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（山东专版）

2024一2025学年度学科素养周测评（九） 物理·万有引力与航天 (考选时可90分钟，惑分100分》 一，单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题日 要求。 超号 1 3 7 8 答案 1,知图所示，2022年11月12目，天舟五号与空间站天和核心轮成功对接，北次发射任务 从点火发对到完成交会封核，全程仅用2个小时，创世界最快交合对接记录，标志着我 国航天交会对接技术寂得了新突弦。在交会对接的最后阶段，天舟五号与空间站处于 同一轨道上同向运动，两者的运行轨道均栈为翼周运动。要使天舟五号在同一轨道上 追上空间站实现对接，天舟五号喷射燃气的方向可德正确的是 天具在号 剪气方问 天具在号 回行向+一巴◆ 行为口◆ 晚气方 空利储 室利陆 9 天丹五学 人舟五号 运行向+，口◆ 述行为州一口◆ 空间站动气方向 空创储效气方向 D 2.如图所示，有甲，乙两颗卫星分别在不同的物道围绕一个辛径为R,表面重力加速度为g 的行星运动，卫星甲，卫星乙各自所在的们道平面相互套直，卫星甲的转通为侧，距离行 星表血的高度为R,卫层乙的轨道为脑图，M、N两友的连线为其椭圆纯道的长轴且M、 N两点闻的距离为4R。划下列说法正确的有 A卫星甲的线速皮大小为②R B卫星乙沿和轨道运行经过N点时的加知速度小于卫星甲沿解 轨道运行的加速度 C卫星乙沿刺图轨道运行经过M点时的速度小于卫屋甲沿国转 学科素养周测浮九】物理第1页{共8页) 衡水真是 道谧行的速度 D卫星乙运行的周期大于卫星甲运行的周期 3地球公转轨道援近忧，自屋运动轨道爆是一个事常偏的精属。天文学家阶雷成功预 言哈雷售星的国日，它最近出观的时问为1986年，顶测下次飞近地将在2061年左右 如图所示为地嫁与哈雷基是绕日居动的示意图，且周中M点为两轨迹的文点。则下列 分析正确的是 《 地球 太阳M A.哈雷售屋在近目点的速度大于地球烧日公转的速度 B哈雷转星在M点时的加速度小于地球在M点时的速度 C.根据已知数刺可估算哈雷售星轨道的率长轴是地球公转半径的√习倍 D地缘与太用的连线和哈雷售星与太阳的连线在相等时问内扫过的面积相等 4,长征三号火箭发射同步卫星中星9A时出现过异常，卫量没能进人预定静止纯道，道过 我网研究人员的务力，经过0次轨道到整，热于将中星9入卫星成功定点于东经10,4 的静止轨直，完成太空自教”。如图所示为卫量自数过程的简化示意图，近地轨道和静 止轨直是概轨道，异常物道和转移轨道是树圆轨道，PQ.S三点与地球中心共线，P,Q 两点是转移轨道的远地点和近地点，置叙认为PQ的距高为地球半径R的8倍。下列 说法正确的是 轨道 静止代道 0 州轨道 转移轨道 A.在静止轨道上的卫星的速率小于地球本道上物体的建率 且卫星在静止轨道上经过S点的加建贵大于在转移轨道上经过P点的加速度 C正星在并常轨道上经过Q点的速率小于在静止轨道上经过5点的速率 D卫是在近地统道上的周期与在转移轨道上的调期之比约为】·8 五，如图甲所示，某国际团队宣布在宇宙中发现两个罕见的但整系统。该系统均是由两颗 互相烧行的中央恒星组成，敲气体和生埃盘包围，且该盘与中失征屋的轨道成一定角 度，显规出雾烧双星”的奇灯效果。若其中一个系统简化模型如图乙所示，质量不等的 恒星A和B绕两者连线上某一定点)酸匀速阅周运动，由天文减察测得其运功周期为 密 学科素养周测译九)物理第2页（共8页} T,A到O点的距离为n,A和B的距南为下，已知以力常量为G,则A的质量为() 二，多项进择：本愿共4小顾，每小断4分，共16分。每小题有多个法项符合题目要求， 全部邀对得4分，这对但不全的得2分，有选错的得0分。 题号 10 11 12 答紫 4,为了更好勉了解太阳活动对地缘的形响，我因成动将“夸父一号”卫星发则升空，将该卫 星绕地球的运动看或y速周，运动，即离地球表面的？20km,运行瑞期的98mi血，已知 A.n GT d 她球的半径的为5400km.引力常量为G。下（说法正确的是 Gr c紫 D A“参父一号”有可能静止在广东省事州市的正上方 GP 且利用题中数素可以估算出抱球的密度 6,某课外小维搜集了一线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层 汇”夺父一号“的爱射速度大于第二字宙速度 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如地球程本星的密度 D“夸父一号”的角速度大于地球自转的角速度 分别为5,52起/m和1.3好/m,木星的体约为地球体积的13引3倍。