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（湖北专版）

衡水真题密卷 2r-7 解得x-√16㎡+-√16（+ 当r=0.1125m时，小车落地，点与P点的水平 距离最大 小车从P点飞出p>0,则 r<0.225m 但因为小车在N点有 2024一2025学年度学科素养周测 一、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F=m二，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.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 ,所以地球环日速度小于哈雷慧星在 近日点的速度，A正确：根据牛顿第二定律a -0-以哈香#显在M点时的加逢度 m r'm 等于地球在M,点时的加速度，B错误：根据开普 常三定体异-是厚， 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彗星与太阳的连线在 相等时间内扫过的面积不一定相等，D错误。 3.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-W,所以卫星在静止轨道上经过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，点实施变轨成椭圆轨道是做逐渐远 2 学科素养周测评 m4≤2.5mg 小车从B到N的过程中，由动能定理得 mgr-mm 解得r≥0.2m 综合可知，当r=0.2m时，小车落地，点与P点 水平距离最大，为工= 5 m. 评（九）物理·万有引力与航天 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G- 一，所以卫里在近地轨道经过Q,点的建度大于 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 二-6票√月知卫复在近地轨道上的周期 与在转移轨道上的周期之比约为1：8，D正确。 4.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 力定律及牛颜第二定律得Gm,理=m(), 解得m一票，又根搭n=r一，影A的质 量为m=,A正确。 GT 5.C【解析】开普勒第二定律只造用于某一个卫星 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禁，变形有T= 4π22 4π2 G,困像的斜率k一G根据题意，地球和木 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停，可知木星的 质量约为地球质量的310倍，则图像B的斜率约 ·物理· 为图像A的斜率的310倍，图像B为地她球卫星的 图像，C正确。 6.C【解析】在月球表面，根据万有引力提供向心 力有G-m员，解得月球的第一字审选度0 ,根据题意可得飞船对样品微的功至少为 VR W=m(ko,联立解得w=Gm,C正确。 2R B【解糊们装装开香制第三定体有震-意解 得T=√八R T地，设相邻两次“冲日”时间间隔 为，则有2x=(祭-)，解得1= TT地 T T地 二，由表格中的数据可得x= T地 R 1-R R 1一NRx 800天，t妖 ≈369天，B正确。 1一N 8AB【解析】根据G=m(停)，=m= a 行周期之此为√号，向心加速度之比为。名，线速 度之比为√臣，A,B正瑰，C错误：根据星球表面 万有引力等于重力可知Gm=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， 所以无法求出表面重力加速度之比，D错误。 9.BD【解析】根据題意，由公式可得，空间站在地 球表面的引力势能为B。=一G,A错误：根 据万有引力提供向心力有物=州千又 2 E=m,解得空间站在高地面高度为h的轨 道运行的动能为B。=2微B正确：根据题 意，由公式可得，空间站在离地面高度为h的轨 道运行的引力势能为E,=梁机旅能为E 2 参考答案及解析 =E十=一%，C错误；由功能关系可 知，从地面发射到离地面高度为h的轨道做圆周 运动需要对空间站做的功为W=E一E。= 2+微学（食+》D正境 10.AD【解析】设列车在A时，∠AOd=0,列车在 A点受到地球的引力F=mg,列车在A点受到 的合力Fa=F。·sin0,根据几何关系有sin0= 严，解得F-mg,A正痛：由G0- R r2 mg,M-子o,联立可得g-G,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， ∠PO0=d,根据几何关系有sin0=号，列车运 动到P点有G·sin0=ma,地球为均匀球 体有灯-京，又G肥=mg解释a=袁，C 错误；列车在隧道内距O的距离为x时合力 F'-ma-爱x,F随x均匀变化，中列车从A 到O做加速度减小的加速运动，则列车在点 有兼大建度，则有·x0=之m-0, 2 解得u=R,D正确。 二、非选择题 1.) (2)√gR(3)见解析 【解析】(I)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=G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 G=√gR。 