单元检测(五) 万有引力与宇宙航行-【衡水真题密卷】2025年高考物理单元过关检测（广东专版）

2024一2025学年度单元过关检测（五） 物理·万有引力与宇宙航行 (考选时可75分钟，惑分100分》 一，单项是择恩：本程共7小题，每小星4分，共拐分。在每小殖能出的四个进项中，只有一两是箱合恩 日要求的。 题号 2 答案 L虹图所示，点L,购点L黎为地月连规上的拉格国日点，在拉格侧目点处 的物体在老球与月球岭共风作川下，可与月球屏绕地球转磷。中国探月 工程中的“韩桥号”中篷卫星是使界上首颗运行于地月粒格阴日点：的通 0 信卫是。已如装球质量是月球质量的1倍，虑月肆心距肉约为L点当月 球球心距离的6倍。则期球对“韩杯号“中爆卫见的力与月球对“闲桥号“ 中雕卫星的力大小之比物为 A是 B别 e婴 n号 名粒媒的公转轨道援近属，且喻雷拜星的煲用运动物道则是一 德球 个丰营育的网圆，如图所示，天文学家哈雷成功预言哈震售 星的间白，哈雷精星量近南现的时间是1阳6年，镇计验富曹 星下次回日将在2]年。已知电球和太阳之到的电离为】U,则哈雷挂层轨道半长约购为〔 A27 AU B 18AU D 3AU 2总如视鼎号”火星本在地球表面受到的重力大小为G,在女屋表直受到的重力大你为病：胞球与火 星均可报为成量分右均匀的球修，其半径分湖为我：，及：，若不考虑白转的能响且火星车的质量不麦： 则边球与火显的密霍之比为 A股 景 e殷 n 4如图所尽，地球和火星均规太用做匀速圆周运动，二言与太阳的连线夹角 为时，是火量酒图的发射度白期。中国自主研发的火星担测图“天同 一号“就是在窗门期内爱村的，已知丙皮船邻的发射窗口期的计同问丽为 X年，则大星的公转半轻与地球的公装半径之比为 , e n罗 五如图断尽，甲，乙，内三制卫晨分淵在轨道1,2,3上运行，其中轨道1,3 是圆，轨通3显新圆，且我道2与我道1相切于卫层乙的近地点，，轨 端3相切于且量乙的每始点，已如胞球的半轻为民，期球表面的重力 如速度为质：轨道1的率轻为L.几，轨道3的丰轻为2.R,则卫星乙 在轨道3上的运行周期为 Aa图 aa西 c图 a√西 单元过美检测（五}物理第1页{共4页） 衡水真 济着假限是1甘配法国天文家着在研究甘厚状理中是出的一个使卫星解体的轻限数摆，即当 卫星与行星约市离小于等希餐限时，行屋与卫星的引力金使卫星解体分散。清希极限的计草公式 A一（任）R,其神去为素数心分期为行星利卫星的密度，R为行屋的半径。若一颗行星的率径为 尼，或行星与卫星的近地卫星周期之比为，则行星与该卫星闻的高希极慰为 A,如f克 且afR C.huR Ds尼 7,随着科技的发展，人类2转朝开火星的神程面修。知图断示，火鼠的人造卫晨P在火星道正上方， 配离火星表面高度为R,运行方内与火暴的自聘方有相同。“点为火星术道上的点，该点有一核数 ,可接收到卫曼发出的情号。已知火星的中径为R,自转周期为丁，第一字成速度大小为，外力冒 最为G,划下列设法正确的是 人火星的质显为品 B卫星P的环烧调阁为8 C年点还线收到值号胸最长时调为4玉 卫大理的问多卫里我半轻太受 二、多项这择置：本温共多小题，每小慧6分，共梯分。在每小显修出的用个进项中，有多项精合置日要 求。全都选对的得⅓分，露列但不全的得3分，有选塘的得分。 题号 8 9 10 答案 &奶缘一号探月卫厘沿地月转称线道到达丹球用近，在P点进行鹭一伙“科车制信川的 动后被月球如我，进人师调轨范烧月行，如图衡诉，已妇烯精一号“的质量为 n,这用点Q影月球表腹的高度为A,运行到Q点时它的角速度为，加感度为：。 