专题五 万有引力与宇宙航行-【学考一本通】2025年河南省普通高中学业水平测试物理

专题五 万有引力与宇宙航行 一、选择题 1.下列科学家中,用扭秤实验测出引力常量数 值的是 ( ) A.牛顿 B.爱因斯坦 C.卡文迪什 D.伽利略 2.由万有引力定律F=G m1m2 r2 可知,引力常 量G的单位是 ( ) A.kg2/(N·m2) B.N·kg2/m2 C.N·m2/kg2 D.m2/(N·kg)2 3.关于万有引力的说法,正确的是 ( ) A.只要两物体具有质量,它们之间就会有 万有引力 B.万有引力的大小与物体之间的距离成 反比 C.地球对人有万有引力,人对地球没有万 有引力 D.两物体必须相互接触才会产生万有引力 4.物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所 必须具有的速度叫第一宇宙速度.其大小为 ( ) A.7.9km/s B.11.2km/s C.16.7km/s D.18.5km/s 5.当人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动时, 下列说法正确的是 ( ) A.在同一轨道上,卫星质量越大,运动速度 越大 B.同质量的卫星,轨道半径越大,向心力 越大 C.轨道半径越大:运动周期越大 D.轨道半径越大,运动速度越大 6.关于地球同步卫星,下列说法中不正确的是 ( ) A.同步的含义是该卫星运行的角速度与地 球的自转角速度相同 B.地球同步卫星的轨道一定与赤道平面 共面 C.同步卫星的高度是一个确定的值 D.它运行的线速度介于第一和第二宇宙速 度之间 7.地球质量是多少? 这不可能用天平称量,但 是可以通过万有引力定律来“称量”,早在万 有引力定律发现之前已经测得地球的半径 为R,地球表面的重力加速度为g.发现万 有引力定律100多年后,英国物理学家卡文 迪什测出了引力常量G,若不考虑地球自转 的影响,就可以求地球的质量为 ( ) A.gR 2 G B. G gR2 C.GMm R2 D.GM R2 8.2016年10月19日凌晨,“神舟十一号”飞 船与“天宫二号”自动交会对接成功,航天员 开始为期30天的太空驻留生活.已知地球 表面的重力加速度g,地球半径R,“神舟十 一号”飞船对接后随“天宫二号”做匀速圆周 运动的周期T 及引力常量G,下列说法中正 确的是 ( ) A.要完成对接,应先让“神舟十一号”飞船 和“天宫二号”处于同一轨道上,然后点 火加速 B.若对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周 运动,对 接 后 飞 船 速 度 和 运 行 周 期 都 增大 C.由题给条件可求出“神舟十一号”飞船的 质量 D.由题给条件可求出“神舟十一号”飞船对 接后距离地面的高度h 9.国际单位制中的单位 m/s、N、A对应的物 理量分别是 ( ) A.速度、力、电流强度 B.加速度、功、电荷量 C.速度、质量、电荷量 D.角速度、力、电场强度 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —9— 10.下列关于经典力学的说法不正确的是( ) A.自由落体运动规律属于经典力学 B.行星运动定律属于经典力学 C.牛顿运动定律属于经典力学 D.经典力学没有局限性,适用于所有领域 11.2020年11月24日04 时30分“嫦娥五号” 发射成功,进行月球 表面月壤样本的采 集.关于“嫦娥五号” 月球探测器,下列说法正确的是 ( ) A.飞离地球时,受地球的引力越来越大 B.在近月圆形轨道运行时,不受月球的引 力作用 C.在近月圆形轨道运行时,探测器内物体 处于完全失重状态 D.从 地 球 上 发 射 时,发 射 要 速 度 大 于11.2km/s 12.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.该系统由静止轨道 卫星、中轨道卫星(离地高度约21000km)及 其他轨道卫星组成.则 ( ) A.