周测9宇宙航行、卫星的发射与变轨、相对论时空观与牛顿力学的局限性- 【蓝海启航·启航金卷周周测】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

8.D解析：根据万有引力定律，对避图乙所示的模型有 地球表面的重力加速度与火星表面的重力加遮度之比为 GM G g地 R GMM =?+p2,故D正精。故速CD 可得T'=4√ r 对题国丙所示的模型有√3G 3R)m 12.(1)N·m/kg2微量放大法(2)BC 3R 解析：)根搭万有引力公式F-Gm,m 整理得G r 可得T=2xVGm Fr ,根据量钢法则，得引力常量的单位为N·m/kg2。 则有T'1T”=2·5,故A错误： 月1月 卡文迪什测量引力常量使用的扭秤装置，入特光线不变，当 角速度之比等于周期的反比，题图乙中环绕天体的周期比期 入射角改变时，将扭拜转动的高度通过反射光线在屏上无 图两中的大，故题图乙中环绕天体的角趁度比题图两中的 班移动显示出来，采用的藏量放大法。 小，故B错误： (2)当增大石英丝的直径时，会导致石英丝不客易转动，对 根据万有引力定律，对题图甲所示的模型有G Mm mwR “藏小量放大”没有作用，故A辑误： 为了测量石英性极微小的扭转角，谊实险装置中采用使“藏 CM 解得m一√ 小量放大”。利用平面镜对光线的反射，来体现微小形变 的，当增大到度尺与平而镜的斑离时，转动的角度更明显， 对随图丙所示的桃型有3Gm (W3R)ma'“R 故B、C正确： 当减小T形架横梁的长度时，会导致石英丝不容易转动，对 √3G “藏小量放大”没有作用，故D错溪。故选C。 解得m'=√3R 由于M之m,则题图甲中m的角遂度大于薄图丙中m的角 1a02m2品 解析：(1)设小球竖直上抛的初造度为，则 递度，故C错误： 题图乙、丙中环绕天体的轨道羊径相同，线速度之比为周期 =1=g'X51 的反比，故线连度之比为V3:2,故D正确。故选D。 9.AB解析：若考®地球自转的影响，万有引力的一个分力等 可得孩星球表面册近的重力加建度为g'=方g=2m/g。 于重力，另一个分力提供向心力，坟A错误，符合题意：若考 (2)设小球的质量为m,根据万有引力与重力的关系有 虑地自转的影响，同一物体在地球两极受到的重力等于物 体受到的万有引力，在赤道上，万有引力的一个分力等于重 G山w R是了mg 力，另一个分力提供向心力，即同一物体在地球两极受到的 重力最大，在赤道受到的重力最小，故B错漠，符合随意：根 GM =用g 据上述，故C正确，不符合题意：由牛顿第三定律可知，人对 该星球的质量与地球质量之比为 地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，始终大 小相等，方向相反，故D正确，不符合题意。故速AB。 Mx M.=gR生 111 10,C解析：设天玩星的质量为m1,运动半径为「1，周国一 颗伴星的质量为m:,运动半径为「2，则r1十r:=L 14.(1)4 Ax r 则伴星遮动的轨道半径小于1，根据Gm GT (3)r（T) A元 L 解析：(1)探测器在圆轨道1上运动时，万有引力提供向心 m1创r=m细T 为，有GMm ()得到M-是 可得=N G(n1十m:) √广，选项Λ镂误，B正确： GM GTE (2)在月球的表面，万有引力等于重力，即G RT-mg 日为 =w r=wt GM 吧- 化随得到R= 整理得到R 4πr 可得天玩星和伴星的线地度大小之和为 GM r (R+h) 1十=√L (3)根据开普勒第三定律得到 T 亚二上 天现星与停星绕O点运动的线递度大小之比等于它们的 质量倒敛之比，选项C正确，D错误。