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学年高中物理必修第二册（人教版2019）

6,在利用保侧器探测石由的过程中，君到空腔或者其他物爱时，引力金发生变 阶段检测三万有引力与宇宙航行 化·引起该区城重力如速度的大小和方购爱生脱小的变亿，以此来探寻石油 区域的位置。篇化根里知房所层，一个数量均匀分布的半径为只的球体利 (叶间，1分仲分挂，100分) 球外质点P的万有引力为F,如果在球体中央挖去半径为：的一邵分球体， 一，单选题本恩共7小驱，每图4分，共计2然分) 且，一，则鲸球体剩余福分对暖点P的万有引力变为 L,关于万有引力定律的发我及应用，下列说法中正确的是 八，开普精通过研究第容的现测数最，爱现了行是运行三大定谁，使万有引力定律的发现成为 B号 e世 片 可能 队牛颜所量的“月趋检验“日的是检险太附行最引力规律同样适用于地月系能 7。已经从官闲革业0年并射样中国航天事业的常帮领看团队于24年年月9日成功发针了一属 二，牛颗发现万有引方定律，并鸢用其测出了地球的盾最因面鼓骨灯称量地球质量的人” 本是同梦卫星Q,P为地球同多卫星，P、Q均量匀电网周运动。已年木星的自转周期为丁，，地 .万有引力定律的发风具有极長伟大的意义，天王星的爱现就是其运用的成果 球自转国期为T:,木是爱量为地球质最象俏，设Q与术是中心的连线在单位时间内扫过的面积 2.潮汐埃象主要是受月博对地球的万有引力影响产生的，如图所示为抱绿和月球的留位置图， 期下列说祛中正魂的是 5。P与肆中6的注钱在单枪时间内扫过的直积为5，字为 人T e 臣 二，多选题〔本题共3小题，每题6分，共计18分，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，错速的 八D点两月球较近，耳博对地表水的万有引力轻大，形成高滑 得0分) 玉A友和C友度不基高清又不是低湘 从随着科技的发履，在距地面不同高度的太空已经有了许多的飞行器。如图所 C,B点离月球较远，月球对地表水的万有引力校小，形成低酒 示，卫是A是2四23华10月24日我同功发财的圈感三十九号正是，卫星B D,B点离月球较远，月蛙对抢表水的万有引力较小，不是以提供其所需离心力，四而形成氐需 3.如图所示，点L,和点上，称为地月连驾上的拉格明目点，在拉格明日点处 是地球同步卫星，它们均数孩慨周运动，卫量P是地球漆道上还未发射的卫 韵物体在地球与月球的其同作用下，可与月移具步烧地球传动。中国挥月 星。已如地球自转周别为4，下列说法正绳的是 工程中的“钙析号“中推卫是是黄界上首氧诺行于地月枚格明日点L:的通 A卫展A,B,P的角速度大小关采为>w一w, 信卫星，已知姓球盾量是月球疑量的】倍，虑月球心鹿离的为上：点与月 地球 球球心花肉的6停，蝶地球对鹤板号“中姓卫星的引力与月球对“桥号” B卫星A,B,P的线连度大小关系为>的-， 中第卫星的引力大小之比的为 C卫量B的向心加速度大于卫最P团地球一起自转的向心加速度 A智 D D,卫星A在12h内转过的帽心角是罚 9.2)23华2月10日，运在火星执行全球感杆学挥酒任券的~天日一号”火是环裤器，已量在大星 4上世纪70年代，前茅联在科拉半岛与画减的交界处进行了人类有史以来最 大现模的地茂挖品计站.当苏联人向地心挖强深度为山时，并底一个质量为 “上物调背年，已知火星与太甲的距离是电暖与太用距离的1，倍，火星半径是地球半径的亏 m的小球与地球之间的万有引力为F,已知质量分布均匀的球壳对壳内物传 的引力为零，面量分布均匀的跑球的羊径为R,瓯量为，万有外力童量为 火足项量是地球暖量的行，火星与地球均视为质量均匀的球体，它们的公转物道近战为圆物道： G,刚下大小多于 是m GiMm(R GiMwR 下列说法正确的是 A.(R-4) R C.R-d A,“天问一号”的发财速度小于趋球的第二牢宙孩度 面，下表是有关地球的一民信息，根据万有引力增量G和表中的信息无达估算的物理量是( 结果序号 我“天间一号“省陆器在火显上受到的重力大小约为在地球上受到霞力大小的后 装硅事格的为 难表直力加地度 地域万纳求星的 装付会转一年 且地率肉大竹是 年明m 的为三.Bm/: 明朝价转： 的5其 1.6×1kn 心大是的第一字南这度约为地球第一字省这度的号 A地球的质量 且地球的平均密度 C,太目的平均密度 D.