专题卷(五) 万有引力与天体运动-【鱼跃龙门卷】2025年高三物理二轮复习专题卷（江西专版）

4. 如图所示为天体运行中三个字审速度的示意用,其中有①② 72 2024一2025学年度高三二轮复习专题卷(五 条轨道,下开过法正确的是 因 物理·万有引力与天体运动 A. 轨①对应的速度是最大发射速度,最小环绕速度 (考试时同73分钟,满分100分) B若卫星的发时流度清足7.mv11.2m/s.1 将地球运动 C. 卫星在缺道②上位时间扫过的斑积等于在缺道②上单位 一、选择题;本题共10小题,共46分,在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目 _t17n} 要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要束,每小题6分,全部选对的得6分,选对归 时扫过的宜程 不全的得3分,有选错的得0分。带·题目为能力提升题,分值不计入总分。 1. 2024年10月30目,舟十九号载人飞帮发射升空并进入预定敬道,成功对接于空顾站天和 D. 卫基沿失道①运游,离大阳引力的束线 5. 为题利完成用球背的“境六号“探幅基与也球间的通信,活在 核心舱前墙目,核心舱组合体在清熟高度为入处,浇地球做匀迷因用污动,若核心整与 月拉格明日2.:点处定位某一卫星,该卫星可以在儿不消耗摇料 球中心的连线在单位时间内扫过的面积为5.,已短迫球半径为R,引力常量为G,下列说法 正确的是 情况下与月球同步绕堆球鼓勺速展运动,已知地球、月球球心间 A. 拉天员对核心舱静止时,所受合外为为零 的距离约为1:点与月球球心距离的6信,如图所示。则地球与月球质量的比植约为 A. C. 8 日 40 D. 2 C.核心舱处的重力加速度大小为(A) ,$ 6. 如图所示;A,B,C分别表示大阳,水星和地球,假设水屋积地球在目一平面内绕太阳做匀 圆展运动,水公转半径为r.地缘公转半格为R:此时AB与BC垂直。水星的公转周期为 D. 的度Gn(8十A)R T..地球的公转固期为T..大阳反量为M.引力常量为G.所有天体均可视为质点,不考虑其 他天体的影响,下开说法正确的是 2. 2024年11月4日,神舟十/号载人飞船在东风看陆场顺利看陆,这次大空远航,数天员们 带了一个叫数“小受控型生态生命模块”的装置及相关物品进人太空,其中的主要水生生命体 A. 从迫球上看,太阻和水星与现察者的颗睛连线所虎角度的正弦值最大为 是斑马鱼和金鱼落,实现了我国在外太空塔养备脏动物的首次突破,下列说法正确的 Br一(r: A. 空间站浇地飞行的角速度小干地球自转角遍度 B. 空候站烧地稳定飞行时,斑马鱼不受浮为作用 C.水星与地球公线遮度之比为R C. 空间站强地稳定飞行时,斑耳鱼受到的万有引力稻浮力平衡 D. 神舟十八号需要进入核心舱软道后,向后咳气加速才能遍上核心整 3. 中国航天科技集团预测师2045年,进出空间站都空阅站运输的方式将出现颜覆性变革,大空 T 电样有望实现,现般设已经建成了如图所示的太空电样,其将地球赤道上的因定基地,同步 7. 神舟十九号飞船发射后先运行在如图所示的圆轨道I上,空问站运行在暖轨道I上,要实 空间站和配重空间站通过超缓览绳连接在一起,使桥和滑现索空间站运送物责,阁中配重 对接,飞舱先在A点变轶到树罔孰道lI上,在B点刚好与空间站“天和”核心舱实现对接,已 空间站比回步空间站更高,太空电换正停在离地置亮R处的结点P修整,排祥用大阳能给 知轨道1、用的半径分别为r、7。则关于飞船在树轨道lI上的运动,下列说法正确的是 电注充,下路过正的是 A. 太空电样中的货物处于完全失重状态 A. 飞船从A运动到B,其与地心连线在单位时间内扫过的面积变小 B. 太空电一天内可直接利用大阳能充电的时候为12h .i B 飞从A运动引B,其机祭不断减小 C. 若从P桥和向外自由释效一个小物块,则小物块会 C. 