静止轨道卫星可定位在北京上空 B.中轨道卫星运行的线速度比同步轨道卫 星线速度大 C.中轨道卫星周期可能大于24小时 D.静止轨道卫星的发射速度小于第一宇 宙速度 二、填空题 13.现有下列物理量或单位,按下面的要求选 择填空.(填序号字母) A.密度 B.米/秒 C.牛顿 D.加速度 E.质量 F.秒 G.厘米 H.长度 I.时 间 J.千克 (1)属于物理量的是 . (2)在国际单位制中,作为基本物理量的有 . (3)在物理量的单位中不属于基本单位的 是 . (4)在国际单位制中属于基本单位的是 ,属于导出单位的是 . 三、计算题 14.有一星球的密度与地球的密度相同,但它 表面处的重力加速度是地球表面处的重力 加速度的4倍,则该星球的质量是地球质 量的多少倍? 15.地球表面重力加速度为g,忽略地球自转 的影响,在距地面高度为h的空中重力加 速度是地面上重力加速度的几倍? (已知 地球半径为R.) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —01— 专题五 万有引力与宇宙航行 1.C 卡文迪什用扭秤实验测出了引力常量.故C 正确. 2.C 由万有引力定律F=G m1m2 r2 ,公式中,质量 m1,m2 的单位为kg,距离r的单位为 m,引力F 的单位为 N,由公式推导得出,G 的单位为 N· m2/kg2,故C正确,ABD错误. 3.A 宇宙间只要两物体有质量,它们就有相互吸 引力,两物体不用相互接触.而引力大小与距离 的平方成反比,与它们质量的乘积成正比.故 A 正确,BCD错误. 4.A 对人造卫星,由 万 有 引 力 提 供 向 心 力 得 G Mm R2 =m v21 R ,得v1= GM R ,代入数据得v1=7.9 km/s,故A正确,BCD错误. 5.C 由GMm r2 =mv 2 r 得v= GMr ,即卫星的运动 速度与其质量无关,故 A错误;由F向 =GMmr2 , 可知,同质量的卫星,轨道半径越大,向心力越 小,故 B 错 误;由 G Mm r2 =m 2πT 2 r,得 T= 4π2r3 GM ,所以轨道半径越大的卫星,运动周期越 大,故C正确;由v= GMr 可知,轨道半径越大 的卫星,运动速度越小,故D错误. 6.D 线速度肯定小于第一宇宙速度.故 D符合 题意. 7.A 设地球质量为 M,地球上的物体质量为 m, 重力等于万有引力,即GmM R2 =mg,则地球质量 M=gR 2 G ;故A正确. 8.D 如果处于同一 轨 道,加 速 点 火 会 做 离 心 运 动,无法完成对接,故 A错误;对接后,轨道半径 变大,根据GMm r2 =mv 2 r 可知,轨道半径变大,运 行速度变小,故B错误;神舟十一号飞船是环绕 卫星,根据万有引力提供向心力,无法求出环绕 卫星的质量,故C错误;根据G Mm(R+h)2 =m4π 2 T2 (R+h),在 地 表:GMm R2 =mg,联 立 解 得:h= 3 gR2T2 4π2 -R,故D正确. 9.A 三个单位对应的物理量分别是速度、力和电 流强度.故A正确. 10.D 经典力学具有局限性,不适用于微观粒子 和高速运动的物体.故D符合题意. 11.C 根据万有引力公式F=GMm r2 可知飞离地 球时,“嫦娥五号”月球探测器受地球的引力越 来越小,选项A错误;在近月圆形轨道运行时, 仍受月球的引力作用,选项B错误;在近月圆形 轨道运行时,万有引力完全提供向心力,探测器 内物体处于完全失重状态,选项C正确;若在地 球上发射速度大于11.2km/s,则探测器将脱 离地球束缚,选项D错误. 12.B 静止轨道卫星相对地球是静止的,卫星轨道 都与赤道共面,故不可能在北京上空,故 A错 误;卫星绕地球做圆周运动,轨道半径越大,其 运行速度越小,中轨道卫星比同步卫星离地心 更近,故中轨道卫星比同步卫星线速度大,故B 正确;卫星的轨道半径越大,周期越长,所以中 轨道卫星运行周期小于地球同步卫星运行周 期,小 于24小 时,故 C 错 误;第 一 宇 宙 速 度 7.9km/s是卫星绕地球圆周运动的最大速度, 是卫星发射的最小速度,故D错误. 13.