故选BC 化满到=- 4πr2 11.CD解析：“天问一号”在“绕”的过程中，受到了火星的万 有引力作用，并不处于平衡欢态，故A错误： 周测9宇宙航行 卫星的发射与变轨 ”天问一普”在“落”的最后阶段，发动机提供了反向的推力 相对论时空观与牛顿力学的局限性 使其减速，最终平稳降落，所以并不是始终处于失重状态， 故B错误： 地球质量与火星质量之比为 L,B解析：由相对论质量公式m :可知 πr -() M GT 物体的质量随遠度的增大而增大，故B正确，A、C错误：背物 Mrr ()广×（会）=gp,故正确： 体的递动速度接近光追时，质量趁于无跟大，故D错误。故 GT 选B. ·55· 答案全解全析 2.D解析：因为11.2km/s是第二宇宙速度，是静脱地球引力 束缚的最小建度，由题意可知，夸父一号并未聪离地球，仍靠 7,C解析：由第一宇宙连度意义可知G Mm mv R R 地琼引力提供向心力，所以发射追度不会大于11,2km/s, GM 故A错误： 解得第一字宙逸度为即一√ 第一宇宙速度7.9km/s是饶地运行卫星的最大速度，夸父 4 一号的运行魂度小于7.9km/s,故B错误： 又M=pV=p·3R 向心力是效果力，是夸父一号所受力的合力，故C错误： 由题盘可知=反v 振锯GMm 且对于黑洞有功= g=m子，可知T=2x√CW 3c 3×10m.故 同步卫星的轨道高度约为36000千来，夸父一号的轨道半 联立可得该黑洞半径最小为R=√8G 径小于地球同步卫星的轨道半径，夸父一号的周期比地琼同 达C. 步卫星的周期小，故D正确。故远D 3,B解析：依随意，设地球质量为M,丰径为R,空间站组合 8.D解析：由题意知，火黑表面的知连度为g=2到 体质量为m,根据万有引力提供向心力，有 设火星的质量为M,火星表面质量为m的物体受到的万有 -F-6学-m(停可得M-部 引力等于物依的童力，故GM=mg R 由于空间站组合体的质童朱知，所以无法计算空间站组合休 联立解得M=2R 所受的向心力，故A不符合题意，B符合题意： G 若用T,则应用描周轨道的幸长抽，不应用R代入公式，故A 根据地球表面上的物体所受万有引力近似等于重力及第一 字宙这度定义，可得 错误： M R mg=m R,可得地球率径R= T E ,地球的 粮据密度的计算公式P一 3R 3va 解得p2GR故B错提： 根据r=R十h,可得空间站离地面的高度方=r一R=F 第一字宙选度为=√gK=√ 2下，故C错误： 2m四 T√g·故C,D不符合题感，故进B, 设质量为m,的卫星绕火星表面微句速司周运动的周期为 .A解析：根据G=m可 T:由万有引力视候有这力有-m T 又G R 保特兴一兴 在火星表而物体受到的万有引力等于物体的重力，故 联立解得空网站运行连度。-R任 GMi R =m1日 因此这段时间空间站运动的路程为s=:入 。故选A 设远火点B到火星中心()的距离为b,则由开普粉第三定律 (a+6, 5.C解析：根搭GMm-= v 2 可得 T 7T Mmta G R 解得6=2 UR Tr 一4，故D正确。故选D 21π gR 可得=入√ C解析：由星球质量M-Q·号R 种舟十七号载人飞婚在轨道I上的轨道半径大于R,线追 可知，接行星与地球的成童之比约为4913：1000，A错误： 度小于√R,故A错误： 款错GM 在月一位置引力大小相同，根据4-G可知加造度相同，故 R=m尺 B错误： 卫星由低轨道变轨到更高的轨道时需加逸，则种身十七号载 因此该行望与地球的第一宇宙速度之比等于半径之比，为 人飞船在P点经，点火加速才能从轨道Ⅱ进入轨道【，故C 17：10,B正确： 正确： Mm AzmdR 根据mg=G R 3 对接空间站需要先减速败句心运动降低轨道，再加速做商心 运动选行对接，放D错误，故选C, 可得星球表面的重力加造度g=·R 6,D解析：在地球表面，由万有引力近似等于重力得 国此该行星表面与地球表面的重力加速度之比等于半径之 GMn'g 比，约为17110，C玉确： 设中国空间站的轨道半径为？