飞静在A.B两点的线遍度大小之比为 一边引P点转动的方向向前运动一边落向地球 D. 若两空间站之间绳新裂,配重空问站将绕地球 D. 飞船在A.B两点的加速度大小之比为 凋运动,且断处为匿的远勉点 o 理B·题(五)第1页(共:页 地门辈 理B:考题(五]第:页(共8页 ·我国科碍人员利用“提测卫星”获取了某一星球的探测数喝,对该星球有了一定的认识,“探路 ·某同学非常拙当一名航天员,心中一直情慨着航天梦,设想教若干年后,登上号一星球,在该星 卫”在发射过程中,先绕地球做周远动,后变轨运动至该球轨道,绕星球做闹用运动 球表做一次单摆实验,已该星球率径为B,单摆摆长为L,实验时用累积法测了。次全 “探测卫”在两次医周运动中的周的二次方(T)与轨道字径的三次方(,)的关系图像如图 动的时间为;.不计阻力,引力常量为G.则下列说法正确的是 所示,其中P实线部分表示“探测卫”该星球运动的关系图像,Q实线那分表示”探测卫 A. 该同学的设想没法实现,因为离开执球后不能劳单渴实 烧地球运动的关系图像,“探冽卫星”在该星球表面附近秘地球表面附近运动时均满足丁一 图中已短,则 A. 该星球和地球的质量之比为n:m C. 若做实验时,最大摆角8-60”,如图所示,从此处静止释放后经最低点时. B. 该星球和地球的第一字宙度之比为.;3 2 C. 该星球和地球的密度之比为m:: D. 该星球表面和地球表面的重力加速度大小之比为“·. D. 在该球表面发射卫星时,需婆的最小发射速度)2-R。 8. 如图所示,为故在素道上相对勉球静止的物体,随驰球自转做匀速罔周运动,b为在地球表 二、非选择题:本题共5小题,共54分 附近效与这匿罔运动的人造卫(轶道率径约等干地球半径).e为地球的同步卫星,下列 11.(8分)人造卫星发射场一般选择拿近素道的地方,这样可以科用迫球自转减小发射需要的能 关于。5r的说法中正确的是 量,中国文昌航天发射场是批界上为数不多的低伟度发射场之一。已知地球质量为M,卒径 A. a敬句速规运动的向心加速度大小关为。么.>. B. 地球屑步卫星都与,在同一个轨道上,并且它们受到的万有引力大 为R,地球自转角速度为,引力常量为G,若在赤道上发射一近地卫星,求 小相等 (1)发封前卫星在春道上随地球自转的速度大小1 C. 、c做句速运动的周关系为T.-T.一T. (2)星相对地的最小爱射速度。 D. a物体所受地球的万有引力全那提烘给a物体作为其随地球自转的肉心力 9. 2026年5月21日12时15分,中国在酒是卫.发射中心使用快舟十一号遥到运载火简,成功 将超任轨技术试验卫星发射升空,卫星题述入预定轨道,发射任务疾得阅满成功,如图所 示,卫星A是一题低软道卫屋,卫星B是地球月步卫星中的静止卫星,若它们均可视为 球做句流既照运动,卫星P是地球春道上还未发封的卫里,下列说法正确的是 A. 卫星A的运行周期可能为361 B. 卫星B在6h内转过的既心角是90 C. 卫星B在运行一周时间内经过江西省上绕市的正上方一次 D. 卫是a的向心加速度大于卫是P陶地球自的病心加速度 10. 某国际研究小组难测一组双星系统,它们绕二者连线上的某点数句速 周运动,科学家在地球上用望远镜观图到一个亮度周期性变化的光点,这是因为其中一个天 体挡住另一个天体时,光点亮度会减,现释学家用一航天器去道击双系统中的一颗小 行里,击后,科学家观黑斑系眈光点明暗变化的时间副隔变短,若不考虑撞击引起的小行 星成量变化,且击后该双星系统仍稳定远行,则被般天排击后 A. 该星系统的运动罔期变大 B. 两颗小行屋罔运法的半径之比保持不变 C. 两翻小行星中心连线的距离增大 D. 两颗小行的向心加速度均变大 理B·考题(五)第3页1共页 盖地门1 理B:考题(五]第4页(共8页 12.(8分)月球探测路登月前,从圆环月轨道I转移至近月圆轨道l。如图所示,探测器在跳 13.