月单的质量为N、半轻为R,月球表直的重力缸速度为信，明力常量为G,则它在 编月点时到月球的万有引力大小为 AGR B.mo c茶 D.t(R+Al 久杜海密是首位执行航天任务的大学教授，出生在云请，靠着自己的努力，人运神舟十六号飞行乘组，并 周调完度了任务。航天民在室间站工作的一天大概性够和到1峰次日出，春室间烤饶唯球近银做匀递 圆周运动，抱球自转的周南地球表面的重力加速货.胞球华轻引力常量均已知，测 人空靖中的航天是处于完全失重状态，成其不受自球的力 民空属站运行州期大于超球同步卫是圆期 C可计算空站虽行的淘心加混度大小 D可计算名球同参星轨道牛径 ]0.“天同一写在绕火星运动过程中由于火星建指太阳无，也会出现炎日于 她球上观套到的日全食现象，知图所示。日知天问一号烧火星遥动的 轴道率径为，火星衡量为M,引力常量为G,“天问一号”相对于火最的 张角为✉（用置度制表示），将“天问一号”坏火屋的虽动看作匀魂圆周运 道密卷 单元过美检测[五】物理第2页共4质) 动，天问一号”，大星和太图的隙心在同平面内，太用光可看作平行先，则 A火星表衡的重力如速皮为 M 且火星的第一中有速度为 号 rtm号 心“天门一号“运行的角速度为 D“天间一号~每次日全食特峡时鲜为：√ 三，非选择题：本星共5小思，元54分。零生根表装作答。 11.(位升严天间一号“火量探测器对大是完成了绕.着，老“三黄日称考查，如图所承，限测瑟经过一系 %制减常进人火是丘地调轨道烧火星做匀来圆风虽动，之后再经这解功在头量表置看船，霸附 后·累测添上的再开装置将一个小球从离地面人的高度由静止释收，敏自由落体运动，测彩小球经过 时创：落炮，已知明力常量为G,火量的半轻为取。求 (1》火暴表面的重力加速度： 随审一火鸭移程 地Ean山 (2)火显的质量及平的密度， 线核杯自常仅， 〔3)尿测春在火星近地延轨道的线遍度。 火是信快阶暖 科报常的恒 12,10分)理轮和实酸正男：衡量均匀分作的学壳对壳内物体的万有引力为零，如测甲所示，限定球 为密度均匀分市的球体，半径为。您降地球身向转，电球表雀的重力矩速度大小为，求： (1)龙面上方高A的山源A址重力如米度大小， (2)地面下方深A的矿并底B处重力加速度大小： 3)根据上述两网塔论，定徐作高成力相速度x随离地心的 距离r面变化的函登由（图乙中R为痕单单径，为起 缘表围处的重力加速度)。 13.〔0分)由三颗星体构成的系线，忽略其植星体对它们的作用，作在看一种写动形式，三颗暴体在阳互 之的万有引力作用下，分影位于等边三角形的三个顶点上，饶某一共同的圆心在三霜形所在的平 真内做角速度相等的同周运动，虹用衡示，已如量体A的质量为4m星体B,C的质量均为w,三角 形边散为d,引力席量为G.求 (门)星体A所泛的合力大小F: (2)屋体A,B,C的向心速度大小之比A:1金：， ) 单元过美检测（五}物理第3页{共4页） 衡水真无 14们3分)利用全是凌出规象，我们可以结算出虑球与太阳之其的平均图离，日塘平均距离也被定 为】个天文单位(AD,是天文学中雪用的距真单位。金暴物道在地缘轨道内侧，某使餐殊时刻， 地域，金星，大阳恰在一条直线上，这时从地球上可以看到金星就橡个小点一华在大阳表面缓程 移动，红强甲所示，天文学上称之为“金鼠凌目”，在泡球上的不同地点，出如图乙中的A,B两点，它 们在间一时刻现察到的金星在用面上的位置是不同的，我们分联记为A',B。 (们)人类在此之有款现称到会显绕日公转的倒南是点位年。据度估算金星与太南的平均更离大的 量多少个天文单位结果保们3®有效数字)： )设金星与太阳的距离为专情日地距离，即4U.可测得卷球上A、用之可的币肉为：，皆算A.B 在太用表育的真实距离： (3)在A.B两地分例到时拍短金是凌目的图片，然后将其重合起来观塞，如图丙所示，发残太阳的 直径是两列轨逢之间距离的。婚。若已即大用直径封地面观察署的张角（亦称汽直轻）为这为 很小的角，可队为：ing■na一，：请对出日地克离的表达式（用，k,na表示）， 走碱琴的金是凌日轨透 处观整的金星虔目线连 ]品.（们5分）某星牌平肌通过中国自主研制的“天通一号”卫星遥智系纶实现了卫晨电话动能，“天遥一 号”卫星是地球风步卫星，发射“天通一号“卫是时首先利用大箱博卫显运载至地球附辽展形轨冠 1,然后通过多次变轨最终进入地球风车机道3，其交新简化示意用如图所示，机道1离传面高度为 A。已如天通一号”卫星质量为w,地球自转网期为T,粮球学径为及，地球表面的重力加率度为 口为地球中心，引力常量为G,如果观定肥电球无限超处为地球引力零势图瓜，地球射近物体的用 力势管可表示为B一一其中水米如)为表球霞量四为物体霍量为物体到嫩心版高。求。 “天通一号”卫星在物道1的运行周阑T: 3 (2餐设在交轨成P和Q勇过两次发动核如迪，“天调一号”卫是正好进 人城球同步轨道8，则发动肌至少做多少责 轨通2 通1Fg 密卷 单元过美检测[五】物理第4页{共4要)·物理 参考答案及解析 运动员离开C,点时，在水平方向上的速度分量 其中h=√5L-√3L 为%=cos0=6m/s 对小球A由牛顿第二定律，有 所以落地，点D到C,点的水平距离为x=@t= 10.8m. F+2mgcos 302m 15.F=25mg(2)am=号8 (3)FN= 解得=8十45-15mg,方向由0指向A 3 8+45-115mg,方向由0指向AF= 情形二：设轻杆上的弹力为F,方向指向圆心， 3 对A、B构成的系统由机械能守恒定律，有 8+45+3 3 2mg,方向由A指向O 2mgL(1+cos30)+mgh=2mui+号(2m）d 【解析】(1)在Q点时，当F沿水平方向时，F有 其中h=√5L-√3L 最小值：设绳子的张力为F,绳子与水平方向的 对小球A由牛顿第二定律，有 夹角为0，对小球A由平衡条件，有 F'min-F1Cos0-0 Fx-2mgcos 0 对小球B由平衡条件，有 解得Fw-8+4V5+3 3 mg,方向由A指向O。 F-mg=0 解得Fa=25 5 mg: (2)撤去力F的瞬间，设绳子的张力为F,绳子 2 与水平方向的夹角依然为日，对小球A由牛频第 二定律，有Frcos0=2naA 对小球B由牛顿第二定律，有mg一Fr=maB 且有QACOS0=aB 情形一 2 解得aa=气g (3)由题意可知，释放后小球A做圆周运动，当 AP与小球A的运动轨迹相切时UA=,此时 2L 小球A所处的位置有两种情形，如图所示。 情形一：设轻杆上的弹力为FN,方向指向圆心， 对A、B构成的系统由机械能守恒定律，有 情形二 2mgL(1-c0s30）+mgh=2m6+2（2m)6 2024一2025学年度单元过关检测（五）】 物理·万有引力与宇宙航行 一、单项选择题 期为T地，极据题意由开普勒第三定律 =k,可 1.B【解析】由万有引力定律F=G恤及题设条件 GMam 得号-学，共中=201年-1986年=5 可知，所求两个引力的大小之比约为6干) 年，代入数据解得r≈18AU,B正确。 