，由万有引力提供向心力得 R 3元 r 得T=√ 中国空间站的运行速率为v=于r一 2ngR 周此孩行星的近地卫星与地球的近地卫星周期之比为1： 。故速D 1,D错误，故逃BC 周周测物理必修第二册R) ·56· 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· 答案全解全析周测9 宇宙航行 卫星的发射与变轨 相对论 5.据中国载人航天工程办公室清息,神舟十七号载人飞船人轨后,于北京时间道! 时空观与牛顿力学的局限性 20年10用日7时书分:段功对接于空画站天和心舱前间座口:整个效 接过程历时约6.5小时,空候站的运行轨道可近看作园形轨通1,固轨话 (时闻,60钟 挂100分) IlI为神舟士七号载人飞铅与空展站对接前的区行轨顶,已短酸球半径为R,两驰 一、单选题(本题共8小题:每题5分,共计40分 道相引于P点,地球表而重力加速贯大小为:下列说法正确的 罔1.根据相对论理论,有关物体的质量与速度的关系的说法,正确的是 A.神舟十七号载人飞鹅在教道1上的线这度大小为/:R A.物体的及量与物体的运动这度无关 B.神舟十七号载人飞船在轨道1上P点的加速度小于在轨道lI|上P点的加速度 B. 物体的质量陪物体的运动遮度增大酒增大 C.神舟十七号载人飞整在P点经点夫加速才距从道进入缺道I C.物体的座量所物体的运动准度陪大而减士 D.当物体的运动速度接近速时,质量趋干等 B.缺道1上的神舟士上号载人铅想与前方的空间结对接,只等要没运动方内把遍可 2.夸父一号卫星全称先选夫基大阻天文白(A50一S).是我国首题综合性大阳探测专用卫星,子 6.2023年10月20日,神舟十七号航天员乘组顺利选壮中回立间站,与神舟十六号航天员柔细& 2022年10月B日在酒泉成功发射,已知夸父一号绕独球做匀速展固运动,运行在距地面高度 功会师,若地球的半径为R,地球表面的重力加速度为&,中国空间结的运行隅期为7,引力常 1。 的为720k一的大阳同步最昏轨道上(即1屋陶地球间步浇太阳运动,且不受地球自转的影响面 量为G.氢略地球弱自转及阻力作用,剩中国空闾站的运行速率为 盘 又选地球运动所处的轨道),加图所示,则下列说法正确的是 ) 2 1 7.皆输的字宙中有看无数的角天体,当宇宙中的天体的质量和密度大祖一定程度就可以形成用 朋.祸万有引力知识可得出在思漏表死,物体的遇逸建度等于允魂,已知天表歪的追逸 A.夸分一号发射建度大于11?m. 度,和其第一字宙遍度v.的关系为.-2,引力量G-.67×10m/·s:速。” B.夺父一号烧勉球的运行遮度大于7.9m/ 3×10”m/8.若某黑测的密度约为2×10”kgm,试姑算该黑漏半径是小为 C.夸父一号受列地球引力,太附引为向心力的作用 B5X10n C.310m A.3110m D5X10m D.夸交一号的唱期比地球到步卫星的周期小 8.20!年2用,执行我国火星探源任各的“无问一号”探测易在成功实 3.223年5月30日,神舟十六号载人飞3铅盛奖海黑,朱杨往,挂海周三名敏天员发 地三次近火制动后进人运行隅期为7的刚形停泊道(如图图 ō 财舟空,并已人慰空间站组合体,与神舟士五号候天员在大空成功会师,假设空间 组合体浇地球量匀遍展揭运动,其运对间期为T,轨道半径为,.引力常量为G.趋球 示).近火点A到火中心0的距离为,已夫星的半径为R,在 表面的重力加流度为.仅由以上数探无法计茸出的物理量量 火上以u.的离度坚直上整物体,经过:时问后物体到原处,已 A.地球的量 B.空间陪合体所受的向心力 知引力常量为G,复略火量自转,以下设法正确的是 C.