(10分)万有引力定律清楚地房人们剧示了复杂运动隐着跨结的科学规律;它明确地向 要执道I上运动,运行混暂为22丁,在近月点P处减速,使提测累转移强新月因缺道I上 们官告,天上和地上的物体都遵循者完全相同的科学法则;它可以计算两个重点间的万有引 _名 运动,运行照期为丁,已知月球半径为R,引力常量为G,求 力,或球体之候的万有引力。已知地球的质是为M(视为质量分布均匀的球体),半径为B. 1月球的堵量N日球的毫一字定速度。 常量为G. (2匹道I上远日点0距月球表至的度 C不考的目是基的五短跑度念 (2)已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零,求深度为的矿井联部的重力加遍 度的大小。 (3)电影《流浪地球)中的人们挂在”熟下鼓”,般设”地下域”建在半径为,的巨大空腔中,空 腔与堆球表真相切,如图所示。0和O分别为地球和空咬的球心,地球表面上空某处P 喜村 真地球表画的距离为H,空腔内另一处Q与心0的距离为L.P.Q、0和O在同一直 峻上.: ①质量为m的人在P受到地球的万有引力大小 ②败量为I的人在Q处受到地球的万有引力大小 理B.考题(五)第:页1共页 盖地门1 理B:考题(五]第6页(共8页 14. (12分)一题低空卫星在大气层的热层中数句速圈周运动,热层中的空气度极小,但对高 15.(16分)2023年2月,我国首颗超百C高通量1 一中星25号发财成功,开启卫是互联网 速运行的卫星影响还是比较大的,长时间作用易使得卫屋笔酒降低,为跳持该卫屋在较飞 新时代,如图所示,甲,乙丙卫星在池球道面内烧地球匀速因周运动,甲,乙两卫是之 行,需要由卫星轨道调节器提供与卫屋速度方向一致的推力平衡空气与且是的作用力,若 阔可直接行无级信号酒信,由于迫建速挡,甲、乙两正是之闾直接送信信号会周期性中断。 秘落空气可看成是由鼓此不发生相互作用的疑粒组成的,所有的颗救原来都静止,它们与人 已知地球的半径为R,甲卫星的轨道半径为2R,绕地球运行的离期为T,乙卫的轨道率径 造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度,在与这些颗粒碰的荡后,卫星 为②R,甲,乙两卫星运行方病均和地球自转方肉相阔,求: 的这度可认为保持不交,已指勉球的毕径为R,地球表面的重力加速度为是,该卫屋距离 (1)乙卫星烧地球运行的罔素; 球表蛋的高度为h,卫星接直于其运动方向的平套而积为S,卫是所在处孰道气体密度帽为 _.. (2)在一个通信展期内,甲、乙两卫星直接通信信号中断的时间(不计信号传时间). (1)卫星在轨运行的线速度。 _ (2)调节器对卫的排力对卫星功的. __ _ 理B·考题(五)第7页1共页 盖地门1 理B:考题(五]第8页(共8页高三二轮复习专题卷 小球在竖直方向的运动规律如下： 0~T:小球做竖直向下、加速度为a,的匀加速直线运动， T~2T:电场反向，竖直向上的电场力分力与重力平衡，所以小球竖直向下做匀速直线运动，后 面重复前面的运动，因此0~5T内，小球的水平位移为x=5×2h=10h, 1 0~T的竖直位移为1=h=20,T2,u=a,T, T~2T的竖直位移为y2=vT=2h, 2T~3T的竖直位移为y:=T+20,T=3h, 3T~4T的竖直位移为y4=(v十a,T)T=4h, 以此类推，小球在4T~5T竖直分位移为5h,因此在5T时间内的竖直方向的总位移为y=y1十 y2十y3十y:十y5=15h,小球的位移大小s=√x2十y2=5√13h。 物理（五） 1.D【解析】航天员相对核心舱静止时，依然绕地球做圆周运动，所受合外力不为零，故A错误； 由题知，核心舱与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为S。