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（重庆甘肃贵州云南四川专版）

2024一2025学年度单元过关检测（五）】 物理·万有引力与宇宙航行 (考成时阿75分钟，惑分100分) 一，单项选择题：本题共7小数，每小蝶4分，共28分。在每小题给出的四个进项中，只有 一项是符合题日要求的。 思号 1 3 4 5 答案 1.如图所示，点L和点L。称为地月连线上的拉格朗日点。在 拉格朗目点处的物体在地球与月球的共同作用下，可与月球 司步饶地球转动。中国挥月工程中的“销桥号”中睡卫星是世 ●.6 界上首顾运行于地月拉格解目点【：的通信卫量。已知地球 地球 质量是月球爱量的81倍，地月球心距离的为a点与月球球 心距离的6倍，则地球对“钠桥号”中篮卫屋的引力与月球对 “朝桥号”中继卫星的引力大小之比的为 49 c n 2.地球的公转轨道接近测，但阶雷售星的绕日运动轨道刚是一个非常扇的而圆，如图所 示，天文学家哈雷或功衡言哈雷售星的目归，哈需售星最近出现的时间是15年，颤 计哈雷雪星下次贝归将在2如61年。已知地缘和太阳之列的距离为】AU,则哈雷程层 轨道半长铂的为 娘球 发*给雷等国 A.27 AU 且1BAU C.9 AU D.3 AU 3,已知“视融号“火星车在处球表面受到的重力大小为，在火星表面受到的重力大小为 :地修与火屋均可视为质量分和均匀的缘体，其半径分别为R,取。若不考虑自转的 影响且火星车的置量不变，则地球与火星的密度之比为 A8R a8聚 COR G 4.如图所示，地球和火星均烧太阳做匀速属周运动，二者与 太阳的违线夹角为4时，是火星探测器的发射窗口期 中国白主研发的火星探测“天间一号”就是在窗口期内 发射的，已知两次相容的发射窗口期的时间间隔为N年。 地球 刚火星的公转半径与地球的公转半径之比为 'N+1 A.N-1 B N N CNN有 单元过美检测（五】物理第1页{共4页） 衡水真 5,加图所示，甲、乙，丙三颗卫幂分别在转道1.2.3上遂行，其中轨道1,3是国，轨道2是前 圆，且轨道2与物道1相切于卫扇乙的近地点，与轨道3相切于卫星乙的远地点。已知 地球的半径为尼，地球表面的重力加速度为g,轨道1的半径为1.5R,物道3的半径为 2.5R,周卫是乙在轨道3上的运行周期为 卫望传 销通2 1 轨n3 卫星甲 卫 A 且2g C.g 2 D.4 6.洛希极限是19世纪法国天文幸家洛希在研究卫星代理论中提出的一个使卫星解体的 级限数馨，即当卫星与行星的离小干济看极限时，行星与卫星阿的以力会使卫星解体 分散，洛希极限的计算公式A一但]】R,其中卡为常数，0P分别为行凰和卫屋的密 度，R为行是的半径，若一顾行的半轻为R,孩行丽与卫耀的近地卫星周期之比为 @,喇行星与该卫星间的洛希极限为 A.baRa H ha C和R na十R 了周着科技的发展，人类公将据开火层的神程面的。如圆所示，火感的人造卫星P在火星 泰面正上方，距离火表面高度为R:运行方向与火星的白转方向相具：0点为火星泰 新上的友，该点有根牧器，可接收到卫尾发出的信号。已知火星的半径为R,白转周朗 为T,第一宁宙速度大个为u,引力常量为G,则下列说法正确的是 入火显的质量为，品 B卫屋P的环绕周期为R G:点注缕顾到情号的最长时同为2迟 3 几火屋的同多卫限轨道半径为，授R 4 二，多项这程驱：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个透项中，有多 项符合蓝日要求。全部蝶对的得5分，选对但不全的得3分，有法错的得0分。 题号 8 9 10 答案 &开种用二十军的时阿研究第容的行星观测数据，发理了开普 初定律，通常认为，太阳保持静止不动，行星绕去阳嫩匀速周 运动，则开普葡第三定律中管量：=紧(R为行星轨道半径，T 为运行周期)。