太用对地球的吸引力 D火帮会转的如速度大小的为®球公转加速度大小的号 阶段检测三万有引为为字常机行 1山，太阳系各行星儿乎在同一水平育内沿同一方向绕太用数图周运动。当地球给好适行至某胞外 13,侣分)某恒屋的两颗行星P.Q在同轨道平直沿列…方向绕恒星做匀速鼠周运动：行显Q的 行星和太闭之间，且三者儿手特成一条直视时，天文学移为“行是冲日”。七京时判22年9 轨道率径为行星P的轨道半径的4倍 月27目，我们迎来了一欢特测的木星冲目。这次冲日时，木星正好运行型匠日点用近，这意味 )求P.Q5行星的运行观期之此 着木星距商地球更近，看越来也更大，更亮。已知地慧和各地外行星绕太阳运动的轨道半径如 下表所示。地球公装轨通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)若某时刻两行星和恒星正好在一条直提上，求两行星辉次与恒星在一条直线上所需的最小 时阿与P行星周期的比植。 U一1天文单位。根据以上信总分析下列选项，其中说法正确的是 行丛唯球失望本星生相天王量内王显 轨通半径&/AU1s1.年五.公.G19 3 A.各地外行星中火星受太用写力最大 弘木星公转思期超过11年 汇，各地外行星中海王星两次冲甘的时间间隔疑长 D.2的23年会秀次出现木星冲日现象 14.14分)万有引力定律是牛幅基于正的引力质量面提也素的定律。有人根影对际性，类比认为 这择题答驱但 存在叠硬量的物体，这些物体的质量为鱼，单位仍是k某，负质量与正质量的物体之间存在“尼 力”，斥力大小的计草式仍然离足牛顿的万有引力公式。现在有一个正三角息AC,在三个顶 塑号 点A.甚，C处风定有三个质点，质量分别为w,m::▣：可衡是正质量或负质量》，将正质量的 苦案 威点M放在举可中的某处，它将受到官面三个质点的作用力，测量N在AB中点P和C中要 点Q背处所受的合力方向，親到平行反向的结果，如周所示，求： 三，非选择”《本共5小题，共计4分) 1)三个点分别是正爱量还最负质量，说用理由： 1L.《后分)1》一部机器山电动机带动，机器上的皮靠轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍，皮带与 两轮之何不爱生滑对。已知机器皮管轮上A点到转轴的师南为轮半径的一车，明A点的 (2)网，、裤，比值的论对直 《绿圆三位有效散字) 例心知逸度大小a。与电清航皮带轮边操上点的向心加连度大小“之比为 (2~但利略”木甲探测器历经6年到达木星，此后在时闻内溪本是运行N圈。设这N圈都 是瓷木甲在民一个围风上运行的，其品行违率为世，探酒器上的阻相线拍摄整个木扇时的哭 角为，如图传示，刚木早探测器在上连圆形物面上运行时的轨道半径， ,木某 的第一学布逸度一 5.18分)图所示，娇量分刷为M和m的两个早球A和以均视为质点》在它们之间的引力作 麦 用下都绕)点做匀速图周运动.星球入和日之间的距离为L。已扫星球A,B和)三点所绳 共线，A和B分别在O点的两侧，引力常量为G。 (1)求星球A的周则T: (2)求是球B的线速皮大小： 1《9分)在某星球表面，字航员利用如图质示装置测量球表面的重力速虚，铁果台 (3)在地月裂统中，若复略式桂星球的影响，可以将月球相抛感看成上述星球A和B,月球烧式 收在水半台自上，上德尚定电患铁M,接通电题铁M的开关所能眼住小域，电磁 轨道中心运行的周期记为丁，但在处理近触问题时常骨认为月球是绕地心敏网写运动 铁正下方安装→个拉置可上下调节的光电门A。实验中湖尚小球的直径为d、小 的，这样草得的运行周期为丁。已知电球和月球的质量分别为m■=香×10g,m。=7× 球球心与先电门中心的高度是为k,斯开开关，小球自由下落，记录小装通过老电 门的挡光时间，调整允电门位置.得出多组音【数据 =,求系。