,则核心舱的运行周期为T π(R+h)2 S ，故B错误：根据万有引力提供向心力G RA-m(学)(R十，又根据 M Mm 4S8 G(R十A)=mga,联立解得核心舱处的重力加速度大小为ga一(R十A),故C错误：根据万有 Mm 4S8 引力提供向心力得GR十)=m)R+),解得MR十小地球的密度为PP M 3S8 Gx(R+h)R,故D正确。 2.B【解析】空间站绕地稳定飞行时，万有引力提供向心力，处于完全失重状态，所以斑马鱼只受 万有引力作用，不受浮力作用，故B正确，C错误：根据万有引力提供向心力可得G=m, 解得ω= √，，空间站绕地角速度大于同步卫星角速度即地球自转角速度，故A错误：神舟十 GM 八号进入核心舱轨道后，向后喷气加速将做离心运动变轨到更高轨道，不可能追上核心舱，故D 错误。 3.C【解析】对地球卫星有GM=ma'7,解得w= GM 2 ,可知，卫星轨道半径越大，角速度越 小，由于人与货物沿着“太空电梯”上行期间，在未到达地球同步轨道位置的时候，其角速度与同 步轨道相同，即“太空电梯”所在位置的角速度小于该位置轨道半径上卫星的角速度，则“太空电 梯”上该位置圆周运动所需的向心力小于该位置的万有引力，货物还受 到电梯向上的力的作用，货物处于失重状态，但不是完全失重，只有货物 上升到同步卫星轨道上时，其角速度与同步轨道卫星的角速度相等，此 时万有引力恰好等于圆周运动所需的向心力，此时货物才处于完全失重 状态，故A错误；如图所示，电梯转入地球的阴影区时就无法直接利用太 ·18· ·物理· 参考答案及解析 阳能充电，且s血。=司，得。=30，故能直接利用太阳能充电的时间约为1 360°-20T=20h,故 360° B错误；若从P轿厢向外自由释放一个小物块，则小物块会一边朝P点转动的方向向前运动，一 边落向地球，做近心运动，故C正确；若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将绕地球做椭圆运 动，其断裂处为椭圆的近地点，因为在近地点线速度较大，半径较小，需要的向心力更大，故D 错误。 4.B【解析】轨道①对应的第一宇宙速度是人造卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，也是人 造卫星绕地球运行所需的最小发射速度，故A错误：卫星的发射速度v满足7.9km/s<v< 11.2k/s,卫星将绕地球运动，故B正确：根据开普勒第二定律可知，同一颗卫星在同一轨道上运 行时与中心天体的连线在单位时间内扫过的面积相等，故C错误；当发射速度达到16.7k/s,即 达到第三宇宙速度时，飞行器会脱离太阳的束缚，卫星沿轨道④运动，将脱离地球的束缚，故D 错误。 5.C【解析】设地月距离为L,则对月球G M.Mn=M用mL,对卫星GMem十G M月m L2 (L+ L\? 6 m(亿+)，联立解得M月 M地≈83，故选C 6。B【解析】从地球上看，太阳和水星与观察者的眼睛连线所成角度的正弦值最大为京，故Λ错 误；由开普勒第三定律可知」 r3 Ti 解得=发 GMm v2 T2,故B正确；由 ,2=m,得v= 则股-尽放C错误由-n斧，可得M R GT,故D错误。 7.D【解析】飞船从A运动到B,根据开普勒第二定律可知，飞船与地心连线在单位时间内扫过的 面积相等，故A错误；飞船从A运动到B,只有万有引力做功，飞船的机械能不变，故B错误；飞 船在A,B两点时，在极短的相等时间间隔内，根据开普勒第二定律有21△一2T2"B△1，解 1 1 得”△=，故C错误：根据 Mm -maA,G Mm 2=maB,解得-，故D正确。 r a B ri B【解标】根据万有引力提供向心力可得G=m答，联立可得T- 2=m GM,Tr2图像的斜 率为太一腻，该星球和地球的质量之比始。瓷：-是一只，放A错误，“探测卫星”在该星球表面 4x m 附近和地球表面附近运动时均满足T2=c,则 π2R4π2R& RPM= 3 GMo , GMp Ra√Ma ,根据万有引 力提供向心力可得GMm =mR,可得v一√R,该星球和地球的第一字宙速度之比 v2 GM MpR。