但太阳并丰保持静止不动，太阳和行星的运动可 看作绕二者连线上的0点餐周期相同的匀速闲周运动，如图所 示，期开睿称第三定律中常量与一示亿为太阳和行尾闻距离，了 为运行周期)。已归太阳质量为M,行程质盘为湖，引力盘量为G,则 密卷 单元过美检测[五】物理第2页共4质) L点- 且一把 C.h-G(M+m) 量 D.&-G(M-m) 9.桂海南是首位执行航天任务的大学教授，出生在云南，靠着自己的努力，人遗神舟十六 号飞行乘组，并圆满完成了任务。天员在空间站工作的一天大慨能够看到】6次日 出，若空间站领地球近丝敏匀遵属周运动，地球自转的周期，地球表面的重力加莲度，地 球半径均已知，则 A空可箔中的航天员处于完全失重状态，放其不受地感的引力 玉空间站运行周期大于地球同步卫星周期 C可计算空间站运行的向心加速度大小 山可计算地球月步卫星的纯道半径 10,223年2月3日，中星26号卫星在巾国西百卫星发射中心发射升空，这是我国首额 地球静止轨道高看量宽带通信卫星，发射过程中，卫量先核送至近姚风就通，在A点 点火后进人移轨道，在B再次点火后进人司图轨道。下列说法正确的是〔】 A.该卫星在同步轨道时处于完全失重状态，不受重力 作用 近堆轨道 B该卫星在转移轨道上竖过B点时如建度大小等于 在司轨道上运动时经过B点的加速度大小 C核卫星在转移轨道上从A点函动到B点的时闻小 于12小时 D在B点再次点火后，孩卫星的速度碱小 三，非选择题：本题共5小题，共57分。 转移轨道 1L.(6 分》如图断示，水星，地球绕太阳的公转可以看或同 一平而内的匀速阳周运动。已知太阳的率轻为R,地球一水是连线与越球一太阳连线 炎角的最大值为9，地球的航道半径为1.，地球的公转周期为T,引力意量为G。求： 《1》太阳的密度阳 2》水星公转的向心加速度大小0， 12.9分)球论和实验证明：置量均匀分布的球壳对尧内物体的万有引力为零，如图甲所 示，望定地球为蜜度均匀分布的球体，半径为R。忽略抱球的自转，地球表值的重力国 建皮大小为，求： (1)地面上方高角的山顶A处重力加速度大小： (2)地面下方深乃的井底B处重力加速度大小： (3)根据上述两问的结论，定性做出重力如速度g随离地心的距离P面变化的函数由 线图乙中R为地球半径，g为地球表面数的重力知违度》。 单元过美检测（五引物理第3页{共4页） 衡水真 13.(12分)如图所示，月球樱脚器登月前，要从稀圆环月轨道I转移至董月圆轨道Ⅱ。已 知月球半径为尺，椭图轨道【上的近月点P与远月点Q之间的用离为R,解得器在近 月圆轨道Ⅱ上的运行周期为T,引力常量为G。求： (1)月球的质量M: (2探调“在橘风轨道1上的运行周期T。 球 1《.(12分)现代现测表明，由于引力的作用，恒层有“聚属”的特点，众多的恒屋组成不同层 次的恒星系统，最简单的恒尾系统是两颗互相烧转的双星，它们以两者连线上的某点 为凭心做匀速阅网运动，这样就不至于由于万有引力的作用面吸引在一运。如图所 示，设某双星暴统中的两是S,S的质量分划为m和2m,两星闻距为L,在相互间万 有引力的作用下，绕它们连线上的某点O转动，已知引力拿量为G,求， 1)S,3两星之同的万有引力大小： (2)S星到0点的距离： ()它运动的周期。 15.(们B分)某品麻手机通过中国白主研制的天延一号”卫星通信系统实现了卫星电话功 能，“天道一号”卫星是地球具步卫屋。发射天通一号”卫星时首先利用火箭将卫星运 载至地球附近视形箱道1，然后暖过多次变轨疑终法入地球同少利通3，北变轨简化示 意周如图所示，轨道1离地面高度为。已知“天通一号卫是质量为m,地球自转周期 为丁，地球学轻为R,地球表而的重力加速度为&，0为地球中心，引力常量为G。如果 规定距范球无限远处为地環引力零势能点，地球用近物体的可引方势使可表示为E一 如，其中M未》为地球原量，m为物体版量，r为物体到地心离，求： (1)天通一号”卫星在轨道1的运行周期T: (2)履设在变轨点P和Q涯过两次爱动机加速，天道一号卫里正好进人地球同步轨 道3，侧发动机至少做多少功 镜03 机道2 轨道1：位 题密程 单元过美检测（五】物理第4页{共4西）衡水真题密卷 单元过关检测 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 近地卫星环绕周期平方成反比，再由A= 1.B【解析】由万有引力定律F-G恤及题设条件 (日)R,解得A=aR,A正确。 GMm 可知，所求两个引力的大小之比约为6配干) 7D【解析】根据第一宇宙速度定义可知G R Gm-8器B正确 m员解得M=费A错误：由万有引力提供向 2.B【解析】设梦星的周期为T,地球的公转周 心力可得G架=m芹×2R,结合M=器，可 期为T,根据题意由开普粉第三定律号=，可 解得卫星P国绕火星做圆周运动的周期T1 将是-爱，共中T=2051年-1986年=75 4y2迟，B错误：以火星为参考系，则卫星国绕火 年，代入数据解得r≈18AU,B正确。 星做圆周运动的角速度为ù=w一%一纤 3.B【解析】在星球表面，万有引力近似等于重力， 有Ge”=G,GM=G,又V=音R, 票口点能够连线接微到的卫星信号范国如图所 Ri R 示，由几何关系可知圆孤所对应的圆心角为120°， =号，A==必，联主解得丹= 故a点能够连续接收到卫星信号的最长时间为t= 祭B运瑞 号×5，解得1=3 42πRT (T-42πR) ,C错误：由于同 4.A【解析】设火星的公转周期为T文，地球的公 步卫星的周期与火星自转的周期相同，设同步卫 转月期为T,振搭题意有（经一头）山=2，共 星的轨道半径为”，则有G恤=m答， r,解得， 中△=N年，T=1年，解得T=N一年，根 3T，D正确。 =√4 据开普粉第三定律可得会一音，可得火星的公 特半径与地球的公特半径之比为经-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 Ga-m答1.5讯，结合黄金代换 8.AC【解析】行星绕太阳做匀速國周运动由万有 GM=gR,由几何关系可知卫星乙轨道的半长轴 引力提供向心力，=m(停)L,解得%=号 L 为a,=1品2迅=2R,根据开普勒第三定 2 一：太阳和行星的运动可看作绕二者连线上 (2R) 2Ro ,D 有-得=T欲=√图 的O点做周期相同的匀速圆周运动，设行星做匀 速圆周运动的轨道半径为？，太阳做匀速圆周运 正确。 动的轨道半径为R,则有R十r=L,行星做匀速圆 6.A【解析】对于质量为m的近地卫星，由万有引 周运动由万有引力提供向心力，有恤 力提供向心力有G=m等R,由奢度公式 R2 m(停)，太阳微匀速圆调运动由万有引力提供 p当-0联立解得杀所以害度与共 3 向心力，有=M(停)R,将以上两式湘加 ·12 ·物理 参考答案及解析 可得m-你+D=票，解将k (2)根据题意，由几何关系可得，水星的轨道半 T 径为r=Lsin0 2_GM牛m,A.C正确。 T 4π2 由开督粉第三定律有片-员 9.CD【解析】航天员受到地球的万有引力完全用 解得T-Tsin0√sin0 来提供向心力，处于完全失重状态，A错误；航天 员在空间站工作的一天大概能够看到16次日 水星的向心加建度大小为a=易 出，则空间站绕地球做匀速圆周运动的周期为T 4xL 解得a=T'sin0 一名，空间站绕地球微匀速圈周运动的周期T小 R 于地球自转周期T。,B错误；设空间站绕地球做 12.(1)gA=GR十h)80 (2)ga=R-h 匀速圆周运动的轨道半径为广，则根据万有引力 (3)见解析 提候向心力有=m祭，由于G=mg, 【解析】(1)忽略地球自转，万有引力等于重力， 则有mg-GMm 且地球自转的周期T。、地球表面的重力加速度 r2 g、地球半径R已知，则联立可计算出空间站轨道 g-GMoc r2 半径，即可算出空间站的向心加建度a=景 R 解得gA一R十h)801 C正确：旅据开普粉第三定律有京=亮：由此可 (2)B以外的球壳对B处物体的万有引力为零， 算出同步卫星轨道半径1，D正确。 设地球总质量为M,B以内部分地球的总质量 10.BC【解析】卫星处于完全失重状态，但仍受重 为M,均匀球体质量M=p~青xrcr 力作用，A错误；不管是哪个轨道经过B点，根 据牛顿第三定律和万有引力定律都有G R2 ma,所以卫星在转移轨道上经过B点时加速度 重力加速度g= GM M 大小等于在同步轨道上运动时经过B,点的加速 度大小，B正确：根据开普粉第三定律有号-， 解得-·RR go R 所以gB=R乃。 同步卫星轨道周期为24小时，大于转移轨道卫 Rgo; 星运行周期，则该卫星在转移轨道上从A点运 (3)根据以上分析，当离地心的距离r小于等于 动到B点的时间小于12小时，C正确；该卫星 地球半径时，有g=80 由转移轨道进入同步轨道需要在B点点火加 当离地心的距离r大于地球半径时，有g= 速，D错误。 R 三、非选择题 80 L.① 4nL (2)T sin0 如图所示： 48 【解析】(1)根据题意，对地球，由万有引力提供 向心力有学-m禁L 解得M=4rL GT 又有V=4 13.(1)M=4x2R GT (2)T=22T -M_3πL3 【解析】(1)设探测器质量为m,探测器在近月 解得太阳的密度P一节 GTR 圆轨道Ⅱ上做匀速圆周运动，万有引力提供向 13 2 衡水真题密卷 单元过关检测 心力 Mm G-m 'R 【解析】（①）根据牛顿第二定律有GR十一 解得M-祭 n禁R+ 物休在地球表面时，有G恤=mg (2)椭圆轨道I的半长轴为 R a=2R 两式联立解得T=入 4π2(R+h) 根据开普勒第三定律得 gR 2 祭器 (2)根据牛顿第二定律有GR+h)=mR十h 解得T=2√2T 在轨道1的线速度0一√干n 14.a290 (2)3L(3)2mL√3Gm 轨道距地面高度为h时，空间站的动能为E= 【解析】(1)依据万有引力定律有F,=2Gm 吉md-20 1 L 轨道距地面高度为h时，空间站的势能为E1= (2)设O点距S2星的距离为x,双星运动的周期 为T,由万有引力提供向心力 mgRe R+h 对于S里有G管-2m(停) 地球自特周期为T,剥G=m芹， 2 对于S里有G管=m-)() gRT国 解得r一4元 可得-工=2 在同步轨道3，动能E=号m()' 解得x= 名m(eR) (3)由万有引力提供向心力得严=2mx祭 势能Ee=一 mgR gRT 双星周期为T=2xL√3Gm m( 4π 发动机做的功等于增加的机械能W=E十 15.(1)T= 4π(R+h) gR (2)- n()+ mgR2 2(R+h) 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 总和不变，而弹丸的重力势能不断增大，说明弹 1.A【解析】从D到C的过程中，弹丸和橡皮筋组 丸的动能和橡皮筋的弹性势能之和不断减小，D 成的系统除重力做功外，没有外力做功，所以系 错误。 统的机械能守恒，A正确；在C点橡皮筋处于原 2.D【解析】物体P下落过程中，物体P、Q和弹 长，弹力为零，故在C点和C点前某一段必有左 簧组成的系统满足机械能守恒，物体P、Q的重力 右两边撩皮筋弹力的合力小于重力，此时加速度 势能减少了△Ep=2mgL.一mgL=mgL,则弹簧 向下，速度在减小，B错误：从D到E橡皮筋作用 的弹性势能增加了mgL,D正确。 在弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹3.D【解析】将小球的运动沿水平和竖直方向正 丸上的合力，两段位移相等，所以DE段橡皮筋 交分解，水平方向在水平恒定的风力作用下做初 对弹丸做功较多，C错误：从D到C的过程中，弹 速度为零的匀加速直线运动，竖直方向在重力作 丸的动能、弹丸的重力势能、橡皮筋的弹性势能 用下做匀变速直线运动。竖直上抛运动上升过 2 14