解析 解答该题时一定要区别下列概念:物理量 和物理量的单位,国际单位制和国际单位,基本单 位和导出单位.第一空,属于物理量的是密度、加 速度、质量、长度、时间,即选:A、D、E、H、I. 第二空,在国际单位制中,作为基本物理量的有 质量、长度、时间,故选:E、H、I. 第三空,米/秒、牛顿是导出单位.故选:B、C. 第四空、第五空,在国际单位中属于基本单位的 是秒、千克故选F、J.属于导出单位的是米/秒、 牛顿.故选B、C. 答案 (1)ADEHI (2)EHI (3)BC (4)FJ BC 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —07— 14.解析 由GMm R2 =mg得M=gR 2 G , ρ= M V= gR2 G 4 3πR 3 = 3g4πGR 所以R= 3g4πGρ ,因R星 R地 = g星 g地 =4 则 M星 = g星 R2星 G = 4g地 ·(4R地)2 G = 64g地 R2地 G =64M地 . 答案 64 15.解析 不计地球自转的影响,物体受到的重力 等于物体受到的万有引力.设地球质量为 M,物 体质量为m,则 在地面:mg=GMmR2 在h高处:mg'=G Mm(R+h)2 解得:g' g= R2 (R+h)2 . 答案 R 2 (R+h)2 专题六 机械能及守恒定律、能源 1.D 做功的条件:力和物体在力的方向上发生位 移,Ⅰ中他对哑铃做正功,Ⅱ中他对哑铃不做功, 故ABC错误,D正确. 2.D 重力做功与路径无关,只跟重力大小和竖直 方向 上 的 位 移 有 关,Wat =mglsin30°,故 D 正确. 3.D 功率是描述力做功快慢的物理量,与做功多 少无关;而P=Wt 求的是平均功率;当只有功率 一定时,牵引力与运动速率成反比.故D正确. 4.B 到达底端时速度方向与重力方向的夹角是 (90°-θ),所以根据公式P=Fvcosθ=mgvsinθ, 故B正确. 5.C 由动能的定义式:Ek= 1 2mv 2=12×3×8 2J =96J,所以C正确. 6.D 骑自行车上坡前用力蹬几下,这样就是对自 行车多做点功以增加自行车的动能,使自行车可 以到达坡的顶端,故D正确. 7.B 对物体做的功是使物体有初动能抛出,由动 能定理:W=Ek= 1 2mv 2=50J.故B正确. 8.D 下滑过程中重力做正功,重力势能减小,动 能增加.故D正确. 9.B 机械能守恒的条件是:只有系统内的重力或 系统内的弹簧弹力对物体做功,系统可以受外力 作用,但外力不做功,或外力所做功的代数和为 零.对于弹力做功,一定要伴随着弹性势能和动 能及重力势能之间的转化,选项 A中,弹力对 物体做功,但没有弹性势能参与转化,机械能不 守恒;选项B中,竖直上抛的物体,只受重力作 用,机械能守恒,选项C中,物体除受重力作用外 还受斜面支持力作用,但支持力不做功,机械能 守恒;选 项 D与 A 一 样 是 错 误 的,故 B正 确, ACD错误. 10.B 重力对小球做正功,重力势能减小,故A错 误,B正确;小球受弹力向上,位移向下,所以弹 力对小球做负功,弹簧被压缩,弹性势能增大. 故CD错误. 11.D 设阳台离地面高度为h,根据动能定理得: Ek- 1 2mv 2 0=mgh,初速度相同,高度相同,所 以落地动能相同,故ABC错误,D正确. 12.D 根据机械能守恒定律,任意一点的机械能 等于开始时的机械能.故D正确. 13.解析 (1)打点计时器在打出B 点时重锤下落 的高度hB=19.40cm,下落的速度为 vB = AC 2T = (23.45-15.70)×10-2 2×0.02 m /s=1.94 m/s; (2)根 据 mgh=12mv 2,需 验 证 的 关 系 式 为: gh=12v 2. 答案 (1)19.40(19.38~19.42均可) 1.94 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 —17—