m 故B正确；体积为V=音R,密度为ρ=，该星球和地球的密度之比为 M NM。Rp 3 n M。R一1，故C错误；根据万有引力与重力的关系G MpRo 1 一mg,该星球表面和地球表面的重力加 ·19· 高三二轮复习专题卷 速度大小之比为P=MR6」 m go MoRi n ,故D错误。 8AC【解折】对于卫星6c,由万有引力提铁向心力G-,解得a-G,其中，>，所 以a6>a,由于a、c绕地球运动的角速度相等，且a=rw2,其中r,>r.,可得a,>a.,所以a、b、 c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为a,>a:>a。,A正确；由万有引力定律F=GMm可 2 知，地球同步卫星都与c在同一个轨道上，轨道半径相等，但是卫星的质量不一定相等，所以它们 受到的万有引力大小不一定相等，B错误；对于a、c,其周期相等，所以T。=T。,对于卫星b、c,由 万有引力提铁向心力G=m心答解得T=2s品其中>，所以T,>T即a6c r 做匀速圆周运动的周期关系为T。=T:>T。,C正确；a物体所受地球的万有引力一部分提供给 α物体作为其随地球自转的向心力，一部分作为物体的重力，D错误。 9。BD【解折】根据开普勒第三定律=，卫显A的轨道半径小于同步卫显B的轨道半径，可知 卫星A的运行周期小于24h,不可能为36h,选项A错误；卫星B的周期为24h,则在6h内转 过的圆心角是90°，选项B正确；静止卫星B只能定点在赤道上空，不可能经过上饶市的正上方， 选项C错误；卫星B的角速度等于未发射的卫星P的角速度，根据a=wr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速度，选项D正确。 10.BD【解析】撞击后，科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短，可知双星系统的运动周期变 小，故A错误；设双星之间的距离为L,双星靠相互间的万有引力提供向心力，所以GMm L2 MR r=4n T2=mr 二联立解得尽-号下=。则两照小行星做圆周运动的半径之比保 持不变，两个小行星中心连线的距离诚小，故B正确，C错误。根据万有引力提供向心力有 GMm=Ma=ma,两个小行星中心连线的距离减小，则两颗小行星的向心加速度均变大，故D L 正确。 “BC【解析】在其他星球上是能够做单摆实验的，与在地球表面类似，A错误，单摆周期T-片，又 T=2π ,忽略显球自转时，对其表面一质量为m,的物体有-m,g,星球体积V- 3πR3,密 M 3元Ln2 1 度p=7,联立求得p一CR,B正确；摆角较大时，由机械能守恒有mgL-Lcos60=2mo,F, 8 mg=m元，解得F1= 2mv L ,C正确：卫星贴近星球表面做匀速圆周运动速度至少为0，则GMm- R2 v2 m尺，在该星球表面发射卫星时需要的最小发射速度为v一，R,D错误。 11.(1)mR(2),JR 一awR 【解析】(1)卫星静止时，随地球自转角速度为ω，且运动半径等于地球半径R,由线速度与角速 度的关系公式，得vo=wR。 ·20· ·物理· 参考答案及解析 GM (2)由万有引力提供向心力可得G R=m尺，求得卫星发射的最小速度，一尺， GM 则在赤道上相对地面的最小发射速度0=v1一。= -wR。 (1)4R 2πR 12. GT T (2)2R 【解析】(1)设探测器质量为m,探测器做匀速圆周运动，万有引力提供向心力G Mm一 R m学R,解得月球质量M-紧，月球的第-字宙速度。 2πR T (2)由题意，设椭圆轨道I的半长轴为a,则2a=2R+h, 根据开普勒第三定律得 _a3 T ,解得h=2R。 (22T)2 13.