下列膜法正 10,木星和土星都排有众多的卫星，其中“木卫三“作为太阳系用一一颗拥有磁场的卫星， 确的是 在其厚厚的冰层下面可能存在生金，前”土卫二”具有生介诞生所雷的全部要素，是最 A在相司时间内地球卫星与地心连线扫过的面积和木量卫星与 适宜人类居住的是缘，经探测它门分别瓷木星和土星做阳周运动的轨道半径之比为“ 木星球心连线扫过的而积相等 若木星和土星的质量之比为，下判关于“木卫三”和十卫二”的相关说法正确的是 我所有地球卫星与地心连线在相同时何内扫过的面机都相等 C图像B的斜率约为图像A的斜率的30倍 D.图像A为地球卫坚的图像 0 A运行网期之比为层 且向心加迷度之比为号 7.202图年我国全面推进探月工程四期，其中峰纸六号的任务之一是从月球背面采集更多 C环终速度之比为日 D表面重力加速度之比为的 样品，争意实现两千克的目标。从月球表面运送物体返同胞球时，物休的发射速度至少 为月球第一学宙速度的倍。已知月缘质量为M,月缘半径为R,引力常量为G,则运送 11,2022年12月14日，神舟十四号展利脱离天和核心枪空闻站，安全迈间地球。规定无 质量为m的样品从月球运回地球，飞船对样品嫩的功至少为 ( 穷江处引力势能为0，空同站到地心距离为，时此力券雀可表示为尽，一-，式 A B GMm R 中G为引力常量，M为地球质量，m为空间站质量，已知地球半径为R.空其站绕地球 C.Mm 2R D.GMm 酸匀迪腿周运动对距地而的高度为，若忽略地嫁的自转及空气阻力，下列说法正确的 2 是 8,太用系各行星几平在同一平面内沿同一方向饶太阳做胃周运动。当地球恰好运行到某 A空何站在地球表画的引力势能为 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，陈为“行星冲日”，已知地球及 R 各地外行星旋太阳运动的轨道半径如麦格所示： 区室闻站在商地国高度为表的轨道运行的动传为2R平 GMm 行显名称 龙球 火是 木星 土星 天工星得工屋 心空闻站在离地西高度为为的鞋道过行的机城能为景债一》 轨道*径R/AU 1.0 1.5 5 ,5 19 30 测相第两次“冲口”时间间隔约为 从生面爱射倒离地面南度为去的轨边敏对运动痛要对空同结约功为景食+》 A.火星365天 B火展0天 12,没计贯通熟球的弦线光滑真空列车腾道：质量为m的列车不需要引票，从人口的A点 C天王星365天 D.天主星800天 由静止开始穿过噬道到达另一装的B点，了为隧道的中点，（与地心O的距离为山一 学科素养周测浮九】物理第3页（共8页） 衡水真题密程 学科素薄周测坪九】物理第4页（共8页} 受R,製设地球是半轻为R的质量均匀分布的球休，地球表面的重力加速度为：，已刻 14(8分)霞地球是质量分布均匀的常径为R的球体。已知引力常量G,地球表面的重力 加速度g,容赌地球自转， 质量均匀分都的球壳对球内物体引力为0，P点到O'的距离为工，用 (1)雄导驰球质量M的表达式 A.列车在5道中A点受到的合力大小为Q5mg (2)整导地球第一学宙速度▣的表达式。 五列车在P点的重力加速度等于g C列车在P点的加道度等于 ()设地球的鉴度为：常近地球表面酸展腾运动的卫星的圆期为T,证明。T一普 8 0列车在运动中的最大冰度为巫 2 三、非选择题：本题共6小题，共0分。 13,《6分)2021华5月15日，中国首啊大星车“税融号”"成功登陆火星，其看陆过程可以分 为降轨、分高，减建、慧停和着陆五个阶段。在距离火星地面青左右的高度时，“挖胜 号”在大推力发动机的作用下开始悬停，已知品停时发动机提供的推力为F,“祝逊号” 的质量为m,火星半径为尽，引力常量为G (1)求火星的霞量M (2)若“机融号”能再次选人绕火到轨道执行任务，至少需以多大速搜v从火是表面 发射 15.(8分)假议米来的人类登上某一地外行星。一小球在距离蓝早球表面处白由下落， 经过时落到星球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为R,引力常量为G. (们)求藏行星表面的重力加连度大小。 (?)求该行犀的质量。 (3)这个行厘的第一宇宙速度大小约为多少？ 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} 3 16,(8分)引力被探测于2017年茯得话具尔物理学奖。双星的运动是产生引力凌的来源 18,(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 之一，假投字宙中有一双星系统由P,Q两颗星体组成，这两颗星资它们连线的某一点 网新时代。