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G=m禁R 衡水真题密卷 又地球质量M=pV=号Rp 解得pT-3 G 12. (2)2R r (32hR 【解析】(1)根据自由落体运动公式A=?g 解得该行里表面的重力加追度大小为g一费。 (2)根据物体在星球表面受到的重力等于万有 引力可得 mg-G 解得该行星的质量为M=h (3)根据mg=mR 解得这个行星的第一宇宙速度大小为 。-R. 13.a2 (2)4ra GT2 【解析】(I)P星的线速度大小p-2 T Q星的线速度大小v0=2 T 则PQ两颗星的线速度大小之差为 △v=p-0- 2rr2_2rrg-2π△r T 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 Gmm-mpr po=moraou 12 解得mp=r G mo=Ergu G 则PQ两颗星的质量差为 △m=mg-mp=d2_4xA G GT。 14月2系 n十) 2g 【解析】(1)空间站组合体在轨道Ⅲ时满足 学-m禁 ·2 学科素养周测评 且G恤=mg R2 解得五-瓷厚。 (2)根据开普勒第三定律可得 器清 其中轨道半长轴a=十 解得T2= 元(n十r 2gR2 飞船由轨道Ⅱ的A点飞至B点所需的时间为 /n十r) 2gR 2RV 2g 52 (2) 12(2-2) 【解析】(1)设乙卫星绕地球运动的周期为T, 由开普勒第三定律得P_r) T T? 解得T-号 (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(w比一wm)t-20 故有停-2年)上=20 由几何关系可知血。-录-名，血日 R-2 V2Ro 2 所以a=晋月-晋 由几何关系知0=a十B 故20-否 综上所述可得t 1222x 52 甲长a2024一2025学年度学科素养周测评（九） 物理·万有引力与航天 (考试时间75分钟，遵分100分)》 一，选择题：本题共10小题，每小题4分，共和分。在每小厘给出的网个志项中，第1~7 题只有一项符合塑日要求，第8一0题有多项符合殖日要求。每小题全即进对的得4 分，选对但不全的得2分，有选错的0分。 题号1 2 34 5 6 8 9 10 答案 1.图所承，2022年11月12日，天舟五号与空闻站天和核心意成功对接，此次发射任务 从点火发到完成交会对接，全程仅用2个小时，创量界最快交会砖线纪录，标志着我 国航天交会对接技术取得了新突吸。在交会对接的最后阶段，天舟五号与空到站处于 可一轨道上同向运动，两者的运行就道均钱为周周运动。要使天舟五号在可一轨道上 追上空间站实残对接，天舟五号喷射燃气的方向可德正确的具 ( 天舟五号 ,简气加间 天身五号 哲村有向。口◆ 达行方月。口◆ 气 空间站 空川陆 A B 天角五号 天寿五号 岳行方向。一口令 运行打料+c四◆ 向站骑气方向 利陆精气间 D 公地球公转轨道接近圆，但替星运动轨道喇是一个半常肩的椭圆。天文学家哈雷成功颜 言哈雷雪星的同归，它疑近出凭的时间为986年，预测下次飞近地球将在201年左右。 如图所示为地球与哈雷售星绕甘运动的示意图，且图中M点为两轨迹的交点。则下列 分析正确的是 静击售里 太 学科素养周测浮九】物理第1页共8页)】 衡水真夏 A哈雷裤星在近甘点的速度大于地球绕日公转的速度 A哈雷售星在M点时的加速度小于地球在M点时的加速度 C,根翻已知数据可售算哈雷售星轨道的半长轴是地球公转半径的√5倍 D地球与太用的连线和哈雷售星与太阳的连线在相等时何内扫试的面积相等 名长征三号火帝爱射同步卫星中星9A时出现过异常，卫星设能进入预足静止纯道，通过 我属研究人黄的努力，经过0次轨道到整，篷于将中星9A卫星成功定点于东经10L.4 的静止轨道，完成“太空自救”，如图所示为卫是自牧过程的简化示意图，近地执道和静 止轨道是假和道，异骨轨道和转移轨道品椭解轨道，P,Q.S三点与地球中心共线，P.Q 两点是转移轨道的近地点和近地点，近妖认为PQ的距离为地球半径K的8倍。下列 说法正镜的是 五胞我酒静小转老 轨道 转轨道一 A在静止轨道上的卫星的速率小于地球素道上物体的速率 B卫星在静止轨道上整过S点的加速度大于在转移轨道上经过P点的加速度 G,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点的迪率 D卫是在近地线道上的周期与在转移轨道上的周期之比的为1·8 么.如图甲所示，某属际团队宣布在字审中发残两个竿见的恒整系能。该系统均是由两聊 互相烧行的中典恒层组成，被气体和尘埃盘包围，且度盘与中典恒层的轨道成一定角 度，星理出“雾绕农绿“的海幻效果。若其中一个系统管化侧形如图乙所示，历量不等的 恒屋A和B饶两者连线上某一定点)做匀速丽圆运对，由天文境察测得其运动周期为 T,A到O点的距离为：A和B的距离为r。己知引力常量为G,则4的质量为 A.n) GT 棕 c棕 GT 密卷 学科素养周测评九)物理第2页（共8页} 5.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星 周期的二次方和卫星轨道半径的三次方的关系图像如图所示，已知地球和木星的密度 分别为 $$5 . 5 2 g / c m ^ { 2 }$$ 和 $$1 . 3 5 g / c m ^ { 2 } ，$$ 木星的体积均为地球体积的1313倍，下列说法正 确的是 () A.