地球的第一字宙速度 D.空0站离高度 4.2023年11月27日20时0分,概形要好者成功拍概到中回空间站凌月 (空间站从图中。点沿线到方点)的绝面,整个“凌用”过程持读时间为 B.火的密f 1-0.58.将空问站绕地球的运动看作书枝为7的匀速罔同运动,已地球 c.大星的第一字度度为、二 丰径为R,地球表斑过的重力加速度为i。在整个”凌月”过程中空间站运动 的路程% _ 1_ _ D.远头点B到火星中心0眶离为? .7 一→ .t: 现画5,字 卫呈的发酣与受勃 相弦论时变湿与生极学的局照性 二、多选题(本题共3小题,每题5分,共计18分,全部选对的得6分,选对不全的得)分,选的 朝闪琶相机的期闪题亭为 H. 得0分) (2)该球表面重力加速改为 m/: 9.CoRT一7行是与其主幅是相距大近,面对主桓呈的一面温度可达2000C,对主短的一 (3)若该星球半径为R-1000km,则该星球第一字宙遍度为 m/: 面温度至一200C.已知该行是的半径约为地球丰径的1.7倍,该行呈的密度与地球密度近 (40)该星球的庭量大约是 kg。(保两位有效数字) 相等,卿 ) 13.(14分)我国计划在2030年前后完成载人登月计好,若字航员登月后站在一斜坡上,从P点沿 A.该行里与地球的败量之比约为1000!4D13 本平方向以初珠度v.抛出一小石块,测得小球经时间i落到坡另一点Q上,斜较的领角为 B. 该行里与地球的期一字字速度之比约为17+10 n.已如月球的率轻为R,引力常量为G.求。 C.该行早表面与地球去死的重力速度之比约为17.10 (1)H球表面的啄力加速度g) B.该行呈的近地卫是与地球的近地卫周期之比约为17!10 (②)月球量M. 10.2020年我国选行了第一次火星择离,向火发射轨道探测器和火范视,已如火的质是 (3)月球的第一由建度v. 均为地球质量的:火_的半径均为驰球享径的下列关于火星探测器的诞法中正确的是 ) A.发慰速度只要大干第一字宙流度可 B.发财速度只有这密三字宙准度才可以 C.发射速度应大干第二字宙遮度且小于第三字宙速度 11.探月卫的发射过程可简化如图;首先进入绕烛球运行的 接泊轨贞,在该轨道的P处,送过准,进入转移热道:在 指 到达月球附近的Q点时,再次变速,卫星被月球引力停在 14.(18分)已知地球死量M。约为月球质量M;的8情,地球率径R。约为月球半径R。的4 格,月球绕地球公转的轨道半径?约为地球半径R。的60话,设地球表面的自由落体加速度 后成为环月卫星,最终在死月球表面高度为^的工作轨造 上月飞行/视为用运动),卫在工作轨道上的运行间 为.月球绕地球公转的向心加速度为u山.月球表面的自由落体加速度为i.忽略地球和月球 的自轼。求: 1。 期为了,已知月球率径为R,引力常量为G,卫呈绕月飞行时忽略月球以外天体的影响,啊 (1)地球的第一字宙速度:与月球的第一字宙建度,之比; ) (2)地球表面的白由落体加速度g与月球地球公转的荫心加速度a的大小之比! A. 卫在P点软时需减违 8.至里分例在转称轨造与停泊轨道上经过P&时,变到地球的互有引力相目 (3)地球表面的自出落体加魂度g与月球表面的自出落体加魂度g。的大小之比. C. 甘在Q点变时减速 选择题答题栏 三、非选择题(本题共3小题,共计42分) 11.(10分)字航员登陆某星做了一个平抛运动实验,并用顿闪阿相机记录小球 擞平抛运动的部分轨迹,且已知平抛相速度为2.5m/。,将相片故大到实际 ___ 大小后在水平方向和坚直方向建立平面直角坐标系,A.B.C为小球运动中 的3个连续的记录点,A、B和C点的坐标分别为(0.0)(0.50m,0.25m)和 (1.00m.75m).已知G-8.67×10N.m.期: 周图 物理 必修第三R .: