周测评(9) 万有引力与航天-【衡水真题密卷】2025年高考物理学科素养周测评（安徽专版）

2024一2025学年度学科素养周测评（九）】 物理·万有引力与航天 （考拔时同75分钟，慈分100分》 一、单项选择题：本题共8小厦，每小愿+分，共32分。在每小题给出的因个进项中，只有 一项是符合题日要求的。 题号 1 4 6 答案 1.如图所示，2022年11月12日，天舟五号与空闻站天和核心舱成功对接，此次发射任务 从点火发射到完成交会对接，全程仅用2个小时，创质界最快交会对接纪录，标志着我 国航天交会对接技术和得了新突骏。在交会对接的最后阶段，天舟五号与空列站处于 同一轨道上同向运动，两者的递行轨道均桃为圆周运动。要使天舟五号在同一轨道上 追上空问站实现对接，天舟五号境射燃气的方向可佳正确的是 天得五号 ,喷气方向 天舟五号 短方向三◆ 运行为的口◆ 尊气 安利储 空川墙 B 天仔五号 大舟丘号 回行向，一口◆ 达行为利4一口◆ 间站后气加间 室间储'精气面 ◆ 2.如图断示，有甲，乙两颗卫星分划在不属的轨道国绕一个常径为R,表面重力如速度为g 的行星运功，卫星甲，卫星乙各自所在的轨通平而相互垂直，卫星甲的轨通为阅，距离行 星表面的高度为R,卫星乙的轨道为脑图，M,N两点的连线为其椭图轨道的长轴且M, N两点间的距离为4R。划下列说法正确的有 学科素养周测浮九)物理第1页共8页) 衡水真夏 A.卫星甲的线速度大小为2：R B卫星乙沿概圆轨道运行经过N点时的加球堂小于卫星甲沿圆轨道运行的植速度 C卫星乙沿椭圆轨道苦行竖过M点时的速度小于卫量甲沿图轨道运行的速度 D卫层乙运行的周期大于卫屋甲运行的周期 3,地球公转轨道接近圆，红神量孟动轨道侧是一个半常陶的情网。天文学家哈雷成功预 言哈雷精星的回日，它最近出观的时间为186年，衡调下次飞近地球将在2061年左右， 如图所示为地球与哈雷精层绕日运动的示意图，且图中M点为两轨迹的交点，期下列 分析正确的是 地珠 00 常辉星 太阳M A,略雷售星在置目点的速度大于地球绕目公转的速度 品哈雷售星在射点时的加速度小于地球在耐点时的加速度 C根品已知数据可出算哈雷彗探轨道的常长鞋是地球公转半径的√3倍 地球与太用的连线和哈雷等屋与太阳的连线在相等时（内扫过的面积相等 毛长征三号火莆发射同步卫绿中星A时出观过异常，卫量没能进人颜定静止纯道，通过 我国研究人员的务力，经过10次轨道倒整，终于将中层9A卫星成功定点于东签10L.4 的静止物道，完成太空自救”。如图所示为卫量自牧过程的简化示意图，近地轨道和静 止轨道是轨道，异霜执道和转移轨道是柄醒轨道，PQ.5三点与地球中心共线，PQ 两点是转移轨萌的远地点和近地点，近就认为PQ的距离为地球半径R的8督。下列 说法正确的是 《》 D轨通 作 州轨道 岭移轨道 A,在静止轨道上的卫星的速率小于地歧素道上物体的速率 且卫星在静止轨道上经过S点的加违度大于在转移轨道上经过P点的加速度 C卫星在异常轨道上经过Q点的速率小于在静止轨道上经过S点的速率 D卫星在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比的为1：8 5,如图甲所示，某国际团队宜布在宇宙中发现两个罕见的恒屋系统。该系统均是由两颗 互相绕行的中典恒星组成，被气体和尘埃盘包围，且该盆与中奥恒星的轨道成一定角 密卷 学科素养周测评九)物理第2页（共8页} 度，星现出“雾绕双星“的脊幻效果。若其中一个系统前化核型如图乙所示，质量不等的 恒星A和B绕间者连线上某一定点O做匀速园周诺动，由天文观察测得其运动周期为 T,A到O点的离为1，A程B的距离为r,已如可引力常量为G,期A的质量为 A(n) GT B c D.r GT 6,某课外小组搜集了一些地球卫星和木星卫星的数据，利用电脑处理数据后得到了卫摩周 朝的二次方和卫星执道半径的三次方的关系图像如图所示，已知地球和木整的密度分 别为5.52g/口和1.33/m,木星的体积约为地球体积的1313情，下列说法正确 的是 () 入在州同时间内地球卫星与地心连线扫过的面积和木星卫厘与本星球心连线扫过的面 积相等 B所有地球卫星与地心连线在相间时何内扫过的面积都相等 C,图像B的斜率约为阁像A的斜率的30倍 D.图像A为地球卫是的图像 7,2如23年我国全而推进探月工程四期，其中境最六号的任务之一是从月球背而零集更多 样品，争襄实现博千克的目标。从月球表面试善物体返国抢球时，物体的发射速度辛少 为月球第一字宙速度的倍。已知月球质量为M,月球半径为R,引力常量为G.测运送 疑量为m的样品从月球迈回烛球，飞相对样品量的功至少为 数 B GiMm C.GMu 2FR 2R D.Mu 2 8太用系各行星儿乎在问一平面内后问一方间绕太阳做园州运动。当地球恰好运行到某 地外行屋和太阳之闻，且三着几乎排成一条直线的现象，称为“行星神日”，已知地球及 学科素养周测悍[九】物理第3页共8页) 衡水真无 各数外行星绕太阳话动的轨道常径如表格所示： 行星名称 地球火星木是土星天王星海王晨 我道常径R/AU1.01,55,2519到 则相邻两次“冲日"“时同同隔约为 A.火星365天 B火基800夫 C.天王星365天 D.天王星800天 二、多项送释显：本驱共2小题，每小愿5分，共10分。每小题有多项符合题日要求，全部 选对的得5分，进对但不全的得3分，有选箱的得0分， 号 9 10 容案 9木星和土星都邦有众多的卫屋，其中“木卫三”作为太阳系唯一颗拥有磁场的卫星，在 其厚厚的冰层下而可能存在坐命，而上卫二”具有生金诞生所需的全第要素，是最适宣 人类居住的星球，数探测它们分料绕木星和土星做圆周运动的轨道半径之比为。若木 星和十星的面量之比为b,谢下列关于“木卫三“和土卫二“的相关说法正确的悬《) 入运行调期之比为层 县句心如速度之比为号 C环统速度之比为层 八表面重力加速度之比为3 10,设计贯道地球的弦线光滑真空列车感道：质量为m的列车不雷要引罕，从人口的A点 由静止开的穿过隧道到达另一餐的B点，了为随道的中点，（可与地心O的距离为A一 R,假设越球是半轻为R的版量均匀分布的球体，越球妻围的重力速度为：。已知 质量均匀分布的球壳对珠内物体力为0，P点到了的距离为x, A.列车在隧道中A点受到的合力大小为Qmg B列车在P点的重力加魂虔等于： C列车在P点的加速度等于家。 几列车在运动中的最大建皮为⑧ 2 密在 学科素养周御坪九)物理第4页（共8置} 三，非选择题：本题共5小盟，共58分。 13,(12分)引力设探测于017年我得诺贝尔物理学奖，双星的运动是产生引力被的来渐 11.《6分》设地球是置量分布均匀的半径为尺的球体。已知写力常量G,地球表藏的重力 之一，假设字留中有一双展系统由P,Q两颜量体组或，这两颗属烧它们连线的某一点 加建度，忽略地球自转。 在二者万有引力作用下做匀速到周运动，测得P是的倒期为T,P,Q两顺垦的距离为 (1》推导地球质量M的表达式 l,P,Q两飘厘的轨道半径之差为△(P是的轨道半径大于Q屋的航道半径)，引力常 (2》推导地球第一宇宙速度世的表达式 量为G,求： (3》股地球的密度为p,靠近地球表到数圆周运动的卫星的阀期为工，证p一瓷。 (1)Q、P两颗星的线速度之意a (2Q、P两顾星的质量之差△m。 12,(10分》程投未来的人类登上某一意外行星，一小球在离该保球表面雨处白由下落， 经过时间落到星球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为尽，引力常量为G (求该行星表面的重力知速度大小。 《2)求该行星的质量。 (3》这个行星的第一宇宙速度大小约为多今？ 学科素养周测浮九】物理第5页共8页) 衡水真题密卷 学科素养周衡坪九)物理第6页（共8页} 14.14分)如图所示，神舟十大号载人飞船处于半径为n的圆轨道【，空判站组合体处于 15,(15分)2023年2月，我日首颗越百G高通量卫星中层25号发射域功，开启卫深互联 半径为n的物道Ⅱ。通过变轨操作后，船从A点沿树同轨道Ⅱ运动到B点与室 网新时代，如图所京，甲、乙卫星在地球春道面内绕地球敏匀速圆周运动，甲，乙卫星 间站组合体对接。已知地球的半轻为R,地球表面重力加速度为：，米： 之傅可直接进行无线信号通试，由于地球这梢，甲，乙卫星之间直接道讯信号会，期性 (1)室间站组合体在轨道Ⅲ运行的刚期T。 中断。已知地球的半径为R,甲卫星的航道半径为2R,绕地球运行的周期为T,乙卫星 (2)飞船山轨道Ⅱ的A点飞至B点所素的时间：， 的轨道半径为2R,甲，乙卫星运行方向均和地球自转方向相同。求： (1)乙卫星绕地球运行的周期. (2)在一个道讯周期内，甲、乙卫屋直接通讯信号中断的时间《不计信号传输时闻)。 学科素养周测悍九】物理第丁页共8页) 衡水真题密程 学科素养周御坪九】物理第8页（共8贾}衡水真题密卷 小车从B到N的过程中，由动能定理得 一mgr=2m呢-2m呢 解得r≥0.2m 2024一2025学年度学科素养周测 一、单项选择题 1.A【解析】要想使天舟五号与空间站在同一轨 道上对接，则需要使天舟五号加速，与此同时要 想不脱离原轨道，根据下=m女，则必须要增加向 心力，即喷气时产生的推力一方面有沿轨道向前 的分量，另一方面还要有指向地心的分量，而因 喷气产生的推力与喷气方向相反，A正确。 2.B【解析】因为行星半径为R,卫星甲距离行星 表面的高度为R,所以卫星甲的轨道半径为2R, 所以有G0=m最又因为在行星表西有 2 GMin /1 R2 =mg,解得一√2R,A错误：对卫星有 G=ma,解得a-,因为卫星绕同一中心 r2 天体运动，所以中心天体质量相同，轨道半径越 大，加速度越小，即卫星乙沿椭圆轨道运行经过 N点时的加速度小于卫星甲沿圆轨道运行的加 速度，B正确；卫星乙轨道是椭圆轨道，在M,点处 的速度大于沿轨道半径为M至行星中心距离的 圆轨道的卫星追度，对卫里有G=m号，解得 一√，轨道半径越小，卫星的线逵度越大，所 以轨道半径为M至行星中心距离的圆轨道的卫 星的线速度大于卫星甲在圈轨道上的线速度，C 错误：对卫显甲有G0=m答2R,维合之前 T 2R 的分析，解得T甲=4r√ ,由于卫星乙轨道的 半长轴等于卫星甲國轨道的半径，根据开普勒第 三定律，有絮-罗，所以有1，=几 T ，D错误。 4r入Ng 3.A【解析】哈雷彗星在椭圆轨道上绕日公转，而 地球绕日轨道比哈雷慧星近日轨道要远一些，根 7 ·2 学科素养周测评 综合可知，当r=0.2m时，小车落地，点与P点 水平距高最大，为工-号m 评（九）物理·万有引力与航天 ,G,所以地球环日速度小于哈雷慧星在 据u一√r 近日点的速度，A正确：根据牛顿第二定律a= 票一-以，哈高昔里在M点时的加逢度 等于地球在M点时的加速度，B错误；根据开普 C错误：根据开普勒第二定律可知，同一颗行星与 太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，所以 地球与太阳的连线和哈雷昔星与太阳的连线在 相等时间内扫过的面积不一定相等，D错误。 4,D【解析】静止轨道上的卫星角速度与赤道上 物体的角速度相等，卫星的轨道半径更大，其速 率更大，A错误；S,点与P点到地球中心的距离 是相等的，根据牛顿第二定律和万有引力定律得 a-,所以卫里在静止轨道上经过S点与在转 移轨道上经过P点的加速度相同，B错误：在椭 圆轨道近地，点实施变轨成椭国轨道是做逐渐远 离圆心的运动，要实现这个运动必须给卫星加 速，所以卫星在异常轨道上经过Q点的速率大于 在近地轨道上经过Q点的速率，卫星在近地和静 止轨道上运动，由万有引力提供向心力得- 四，所以卫里在近地桃道经过Q点的速度大于 在静止轨道上经过S,点的速度，所以卫星在异常 轨道上经过Q,点的速率大于在静止轨道上经过 S,点的速率，C错误；由几何知识知转移轨道的半 长轴为地球半径的4倍，由开普勒第三定律有 系-君√圆加卫里在莲地轨道上的周期 与在转移轨道上的周期之比约为1：8，D正确。 5.A【解析】取B为研究对象，B绕O点做匀速圆 周运动，设A、B的质量分别为m和，由万有引 力定律及牛领第二定律得Gm心=m(停)， 2 ·物理· 解得m二4，又根据n=r一则A的质 量为m1 42(r2,A正确。 