的质量 M= 4仔 2 GT2 渊R+h冤3袁 D正确遥 9. B揖解析铱对于近地卫星有 GMmr2 =m 4仔 2 T12 r袁赤道上的物体有 GMm r2 -mg=m 4仔 2 T22 r袁可得 T1<T2袁即近地卫星的周期比赤道 上物体的周期小袁 由 棕= 2仔T 知近地卫星的角速度大袁A尧C错 误曰根据 v=棕r可知袁近地卫星的线速度比赤道上物体的线 速度大袁B正确曰根据 an=棕2r可知袁近地卫星的向心加速度比 赤道上物体的向心加速度大袁D错误遥 10. B揖解析铱当物体的速度大到向心力恰好等于地球的万有引 力时袁物体就能成为地球的卫星而不落到地球上袁这个足 够大的速度是地球的第一宇宙速度袁大小是 7.9 km/s遥 11. B揖解析铱由万有引力提供向心力袁则 G Mmr2 =m 2仔 T蓸 蔀 2r袁代入 数据得 M抑5伊1026 kg袁B正确遥 12. D揖解析铱探测器近月环绕运动袁根据万有引力提供向心力袁 有 G MmR2 越m 4仔2R T2 袁解得 M越 4仔 2R3 GT 2 袁根据密度公式 籽越 MV 和体积公式 V越 43 仔R3袁解得 籽越 3仔GT 2 曰物体落到月球表面有 h越 12 g 月 t2袁在月球表面有 G MmR2 越mg 月袁解得 籽越 3h2仔GRt2 袁 D正确遥 第八章 机械能守恒定律 第 1课时 功尧功率 1. C揖解析铱A尧B选项所述情景中袁位移都为零袁D选项中冰壶 滑行时袁不受人的推力袁故人对物体不做功遥 2. C揖解析铱物体随倾斜的传送带向上一起匀速运动的过程中袁 传送带对物体的静摩擦力做正功袁A错误曰将物体轻放在水 平匀速运动的传送带上做加速运动时袁传送带对物体的滑 动摩擦力做正功袁B错误曰静摩擦力和滑动摩擦力都可以不 做功袁D错误遥 3. A揖解析铱加速下降过程袁加速度向下袁该同学处于失重状态袁 A正确袁B错误曰电梯对该同学的支持力始终竖直向上袁位移 向下袁则支持力一直做负功袁C尧D错误遥 4. B揖解析铱推磨杆的力的方向与瞬时速度方向相同袁为圆周 切线方向袁根据微元法可知袁推力所做的功 W越FL越2仔rF袁B 正确遥 262