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（河北专版）

4. 如图所示为天体运行中三个字宙速度的示意图,其中有①② 79ns-111s 2024-2025学年度高三二轮复习专题卷(五 ④条勃道,下W说法正的是 物理·万有引力与天体运动 A. 故道对的速度是是大发时准度,最小环速 (考试时回7分.请分100分) B. 若卫星的发射速度满是7.kms112km.卫 将地球运动 C. 卫星在轨道②上控时间扫过的路积等于在轨道③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 -zia} 要求,每小题4分;第8一10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对短 时间扫过的面程 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凡20日,舟士九号载人飞铅发射升空进人预完执道.成确封接于空幅站天 D. 卫沿轨道运动,将颗离太阳引力的束线 5. 为照利完求月球背在的”情接六号“按测琴与地的汤信,活在域 核心舱向端口,核心舱组合体在离驰高度为入处,选地球做勾速因用运动,若核心舱与效 球中心的连线在单位时间内扫过的亩积为5..已知地球半径为R,引力常量为G,下列说法 月拉格日上:点处定位某一卫量,该卫星可以在几.不消耗悬科豹 正确的是 情况下与月球同步烧地球效匀速园展运动,已知地球,月球球心面 A. 航天员相对植心舱静止时,所受合外力为零 的离约为1:点与月球球心死离的5倍,如图所示,则地球与月球质量的比植约为 A.f 日 C. D. i C.核心舱处韵重力加遮大小为(R) ,s 4. 切图新示,A,凸,C分则没示太阳,水呈和地现,假设水展和地球在目一平跟内绕大阳做匀况 测晚运动,水呈公特来径为r.地球公转本径为R,此时AB与BC直,本是的公排周期为 3 D. 剪度对Gr(十阳 T..地球的公转用解为T..大阳质量为M,引力常量为G,所有天体均可视为质点,不考虑其 佳天体的影响,下没法正的是 2. 202年11月4日,神舟十人号载人飞船在东风看陆场顺利看陆,这次大空远航,航天员们效 带了一个叫数”小受控型生态生命块”的挚置及相关物品进人太空,其中的主要水生生命体 A. 从地球上看,大阳和水是与现察者的眼睛连线所成角度的正弦值最大为” 是斑马鱼和全鱼灌,实现了我国在外太空结游育雅动物的看次突破,下列说法正确的是 A. 空间站烧地飞行的角迹度小干地球自转角速度 B. 空闾站地稳定飞行时,斑马鱼不受浮力作用 C. 本与地球公转线速度之比为R C. 空间站地稳定飞行时,斑马鱼受到的万在引力稻浮力平& D. 舟十八号需要进人核心舱教道后,向后咳气加速才能遍上核心的 D. 太阳的量可表承为M- r) 3. 中国航天科技果困预测现20年,选出空间站整空间站运输的方式将出现简要性变革,大 iT 电样有型实现,现般设已经建成了如图所示的太空电样,其将地赤道上的固定基地,同步 7. 神舟十九号飞发财后先运行在如图所示的圆轨酒I上,空问站运行在圈铁道上,要实雄 空间站和配重空站涌过超级激绳连接在一,使沿绳索向空刻陪远送物资,图中配难 时接,飞船先在A点变软列树园轨道II上,在B所好与空间站“天和”核心舱实现对接,已 空间站比间步空间站更高,太空电标正停在离地面高R处的结点P修整,科用大阻能给 知缺道1,用的半径分列为七一则关王析在模网缺道II上的运助,下列说法正确的是 电池充电,刚下列说法正确的是 A. 飞整是A运动到B.其与地心连线在单位时向内扫过的断积变小 A. 太空电样中的货柳处干完全失重扶 B. 太空电一天内呵直接利用大阳能充电的时间为12h .院 B 飞船从A运动到B,其祖能不断减小 C. 若从折酣向外自由释故一个小物块,则小物块会 1 C. 飞精在A.t两直的线速度大小之比为 一边望P点转动的方向向前运动一过落向地球 D. 若两空问站之问绳断裂,配重空间站将浇地球 D. 飞在A、B两点的加速度大小之比为 测运动,日断辍处的玩选点 i 看理B·(五)第1页[共B页 △既门& B·考(五]第页[共8页) ·我国科研人员利用“探洲卫星”获取了某一呈球的探测数据,对该星球有了一定的认识,“探 ·某同学非常想当一名航天员,心中一直情型着航天梦,设想着若干年后,登上号一屋球,在夜星 卫”在发射过程中,先挠地球做国局运动,后变轨运动至该呈轨道,绕星球效因周运动 球表翻数一次单摆实验,已规该星球半径为R,单摇摆长为L,实验时用累相法测了&次全 “探测卫”在两次席因运中的因期的二次方(7)与铁道学径的三次方(产)的关系图像如图 动的时间为不计阻为,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实线部分表示“探例卫 A. 该同学的设想没法实现,因为离开速球后不能做单摆实验 地球运动的关紧图,”探图卫”在该星球表面附近和地球表面附近运动时均满足T一。. 图rm已知,则 # A. 该星球和地球的质量之比为“!m C. 若做实奖时,最大摆角2-60”,如图所示,从此延静止释致后经最低点时-_ B. 该球和地球的第一字宙速度之比为.:) { C. 该星球和地球的密度之比为m.m D. 该球表面和地球表面的重力加速度大小之比为Ii.. ). 8. 如图所示,&为故在道上相对地球静止的物体,随地球自转做匀速图用运动,为在地球表 二,非选择题:本题共5小题,共54分。 附近效匀这晚闷运动的人造卫(软道率径约等于地球半径)为地球的同步卫星,下列 11.(分)人责卫量发对场一般选择靠近道的地方,这可以利用地球自转减小发射需要的 关于选口的说法中正确的是 量,中国文昌航天发射场是世界上为数不多的低伟度发射场之一,已知地球睡量为M,字径 A. c做勾速罔罔运动的向心加速度大小关系为→。 B. 地球国步卫星都与,在同一个轨道上,并且它们受到的万有引力大 为R,选球白转鲁速度为u.