GT 6.C【解析】开普勒第二定律只适用于某一个卫星 绕中心天体的情况，故A、B错误：根据万有引力 提供向心力有G=mr祭，变形有T ，图像的斜率及一品，根据题意，地球和木 4r22 星的密度分别为5.52g/cm3和1.33g/cm3,木 星的体积约为地球体积的1313倍，可知木星的 质量约为地球质量的310倍，则图像B的斜率约 为图像A的斜率的310倍，图像B为地球卫星的 图像，C正确。 7,C【解析】在月球表面，根据万有引力提供向心 力有6肥-m景，解得月球的第一宇宙建度 GM NR ,根据题意可得飞船对样品做的功至少为 W=2m(o,联立解得w-G恤，C正确。 2R 8&B【解折】根器开香粉第三定非有震-是解 得T√低)。，设相年两次“冲日”时问同隔 TT地= 为，剥有2红=（停-亭解得1= T 三，由表格中的数据可得，= R 1-R R 1一N 800天，t埃= T ≈369天，B正确。 R 1一N 二、多项选择题 .AB【解析】根据G=m(停)，=m m,解得T=√高-=√，则运 4π 行周期之比为√层，向心加造度之比为品，线速 度之比为，√白，A,B正确，C错误；根据星球表面 万有引力等于重力可知G=mg,由于不知道 R “木卫三”和“土卫二”的半径之比以及质量之比， 2 参考答案及解析 所以无法求出表面重力加速度之比，D错误。 10.AD【解析】设列车在A时，∠AO0=0,列车在 A点受到地球的引力F6=mg,列车在A点受到 的合力Fa=F。·sina,根据几何关系有sin0= 严，解得Ex-之ng,A正确：由G4 R r2 mg,M-青0，联立可得g=G警，可知列 车在P点的重力加速度小于g,B错误：设地球的 质量为M,列车运动到P点距地心为r, ∠P00=d,根据几何关系有sin0=号，列车运 动到P点有GMm,in日=ma,地球为均匀球 休有灯-尽又G管=mg,解得a=最，C 错误：列车在隧道内距可的距离为x时合力 F'=ma=,F随x均匀变化，即列车从A 到O做加速度减小的加速运动，则列车在点 有最大连度，则有P士·x0=立m-0, 2 解得U=√R,D正确。 三、非选择题 1. :(2)√gR(3)见解析 【解析】(1)忽略地球自转，由地球表面的物体 所受重力等于万有引力有mg=6樱 解得地球质量M= G (2)由在地球表面附近万有引力提供向心力有 6= 2 G=√ 解得地球第一宇宙速度一√ (3)靠近地球表面做圆周运动的卫星，由万有引 力提供向心力有C樱=m祭R 又地球质量M=pV=号Rp 解得pT-3如 G 12.12 (2)2hR G (3)2V2hR 7 衡水真题密卷 【解析】(1)根据自由落体运动公式 h-7ge 2h 解得该行星表面的重力加速度大小为g=。 (2)根据物体在星球表面受到的重力等于万有 引力可得 mg=-6 解得该行星的质量为M=2h Gt2。 (3)根据 mg=m员 解得这个行星的第一宇宙速度大小为= v原 13.)2梁(24A GT 【解析】（①）P星的线速度大小p-2r Q星的线连度大小0=20 则P,Q两颗星的线速度大小之差为△u=p一 0-22_29-2a4 T (2)双星系统靠相互间的万有引力提供向心力， 角速度大小相等，向心力大小相等，则有 Gmmo-mpr ro =mar cou 12 解得mp= Erow? G m0=w2 G 则P、Q两颗星的质量差为△m=mg一mp一 △ru2-4r2'△r G GT: a喷厚e绿 n十3) 2g 【解析】(1)空间站组合体在轨道Ⅲ时满足 GMm-m 4π2 ri 且G=mg R 你得万一急厚 1 ·2 学科素养周测评 (2)根据开普勒第三定律可得 特 其中轨道半长轴a=十3 解得T2=√ (1十r) 2gR2 飞船由轨道Ⅱ的A点飞至B点所需的时间为 == 元（十r3) /n十) 2gR 2RV 2g 15.( 5迈 -T 12(2-2 【解析】(1)设乙卫星绕地球运动的周期为T, 由开替勒第三定律得- 解得T工。 2 (2)如图所示，由于地球遮挡，甲、乙卫星之间通 讯信号会周期性中断，设在一个通讯周期内，甲、 乙卫星通讯中断的时间为t,有(wL一m)t=20 故有停-票)上=20 由何关系可知。=录=，月 R=② √2R2 所以a=吾g=牙 由几何关系知日=a十B3 故20-号 综上所述可得= 52 222)T. 甲