如图所示，甲，乙卫星在地球赤道面内烧地球嫩匀速圆周运动，甲，乙卫星 在二者万有引力作用下敏)速横周运动，侧得P的周月为丁，P:Q两颗星的型离为 之傅可直接进行无线信号通讯，由于地球这挡，甲、乙卫星之间直接通讯信号会周期性 ,P,Q两飘星的轨道半径之差为△P屋的轨道半径大于Q显的轨道半径)，引力霜 中断。已知地球的半径为R,甲卫星的轨道半径为2R,绕地球运行的周期为T,乙卫星 量为G,求： 的轨道半径为2R,甲，乙卫星运行方向均和地球白转方向相同。米： (1)Q.P两颗量的线速发之兼4如。 (1)乙卫星绕地球运行的周期. (2)Q.P丙颗量的质量之差4网： (2)在一个通讯倒期内，甲，乙卫是直核通讯信号中断的时问（不计信号传输时间）。 17,(14分》如图所示，神舟十六号线人飞船处于半径为万的图轨道【，空间站圳合体处于 半径为内的属镇道口。通过变轨褐你后，飞船从A点沿杨圆轨道Ⅱ运动可B点与空 间站组合体对接。已知球的半径为R地球表面重力如速度为g。米 (1)空间站组合体在轨道Ⅲ运行的腾期T丁。 (2)飞船由轨道Ⅱ的A点飞至B点所界的时间：， 3 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}·物理· 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 的分析，解得T甲=4r√ /2 ,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 二定律，有=，所以有，=. T ，D错误。 4r入g 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 ·3 参考答案及解析 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 常三#结会厚 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替星与太阳的连线在 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点的加递度相同，B错误；在椭 圃轨道近地，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 力定排及牛顿第二定律得G四=m(）, 为 衡水真题密卷 解得m=4,又根据n=r一，则A的质 量为m1= 42(r),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恤=m答，变形有下= ，因缘的针率一品报据题意，地球和木 4x2r2 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G=m辰，解得月球的第一宇宙递度。 √尺，根据题意可得飞船对样品做的功至少为 GM W=2m(o,联立解得w=G,C正确。 2R &B【解折们根器开香制第三定律有是-意解 得T=√(R T。,设相邻两次“冲日”时间间隔 为，则有2x=(2r- TT地 T 年)，解得t=T-T T 丁地 ,由表格中的数据可得t饮 T地 -√ 1一N R 800天，l线 T ≈369天，B正确。 1NR度 二、多项选择题 9.BD【解析】依题意，可知“夸父一号”不是地球 的同步卫星，所以不可能静止在惑州市的正上 方，A错误；“夸父一号”是地球的卫星，已知引力 常量、该卫星的轨道半径、卫星的周期，可求出地 球的质量以及密度，B正确；由于“夸父一号”绕地 球做匀速圆周运动，所以其发射速度小于第二宇 宙速度，C错误：“夸父一号”绕地球运行周期约 9mi,小于地球的自转周期24h,根据w一要可 知，其角速度大于地球自转的角速度，D正确。 3 3 学科素养周测评 10,AB【解折】根据G=m()=m号 行周期之比为√号，向心加速度之比为名，线选 /a3 度之比为√臣，AB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 R2 道“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。 11.BD【解析】根据题意，由公式可得，空间站在 地球表面的引力势能为E0=_G,A错误； R GMm 根据万有引力提供向心力有农+)= mR+h,又E=乞m心，解得空间站在离地面高 1 度为五的轨道运行的动能为E。