在相同时间内地球卫星与地心连线扫过的面积和木星卫星与木星球心连线扫过的面 积相等 B有地球卫星与心连线在相同时筒内扫过的面积都相等 C.图像B的斜率约为图像A的斜率的310倍 D.图像A为地球卫星的图像 6.2023年我国全面推进探月工程四期，其中嫦嫁六号的任务之一是从月球背面采集更多 样品，争取实现两千克的目标。从月球表面运适物体返回地球时，物体的发射速度至少 为月球第一宇宙速度的倍。已知月球质量为M.月球半径为 R. ，引力常量为G.则运送 质量为 的样品从月球返回地球，飞船对样品做的功至少为 () $$C . \frac { k ^ { 2 } G M m g } { 2 R }$$ $$D . \frac { k ^ { 2 } G M m } { 2 R ^ { 2 } }$$ 7.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，已知地球及 各地外行星绕太阳运动的轨道半径如表格所示： 行名称 木星 土星 勃道半径 1.0 1.5 ! 9.5 19 则相邻两次“冲日”时间间隔约为 () A.火星365天 B.火量800天 C.天王星365天 D.天王星800天 8.木星和土星都拥有众多的卫星，其中“木卫三"作为太阳系唯一一颗拥有磁场的卫星，在 其厚厚的冰层下面可能存在生命，而“土卫二”具有生命诞生所需的全部要索，是最适宜 人类居住的星球，经探测它们分别烧木星和土星做圈周运动的轨道半径之比为 若木 学科素养周测评[九]物理第3页共8页) 星和土星的质量之比为.则下列关于“木卫三“和土卫二”的相关说法正确的悬《》 A运行调期之比为层 技向心加速度之比为号 C环终速度之比为日 D.表面重力加速度之比为片 9.2022年12月14日，神舟十四号顺利税离天和核心舱空间站，姿全返国地隙，规定无穷 远处引力势能为0，空刺站到地心离为x时其引力势能可表示为E,=_小血，其中G 为引力常量，M为地球质量，两为空间站质量。已知地球半径为R,空问站绕地球敏匀 速圆周运动时距地而的高度为k,若忽略地球的自转及空气阻力，下列说法正确的是 《》 A空间结在地球表面的引力势能为 且空料站在离地面高度为太的轨道运行的动能为？爱% 心空闻站在南然腐高度为：的轨道运行的机城能为景学（食一》 八从越面爱射到肉地面高度为后的轨道骏周周运功需延对空料站低的功为景织（食+》 10,设计贯通地球的蓝线光滑真空列车莲道：质藏为m的列车不雷夏引擎，从人口的A点 由静止开命穿过隧道到达另一微的B点，了为隧道的中点，了与地心O的距离为A一 复R,假设港球是半轻为R的题量均匀分布的球体，越球表国的重力加速度为：。已知 置量均匀分布的球壳对球内物体引力为0，P点到口的距离为x,期 A.列车在越道中A点受到的合力大小为Q5m职 且列车在P点的重力加速度等于g C列车在P友的加连度等于R。 几列车在运动中的最大速度为巫 2 密程 学科素养周御坪九)物理第4页（共8置} 二，非选择题：本题共5小盟，共和分。 13,(10分)引力该探测于017年我得话贝尔物理学奖，双犀的运动是产生引力被的来都 11.《7分》设地球是置量分布均匀的半径为R的球体。已知引力常量G,地球表值的重力 之一，假设字留中有一双最系统由PQ两颤量体组成，这两颗星绕它门连线的某一点 加建皮g,忽略地球转。 在二者万有引力作用下做匀速周诏动，离得P星的周期为T,P.Q两颗是的平离为 (1)推地球质量M的表达式 1,P,Q两颗是的轨道半径之差为△（产星的轨道半径大于Q星的轨道半径），引力常 《2)推导地球第一宁出速度的表达式， 量为G,求， 《仔)设地球的嗜度为…靠近地球表面数圆周运动的卫星的两期为丁.证明p下=兽。 (1)Q,P两啊星的线速度之差4. (2)Q,P两颗星的质量之整4m. 12.《10分》假设未来的人类登上某一地外行星。一小在矩离该是球表面k处自山下落， 经过时间：落到屋球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为R,引力箱量为G 《1》求该行星表面的重力加速度大小 (2)求该行星的质量. 3》议个行星的第一字宙速度大小的为多少？ 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} 4 14.15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,(18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)的同轨道日。通过变轨操作后，怎船从A点沿情园轨道话动到B点与空 网新时代。如图所示，甲、乙卫星在地球赤道面内绕地球敏匀速阅周运动，单，乙卫星 间站组合体对接。已知地球的半径为R,地球表面重力如建度为g。米： 之傅可直接进行无线信号通讯，由于地球这档，甲、乙卫星之可直接道讯信号会调期性 (1)空何站组合体在轨道重运行的横期工， 中断，已地球的半径为R,甲卫星的轨道半径为2R,绕地球运行的周期为T,乙卫星 (2)飞船油轨道Ⅱ的A点飞至B点新养的时间： 的航道半轻为2R,甲，乙卫是运行方间均和越球自转方向相同。求 (1)乙卫星烧地球运行的周期。 (2)在一个通讯周期内，甲，乙卫是直接通讯信号中断的时何（不计信号传验时间）。 学科素养周测悍九】物理第T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}