错果保卧三位有装数字 《11实骑中，小球经过光电门时的辑时速度大小v= 《用给定的将理量符 号表示) (2)室玲中，多次实险得到多组本，数那后，数据处理时立给裤 【选缅h”一-”或 +B 表”撞，得出的周撞斜率为意.喇该星球表的重力加速度后一 (用A表示)。 《3》星球表直的重力缸速度已在第(2)问中测出，若字航鼻测得流星球的半臣为代，已知引力霸 量为G,则该星球的爱量M一（用G及d、表表示） 明风测物理必修第二彩) 。2410,CD解析：火星轨道探测器和火星延视器需要静既地球的 桌缚，成为火星的一颗卫星，则发射速度应大于第二宇亩速 (②)在地球表画有GMm R =mg 度且小于第三宇宙速度，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 r 解得￡=3600。 可得=N GM Mammg (3)在地球表面有GR。 地 选CD Mn生=：g 在月球表面有GR 11,BC解析：卫星在P,点变轨是由低轨道到高轨道，可知，卫 星在P在交轨时需加速，故A错误： 结合上连解得-号 根据万有引力定律有F,=GM” 阶段检测三万有引力与宇宙航行 ra? 1,A解析：开普粉通过研究第谷的观测数据，发现了行足运 可加，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： 所做的”月地检验”目的是检验重力与地球对月球的引力是 卫星在Q点变轨是由高轨道到低轨道，可知，卫星在Q,点 同种性质的力，B错溪：牛顿发现万有引力定律，卡文迪什通 变轨时需减速，故C正确； 过担秤实验测出万有引力常量后，运用万有引力测出了地球 卫星在工作轨道上绕月飞行过程中，由月球的万有引力挺 供圆周运动的向心力，别有G R+=n红(R+的 的质量因而被誉为“称量地球质量的人”，C错误：万有引力 Mnm 定律的发现具有极其伟大的意义，海王星和冥王星的发现就 是其运用的成果，D错误。故选A。 解得M,=rR十h 一，故D错误。故选BC 2,A解析：D点离月球皎近，月球对地表水的万有引力较大 GT 形成高潮，A正确：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)9.4×102 的力，但也有语径向分力，所以形成低潮，B错误：B点寄月 解析：(1)领闪题相的频闪领率为 球较远，月球对地表水的万有引力较小，不足以提供其所需 2.5 向心力，形成高潮，C、D错误。故选A。 21.00-0而Hz5H】 (②)频闪照相机的频闪两期为T=二=} 3.B解析：由万有引力定律F=G加“及题设条件可知所求 了=5=0,2s GMm GMm 81 两个引力的大小之比约为 根据△y=gT可得g=6,25m/s (6L+L) L (3)根据第一宇宙速度的计算公式有v=√R=2500m/s 选B. 4,B解析：等地球分为半径为.(R一d)的球和厚度为d球壳两 (4)根据万有引力与重力的关系有1 =Mg 廊分，球壳对小球的引力为零 解得M=9.4X10产kg. 则F等于率径为(R一d)的球对小球的引力，有F-R一 Gimnm 13.1)2,lane（2)2Rane (3)AN 2Rvtan a 设半径为(R一d)球的质量为m1,由密度公式得m=V= Gt 解析：(1)小石块做平抛运动，水平方向有x=v1 些直方向有y=宁 ,m1(R一d) 所以M R 银据儿何关系有n。=兰 解得，F的大小为F_GMm(R-d山 R 联主解得月球表面的重力加速度为 B正确，A、CD错误。故选B。 g-2vstan a 5.C解析：对地球近地卫星有G= 4R R=mT Min (2)根据万有引力与重力的关系有G R =m尽 解得M=容R GT 2R'va tan a 解得月球的质量为M 浅者根据G1.m R =m界， (3)根描万有引力提熊句心力有G?=m《 解得M。=g G 由以上数据可解得地球的质量，A正确： 解得月球的第一宇宙址度为一√ 2Rv tan a M 由密度公式p=V可样p= 3xR GT 4 14.