6m-8得B正角， 3.B【解析】在星球表面，万有引力近似等于重力， 2.B【解析】设彗星的周期为T,地球的公转周 有G=G,60=G,又=青， R ·13 Y灯 衡水真题密卷 单元过关检测 示，由几何关系可知圆孤所对应的圆心角为120°， 故α，点能够连续接收到卫星信号的最长时间为t GB,B正确。 G2R ×25,解得t= 4W2πRT 3 3(T-4w2πR) ,C错误：由于同 4.A【解析】设火星的公转周期为T大，地球的公 步卫星的周期与火星自转的周期相同，设同步卫 转周期为T。,根据题意有（祭一妥）△=2，其 星的轨道半径为，则有GMm=m签， r2 r,解得， 中△=N年，T=1年，解得T=六年，根 FT取，D正确。 据开督粉第三定律可得景一 =N4x2 ,可得火星的公 转半经与地球的公转平经之比为经-震 3N2 √N-1),A正确。 5.D【解析】根据万有引力提供向心力，有 二、多项选择题 G搬=m答(1.5R),结合黄金代换 8.BC【解析】根据万有引力定律可知F GM=gR,由几何关系可知卫星乙轨道的半长轴 GRA错误；根据牛顿第二定律可知，万 为=1.5R2.5R=2R,根据开普勒第三定 2 有引力为合力，有F=ma,B正确：在月球表面万 2Ro ,D #,有-得1=T√=红 (2R)3 有引力等于重力，有G 是=mg,可得GM= 正确。 gR,根据万有引力定体可知F=CR 6.A【解析】对于质量为m的近地卫星，由万有引 mgR 力提供向心力有G=m 祭R,由密度公式 R干)，C正确：Q点为远月点，卫星做精圆运 R2 动，万有引力不等于向心力，D错误。 _MM p-V4R 联立解得p一奈，所以密度与共 9.CD【解析】航天员受到地球的万有引力完全用 来提供向心力，处于完全失重状态，A错误；航天 近地卫星环绕周期平方成反比，再由A一 员在空间站工作的一天大概能够看到16次日 k(日)R,解得A=aR,A正确。 出，则空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为T 7,D【解析】根据第一宇宙速度定义可知G恤 一语，空间站绕地球微匀递国周运功的网期T小 R 于地球自转周期T。,B错误：设空间站绕地球做 m爱，解得M=恐，A错误：由万有引力提供向 匀速圆周运动的轨道半径为r,则根据万有引力 心力可得C架=m祭×2R,格合M=否，可 提供向心力有=m答，由于G=mg R 解得卫星P围绕火星做圆周运动的周期T:= 且地球自转的周期T。、地球表面的重力加速度 g、地球半径R已知，则联立可计算出空间站轨道 42π迟，B错误：以火星为参考系，则卫星国绕火 半径，即可算出空间站的向心加速度a=织， 星做圆周运动的角速度为。=仙里一= 2x C正确根福开普粉第三定律有只-开，由此可 票，口点能够连续接收到的卫星信号范圈如图所 算出同步卫星轨道半径门，D正确。 