引力案量为G,若在道上发射一远地卫,注 小相 (1)发封前卫星在道上随勉日转的速度大小.. C. .:句速圆运动的罔关系为T.-了T (②呈相对的是小发射速度1 D. a物体所受地球的万有引力全部提供给。物体作为其随地球自转的向心力 9. 2024年月21日12时15分,中国在酒1是发射中心使用快舟十一号选到运载火第,成功 将题低轨技术试验卫屋发射升空,卫顺精进人预定轨道,发射任务疾得网满成功,如图所 示,卫星A是一颗低轶道卫是,卫星B是地球同步星中的静止卫基,若它们均可视为地 球做勾这阻用运动,卫星P是连球赤道上还未发慰的卫星,下说法正确的是 A. 星A的运行周期可能为3b B 卫见B在6h内转过的阅心角是00 C. 里B在运行一周时间内经过江西省上声的正上方一次 D. 卫是B的向心加速度大于1是P随地球自转的向心规速度 10..某国际研究小组观测强一组双是统,它们纸二注线上的某点整句速 运动,科学家在地球上用望远镜现测到一个亮度揭期性变化的光点,这是因为其中一个头 体挡住另一个天体时,光点亮度会减刻,现种学家用一航天器去撞击双呈系统中的一颗小 行里,撞击后,科学家观溪强系统光点明暗变化的时刻间隔疫短,若不考虑遭击引起的小行 星败量交化,日掉击后该双早系统仍能稳定居行,则被致天潜摇击后 A. 该量系挂的运动期变大 B. 两小行星敏属阔运动的丰径之比保持不变 C. 两小行星中心连线的距离增大 山 两幅小行基的向心加速度均变大 △既门& 理B·(五]第3页[共页 B,(五1第(页[共8页) 12.(8分)月球探测器登月前,从粉因环月轨贞1转移至近月阅道是,如图所示,探源器在稿 13.(11分)万有引力定排清楚地人们揭示了复杂运动隐藏着洁的科学规律;它明确地向人 因缺道1上运动,运行附题为20丁,在近月点2处减准:握测器转移死近月照缺道上 门宣告,天上和地上的物体都凄看完全相同的科学法则;它可以计算两个质点间的万有引 运动,运行规期为工。已知月球半径为R,引力常量为G,求, 名 力,或球体之候的万有引力,已智堆球的质是为M视为质量分布均匀的球体),半径为R. (1)月球的质量M和日球的第一字遍度: 常量为G. 喜 (题勃道1上远日点。距月球表斑的高度 什)不考虑地球的自转,求地珠表面卧近的承加速度大小。 (2)已知质量分布均句的球壳对壳内物体的引力为零,求深度为&的广井眠部的重力加准 虚的大小。 (3电影(流浪地球)中的人们住在“题下站”,数设“地下域”建在半径为,的三大空验中,空 控与地球表海相切,如图所示,0和0分别为地球和空腔的球心,地球表面上空某处P 离地球表面的距离为H,空整内号一处0与心的配离为1.,P.00和0在同一直 线上.: ①质量为m的人在P处登到地球的万有引力大小: ②听量为a的人吞O秘受到球的方有引为大小 理B·(五]第:页[共B页 B,(五]第6页[共8页) 14.(12分)一题低空旦星在大气层的热层中做句速园用运动,热层中的空气密度极小,但对高 15.(16分)2023年2月,我国首题超百G高通量1是-中星25号发射成功,开启1是互联网 速坛行的卫瑟响还是比较大的,长时间作用易使得卫星转道降低,为维持该卫星在较飞 新时代,图示,甲,乙再卫星在追道平富内地绿鼓匀速阻周运动,甲、乙两卫之 行,皆要出卫轨道湖节提快与卫速度方向一致的指力衡空气与卫星的作用力,若 间可直接行无线信号通,由于地球速挡,甲,乙两卫是之闾直接逃信信号会词期性中断。 秘空气可看成是由鼓此不发生相互作用的颗粒组成的,所有的翻较原来都静止,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,乙卫星的教道平 造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫屋相同的速度,在与这些颗粒碰蕴的前后,卫 为R,甲,乙两卫足运行方向均和地球自转方向相园,求 的速度可认为怪持不变,已超地球的辛径为R,地球表面的重力加速度为i,该星距离地 (1)乙里浇地球运行的阴: 球表露的高度为山,卫直于其运动方向的平富配为S,11基所在处较道气体密度幅为 (2)在一个遇信提期内,甲,乙丙卫直接通信信号中新的时间(不计信号传输时间)。 。.求: (1卫星在轨运行的线速度: { ()词节器对过量的推力对卫呈功的功率 理B·(五]第7页[共8页 门& B,考(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三5×2h三10h; 1 T~2T的竖直位移为y。-vT-2h, 3T~4T的竖直位移为y.-(v十aT)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一y+ y+y+y+y-15h,小球的位移大小s-Vx+y{-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 n(R十h)2 S ,故B错误;根据万有引力提供向心力G Mn G M,_(2-)(R十h),解得M_G(R) 4S^2} 一,地球的密度为o一 引力提供向心力得G (R十){} 3S{2} G#(R十)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 GM 解得一 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。 Mn GM 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sina--,得a-30”,故能直接利用太阳能充电的时间约为t- 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圆运 动,其断裂处为圆的近地点,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< 11.2km/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16.7km/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E 错误。 