(1)y8厘 2 2360(号 由以上数据可解得地球的平均密度，B正确： 解析：(1)地球的第一宇宙速度等于近地卫星的环绕逸度， 到有6受觉 太阳对地球的吸引力F=G MM-MT rr地 4r是 月球的第一字宙速度等于近月卫星的环绕速度，则有 可得太阳的废量为M一GT2 由于不知道太相的半径，则不能求出太相的密度，C错误： 解得”=短 由以上数据能够估算太阳对地球的吸引力为F_GMM D正确。故选C ·57 答案全解全析 6,C解析：设质点与原球体球心相距1，万有引力为F,则 GM 所以公转加速度 Gp·3R'm F= 12 则火星公转的加建度约为地球公转加建度的日，故D错误。 在球体中央挖去丰径为？的一部分球休后，质，点与原球体剩 故选BC 余部分之间的万有引力 10,BD解析：各地外行是质量未知，故不能判定各行星所受 3π8)m Gp. 3xR'm 引力大小，A错误： F,= 8 &F R 由开普勒第三定律可得T。=（ T4=11.86年，B 故速C 正确， 7.C解析：对Q有 M本4π R, T 对P有GM= R:.Sp= πR 设两次冲日的时间间码为1，则六一子 T T T年越大，别1越小，由开普勒第三定律知海王星周期最大， 8.AC解析：对于卫星A,B,振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网间隔为 R。 GM T= 5.25.2年= 解得一入， T。一T R,-一R I T. 5.2√5.2-1 由题因可知ra<r 1,1年，D正确。故速BD 所以@A>园 对于卫星P,B,由于一起转动，可知m相等，则卫星A,B,P 11.11:6(2)2元N 的角速度大小美系为仙>一仙r,故A正确： sin 2 由万有到力提供句心力：剥6=m子 解析：(1》因电动机和桃器由柯一皮带连接，所以它们边缘 线速度大小相等，设电动机半径为「，角速度为细1，机器皮 GM 带轮半径为r1,角速度为m:,由题意知r,=3r1 解将=√r 银满v=r仙 因为rA<「n 解得r1m,=r 所以A> 平r101=3r: 对于卫是P,B,wn=wrrn>rr 所以m:细：=3：1 所以B>p 因A与皮带边缘同抽转动，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A>Um>p,故B 错误： 与半径成正比，根据a=w得aA=立： 卫星B和卫星P同轴转动，角速度相等，根搭口，=m'r 两轮边蠔的线递度大小相等，根据a=r1细： 可知，卫星B的向心加速度大于卫星P随地球自转的向心加 1 速度，故C正确： 地球同步卫星B在12h内转动的留心角为0=2×2=开 ,12 得巴 ri=6 因为r<r (2)设木星探测器在题述圈形轨道运行时，轨道丰径为「， 所以细A>出1 2π 则卫星A转动的更快，圆心角大于，故D错误。故选AC。 由=T 9,C解析：“天问一号“要花离地球引力，则发射速度要大于 地球的第二宇宙追度，故A错误： 可得r一2示 vT 当不考虑自转因素时，在星球表面的物体，孤据万有引力等 于桂力有6管-服 由题意可如T=日 联立解得品 探测需在圈形轨近上运行时，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 6-w 的子北B王确： GM 设木里的第一宇宙速度为U,有Gm RF=m' 第一宇宙速度一√ 则火星的第一学宙建度约为地球第一学宙速度的巴三 联立解得：="√ M,R_巨，故C正确： 由九何关系可知R=rsin2 3 解得= 被据牛顿第二定律有G M Ms =M ea 周周测物理必修第二册RJ ·58· 12.(1)4 (3)R 2kG 解得r=M十m 解析：()根搭光电门测建原理可知=已 M 作=M十 (②)根据运劲学公式有有=二=栏 L 2g 2gt 解得T=2r√GM+m)” 丝标处理时应绘制子用像，图像斜车长一 πr 2g (2)对B有u=T d 可得g一 G 解得v=M√M+m)L. (3)对斌星球表西质量为m的物体，有G R =形g 可得M=Rd'R （3)将地月系统看成双星系统，由1)得T=2√Gm十m G 2&G 常含认为月球统地心斑国两运动，有G”0-m, 4π L L 解析，(1)由万有引力提供向心力得Gm-4红mr,别 解得T:=2√Gm元 79 =1.01 Ar 别=m十mA=6×10十7X10 6×10 T-AGM 周测10功与功率机车启动的两种方式 1.C解析：物体随佩钟的传送带向上一起匀速运动的过程中， 传送带对物体的静摩擦力微正功，A错误。骋物体轻放在水 平匀造运动的传送带上微加违运动时，传送带对物体的滑动 (2)设两行星与板星再次在一条直线上的最短时间为t,分 ?擦力微正功，B错误。由A、B选项的解析可知，静摩慕力 2亚不 和滑动摩擦力都可能做正功，C正确。物体在静摩擦力作用 下随水平圆盘做匀选圆周运动时，圈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：物体港粗栽的静止钟面下滑时，物体对针面的滑动摩 星周期的比值为k,则 擦力对针面不做功，国北静摩擦力和滑动摩擦力都可以不发 【k 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 联主以上方程可以得到=了· N,根据牛顿第三定律可知，电稀对人的支持力为550N,根 14.(1)见解析(2)2.37 据牛顿第二定律有N一川g=,可知，加违度方向向上，电 解析：(1DM在AB中点P受到的合力指向C点，可知A,B 稀可能向下减追，故A错误：如果电稀向下减违，别支持力 处两质点对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，支持力做负功，故B错误：根据A选项分 B处两质点一定同时为正质量或负质量，C,点处质点一定 析可知，合力不为零，故C情误：小孩对电梯的压力与电稀对 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王确。故 又C点处黄点对M为引力，别A,B处两质点对M一定为 选D 引力，则A、B处两质点也均为正质量。 3.C解析：对物体进行受力分析可知，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 违直线运动，故在水平方向上由牛颜第二定律可得 0,根搭对称性可知m1=m: Fcos37°=ma 设正三角形ABC的边长为L,M在BC中点Q时，A处质 解得a=8tm/s2 4GMm 设1$木物体的建度为，，则由匀变速直线运动规律可得 点对M的引力为F,=G 2 3L 1=at1=8m/s,故A错误： 设2$术物体的递度为：，则由匀变速直线运动规律可得 B,C处两货点对M的合力为 2=at:=16m/s Fa=G -G Mm =G M(m,一m） 故由动能定理可得，经过2s力F微功为W= 2mw2= (】 128J,故B错误： 4GM(m1一m,） 2s末力F的功率为P=Fuc0s37°=128W,故C正确： L 前2s力F的平均功牵为下=”=128 2 W=64W,故D错 根据元何关系可得1an30=F司 误。故遂C。 4,B解析：功是标童，用两个力F1,F:拉弹簧的另一端至O 3十√/3 联立解得 2.37 点，光过程F,,F:分刷微了3J,4J的功：换用另一个力F 2 仍使弹费重复上述过程，则力F做的功等于F:、F:做的总 15.02a√G+m.2MVtn L G (3)1.01 功，所以We=W1十W=3J十4J=7J。故选B。 5.D解析：滑动降擦力F1=mg=20N 解析：(1)由题意知A和B有相同的角速度和两期，设A,B 当护力大于摩擦力时，物体微加速运动，当推力小于摩擦力 的运行丰径分别为，则对A有G肥-M红 时，物体微减速运动，又摩擦力大小恒定，故该物体在0一 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-一 4π2 由题图乙可知，静力大小一直减小，当推力大小等于摩擦力 时，物体速度达到最大，北后物休速度减小，则推力的功率也 rA十rn=L 减小，故B错误： ·59 答案全解全析