(1) GM GMm r R (2)(R-d)GM (3)①GMm (R+H)(r+H)'R8 ②GMm(R-r) Ra R3 【解析】()不考虑地球的自转，在地球表面附近Gm R2二mg,解得g=R2。 (2)设地球平均密度为p,则M=p·3R, 4 、在矿井底部G)=mg,而M,=p·x(R一d)3, 深度为d的矿井底部的重力加速度大小g'_(R-d)GM R3 (3)①质量为m的人在P处受到地球的万有引力大小Fp一(R十H)一(，+H) GMm GM2m GMmGMm r3 其中M,=p:得Fp+'3 GM3m ②质量为m的人在Q处受到地球的万有引力大小P。=R,)了 GMam L2 其中M,=p.4π(R-r十L) M=e.4xL 3,解得F。= GMm(R-r) R 14. (1) gR NR+h s() 【解析】(1)在地球表面有GMm R2 =mg 根据万有引力提供卫星运行的向心力有，GMm。=mw gR2 R+h)=R十6，解得和=√R十h· (2)以一段气体为研究对象，设时间△t内，卫星对气体的作用力为F,使得质量为m的气体的 动量发生改变，有F△t=m△v=pSu△(v一0)， 在卫星运动方向，调节器对卫星的作用力等于气体对卫星的反作用力，即F推一F反一F, 推力对卫星做功的功率有P=F雀，解得P=S=(6)广 ·21· 高三二轮复习专题卷 52 15. 2 T 12(2-拒) 【解析】(1)设卫显乙绕地球运动的周期为T',由开普勒第三定律”：）_一 T2 T2, 解得TT. 2 (2)如图所示，由于地球遮挡甲、乙两卫星之间直接通信信号会周期性中 断，设在一个通信周期内，甲、乙两卫星通信中断的时间为t,有(wz一 wn1=29,而2-产-票故有(-2=20， B 由儿何关系可知血a一祭-名如日一只一号 6 V2R=2,所以a= 4 由几何关系知0=Q十8，故20-号，综上可得1=2 2 T。 2(2-2) 物理（六）】 1。D【解折】对子弹由动能定理可知2m-司mo6-一f十d,即mi-名m=fG十d),选 项A正确，不符合题意：对子弹和木块的系统由能量关系可知，m-2M十m)元=d,选项 B正确，不符合题意；对子弹和木块系统由动量守恒定律可知mv。=(M十m)v,选项C正确，不 符合题意：对木块由动能定理2M,2=f,选项D错误，符合题意。 2.D【解析】设PA间的距离为h,物块向右运动过程中橡皮筋在任意位置处与水平方向的夹角 为0，弹簧的形变量为x,则随着物块向右运动，橡皮筋上产生的弹力F=x,则物块对地面的正 压力FN=mg一Fsin0=mg一kxsin0,又h=xsin0,解得FN=mg一h,设物块与地面间的动 摩擦因数为4，则在物块运动过程中所受滑动摩擦力F=FN,随着物块向右运动，夹角日减小， 物块对地面的正压力F、保持不变，由此可知，物块受到的摩擦力保持不变，故A错误；在物块向 右运动的任意位置处由牛顿第二定律有Fcos0一F:一ma,由于F始终增大，而cos0也始终增 大，F:保持不变，因此可知物块所受合外力始终增大，因此物块做的是加速度增大的减速运动， 故B错误：假设物块从开始运动到停止运动所受合外力为恒力，则有7m一m2-m √2 0,解得一2。，但实际上物块从开始运动到停止运动所受合外力逐渐增大，因此在AC段克 服合外力所做的功小于在CB段克服合外力所做的功，由此可知物块经过C点时的速度应大于 2o,故C错误，D正确。 3.A【解析】由于甲对乙的力和乙对甲的力是一对相互作用力，等大反向，作用时间也相同，根据 I=Ft可知，甲对乙的冲量大小等于乙对甲的冲量大小，A正确：根据动量定理I合=△p,又因为 忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，所以甲、乙的动量变化大小相等、方向相反，B错 误：由于不知甲、乙两运动员的质量关系，所以不知道甲、乙两运动员的位移关系，也无法求出力 做功的关系，根据动能定理，也无法知道动能变化量的关系，C错误；由于两人作用过程中，乙的 ·22·