MMn-M:^L,对卫星G M7 Mn 5.C【解析】设地月距离为L,则对月球G L2 (1) ,2 42 GM GMm_ 4r2,3 __n {t,可得M 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 2r2△,解 Mm Mn Br 4n2 G#,^2-图像的斜 率为一 #### 4rR{4r^{R{ ,根据万有引 Mm {2 GM 力提供向心力可得G R{2 .M M。R Q MR1 Mn ,故C错误;根据万有引力与重力的关系G MR{ R2 “-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 Mn GM 以a>a,由于a、c绕地球运动的角速度相等,且a=r{},其中r>r。,可得a>a。,所以a、b、 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。一T。,对于卫星5、c,由 4{2 Mn -mr 万有引力提供向心力G 4,解得T2rGM,其中r.>ro,所以T.>T,即a、、c 做匀速圆周运动的周期关系为T。一T.>T.,C正确;a物体所受地球的万有引力一部分提供给 a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。 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一②},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 GMn 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 4r^2 4n2} G(M十n) ,则两颗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减小,故B正确,C错误。根据万有引力提供向心力有 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-,又 2m} GMm_ ,C正确;卫星贴近星球表面做匀速圆周运动速度至少为v,则 L R2 GM 11.(1)R -R 【解析】(1)卫星静止时,随地球自转角速度为,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v。一R。 .20. ·物理· 参考答案及解析 Mm #。 GM (2)由万有引力提供向心力可得G GM -aR。 12. (1)4R 2R# GT2 (2)2R Mm 【解析】(1)设探测器质量为n,探测器做匀速圆周运动,万有引力提供向心力G R{2 #m(2)#R,解得月球质量M_ 4#R# 2xR 4GT,月球的第一宇宙速度-2 7。 (2)由题意,设圆轨道I的半长轴为a,则2a一2R十h, P (22T),解得-2R。 (R-d)GM GMm GM GMm 13.(1) GMm(R一r) (3)① (2) {2 R{ ② } R{ GM R{。 Mn 。 在矿井底部G #2# GMn GMm (3)①质量为m的人在P处受到地球的万有引力大小F,= (R十H){②(十H){} 4rd GMn GMn GM:n GMm ②质量为n的人在Q处受到地球的万有引力大小F。= (R一r十L)2 12) 4(R一,十L)* 4L3 GMm(R-r) 其中M。-。. 一,M.一p. 一,解得F。一 3 3 R{ [gR{ GMm 【解析】(1)在地球表面有 #{ -ng. n2 GMn效 gR{ 根据万有引力提供卫星运行的向心力有 (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=So△t(v-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一F;一F, .21. 高三二轮复习专题卷 {222)# (Gr){ (rz)3 【解析】(1)设卫星乙绕地球运动的周期为T',由开普勒第三定律 72) 解得T- (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(z一 2π R 1 由几何关系可知sina一 /2R 52 6 12(2-)# 物理(六) 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 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。三(M十n)v,选项C正确,不 符合题意;对木块由动能定理 _Mo{-fs,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4,弹箭的形变量为x,则随着物块向右运动,橡皮筋上产生的弹力F三丛x,则物块对地面的正 压力F=mg-Fsin6-mg-kxsinθ,又h=xsin6,解得F=mg-kh,设物块与地面间的动 摩擦因数为,则在物块运动过程中所受滑动摩擦力F,一F、,随着物块向右运动,夹角?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na,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 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 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一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。一△,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