Y灯 14 ·物理· 参考答案及解析 10.AD【解析】由几何知识可知，火星的半径R 【解析】(1)忽略地球自转，万有引力等于重力， rsin号，火星表面的物体受到的重力等于万有 则有mg=GMn 2 引力，即G把=mg解得火星表面的重力加选 度g= GM,A正确：万有引力提供向心力， R r2 sing 解得gA一(R十h)01 2 (2)B以外的球壳对B处物体的万有引力为零， 由牛顿第二定律得G肥=m员，解得火星的第 R 设地球总质量为M,B以内部分地球的总质量 GM 4 一宇宙速度v= ,B错误：万有引力提 为M',均匀球体质量M=p·号rocr rsin R 供向心力，由牛顿第二定律得G恤=mw7,解 国光兴-R r2 得“天问一号”的角选度w√@，C错误，“天 重力加速度g-G4cM 2 解得=R-h).R 问一号”每次日全食过程转过的圆心角是0，由 gR 代R R 几何知识可知=a,“天问一号”每次日全食持 R-h 所以8a=R801 续的时间t= a GM =a√GCMD正确。 (3)根据以上分析，当离地心的距离r小于等于 三、非选择题 地球半径时，有g=R80 当离地心的距离r大于地球半径时，有g= 1. 3h 2RGRr (3)V②hR 【解折】①)由自由落体运动得为-之 如图所示： 解得g-治 48 & (2)设火星表面有一质量为m的物体， 则60 =mg R 解得M=2hR G 13.(1)43Gm(2W7:7:7 容度为p出 【解析】(1)设星体A受到星体B、C的引力大 3h 解得p2GR1 小分别为Fm、F,受力分析如图所示，由几何 关系知Fm=Fcm (3)探测器在近地圆轨道微匀速圆周运动，根据 牛顿第二定律有mg=m尺 又Pm=G 由失量合成有FA=2 FB COS30 解得u=√2hR t 则二者的合力大小F=43Gm: 12.ag=R千h2ga=Rg R R go (2)由几何对称性可知星体B、C受力大小相等， (3)见解析 对星体B分析如图所示， .15 Y灯 衡水真题密卷 单元过关检测 则日地距离x=D- nk a -。. 15.(1)T= 4x (R+h) gRE (2)- n(R+ mgR2 F 【解析】(1)根据牛顿第二定律有GR十) Mm D m禁R+) FAn-Fm =G 4m d 物体在地球表面时，有G=mg R2 Ra=G学 两式联立解得T=√ 4π(R+h)正 1 设星体B所受的合力为FB,正交分解FB,有 gR2 Mm )2 Fa=FAcos60°+Fa=3Gm (2)根据牛顿第二定律有GR+h)=mR d Fw=Fansin60°=23Gm BR 在轨道1的线速度一√干h d 轨道距地面高度为h时，空间站的动能为E= 则Fa=VF+F%=y②TGm d 则a taa e-是：是：月 多m-z0 轨道距地面高度为h时，空间站的势能为E1= 解得anA ant ac=√7：7：7。 mgR2 R+h 14.(1)0.727AU (2② (ad 地球自转周期为T,则Gm=m 4π2 【解折】)由开普粉第三定律有会一音 解得r= 3gRT国 4π2 解得金星与太阳的平均距离为T金≈0.727AU: (2)在图乙中，设∠AOB=∠A'OB'=0,由于0 在同步轨道3，动能e-m(}- 很小，AB与A'B的长度可近似表达为 AB=OB·0,AB=OB·0 (c AB OB 势能Ee=一 mgR2 gRT =一m(gR2 解得AB=产 发动机做的功等于增加的机械能W一Ea十 (3)两列轨迹之间的距离就是A'与B'之间的距 离，可得大阳直径为D=nF=6 Ee-(E十E)=一 )+ 2024一2025学年度单元过关检测（六）】 物理·机械能守恒定律 一、单项选择题 势能减少了△Ep=2ngL一mgL=mgL,则弹簧 1.D【解析】物体P下落过程中，物体P、Q和弹 的弹性势能增加了mgL,D正确。 簧组成的系统满足机械能守恒，物体P、Q的重力 2.D【解析】将小球的运动沿水平和竖直方向正 Y灯 ·16