一2物，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E1= _GM恤，机械能为E=E+E1=一2R十n' GMm R十h 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=B一=一微+微- R (食+)D正. 12.AD【解析】设列车在A时，∠AOO=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= ,解得R,=mg,A正确：由G- R mg,M=专0，联立可得g=G受，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=,列车运 动到P点有GM四·sing=ma,地球为均匀球 r2 ·物理· 休有活-京又c管=m,解得a一贡，C 错误；列车在隧道内距O的距离为x时合力 F'=ma-贤x,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，则列车在了点 有最大速度，则有P士·xw=m-0, 解得u=之√gR,D正确。 三、非选择题 13.(1)M=FR+h)2 mG (2)u=(R+h)√Rm F 【解析】(1)悬停时发动机的推力大小等于火星 对它的万有引力，则根据平衡条件有 Mm F-G(R+h) 解得M=F(R+h)2 mG (2)火星表面的最小发射速度等于物体环绕火 星表面做圆周运动时速度的大小，则在火星表 面根据万有引力充当向心力有G0=m只 F 解得0=(R+h)√Rm· 1 (2)√gR(3)见解析 【解析】(1)忽略地球自转，由地球表面的物体 所安重力等于万有引力有mg=G把 解得地球质量M=尽 G (2)由在地球表面附近万有引力提供向心力有 GM-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 力挺供向心力有G=m答R 又地球质量M=pV-专Rp 解得下=老。 15.(124 (2)2h E (3)}2hR ·3 衡水真题密卷 (2)根据开普勒第三定律可得 片清 其中轨道半长轴a=十n π2(n十3) 解得T3=√2gR 飞船由轨道Ⅱ的A点飞至B点所需的时间为 =五= π (m+) 2gR 2RV 2g 8a竖r 5拒 T 12(2-2) 【解析】(1)设乙卫星绕地球运动的周期为T丁， 由开桥物第三定体得梁- T 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(a2一wm)t=20 2024一2025学年度学科素养周 一、单项选择题 1.C【解析】两个小球在运动的过程中都是只有重 力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律可知 两物体落地时速度大小相等，方向不同，所以速 度不同，A错误：落地时两物体的速率相同，重力 也相同，但A物体重力与速度的夹角为锐角，B 物体重力与速度方向相同，所以落地前的瞬间B 物体重力的瞬时功率大于A物体重力的瞬时功 率，B错误：根据重力做功的表达式得两个小球在 运动的过程重力对两小球做功都为mgh,C正 确；从开始运动至落地，重力对两小球做功相同， 但A运动时间小于B运动时间，根据P-W知重 力对两小球做功的平均功率不相同，D错误。 2.D【解析】人和滑车从斜面顶端A点由静止下 滑，在下滑运动中，受力恒定，则沿斜面向下的合 力大小不变，由牛顿第二定律可知，加速度不变， 即加速度不随时间的变化而变化，加速度a与时 间t的关系图像应是平行时间轴的直线，A错误； 3 ·34 学科素养周测评 故有（停-）=20 由几何关系可知如。=是=分，血日= R=2 √2R2 所以a=吾g圣 由几何关系知0=a十B 故20-要 综上所述可得 52 z22a7 甲 则评（十）物理·机械能（一） 人和滑车从斜面顶端A点由静止下滑，做匀加速 直线运动，由速度位移关系式可得t=2ax,可知 速度口与位移x的关系图像是抛物线，B错误；人 和滑车从斜面顶端A点由静止下滑，做匀加速直 线运动，则有醉时速度v=at,设斜面的倾斜角为 0,则有重力的瞬时功率Pc=Gsin0=Gasin0·t, 可知PG与时间t成正比关系，则P。1图像应是 过原点的倾斜直线，C错误；人和滑车在斜面上下 滑时，沿斜面向下方向的合力不变，则在沿斜面 向下方向由动能定理可得Ek=(Gsin0一F)x, 可知动能E与位移x成正比关系，因此Ex图 像应是过原点的倾斜直线，D正确。 3.B【解析】发动机功率恒定，由功率公式P=Fv 知，动车启动过程速度变大，则牵引力变小，动车 所受合外力F。=F一F,阻力不变，则合外力变 小，A错误：动车速度最大时，牵引力等于阻力， 发动机功率P-Fv=F:·m,B正确；动车从启 动到最大速度过程中，动车做加速度减小的加速