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（冀粤辽黑赣桂吉晋豫陕青宁蒙新藏专版）

2024一2025学年度学科素养周测评（九） 物理·万有引力与航天 (考试时间75分钟，遵分100分)》 一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个菇项中，第1一了题只有一项行 合题日要求，每小题4分：第：一0题有多项符合题日要求，每小题6分，全部选对的得 6分，选对但不全的得3分，有送错的得0分。 题号1 234 5 67 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，创量界最快交会对线纪录，标志着我 国天交会对接技术取得了新突吸。在交会对接的最后阶校，天舟五号与空间站处于 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 近村向。口◆ 达行方月。口◆ 气 空间站 空川陆 A B 天角五号 天寿五号 岳行向·口食 面行打料+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哈雷裤屋在近日点的速度大于地球绕日公转的速度 具哈雷彗星在制点时的加速度小于地续在M点时的加速度 C,根据已知致据可估吓哈雷售星轨道的竿长线是地環公转半径的√3倍 地缘与太阳的连线和哈雷雪星与太阳的连线在相等时何内扫过的面积相等 a.长征三号火帝发射料步卫屋中星9A时出现过异常，卫屋段能进入篱定静止轨道，通过 我国研究人员的务力，经过10次轨道圆整，终于将中星9A卫星成功定点于东经10L,” 的静止轨道，光成太空自教”。如图所示为卫量自救过程的简化示意图，近地轨直和静 止轨道是展机道，异常轨道和转移航道是杨属航道，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，近敏认为PQ的距离为地球半轻R的8倍，下列 说法正确的是 9除轨道 A在静止轨道上的卫星的速率小于地球道上物体的建率 B卫星在静止凯道上经过S点的加速度大于在转移轨道上经过P点的速度 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点的渔率 D卫是在近地轨道上的周期与在转移轨道上的周期之比的为】·8 L如图甲所示，某国际出队宣布在字宙中发璞两个罕见的伽量系统。该系统均晶由两厕 互相烧行的中奥恒展组成，被气体和尘埃盘包围：且该盘与中免恒展的轨道成一定角 度，呈凭出雾绕双厘”的奇钉效果。若其中一个系统篇化模型如图乙所示，质量不等的 氧星A和B饶两者连线上某一定点O做匀速到周运动，由天文说察测得其运动周期为 T,A到O点的里南为r1,A和B的距离为r。已知力常量为G,则A的质量为 《》 Ac-n》 GT & GT c棕 GT 密卷 学科素养周衡坪（九）物理第2西（共8页} 5,某果外小组搜集了一些地球卫星和木星卫星的数据，利用电脑处理数暴后得到了卫层 周期的二次方和卫星航道半径的三次方的关系图像如周所示，已知地缘和木星的密度 分别为5,52/m和133g/m,木星的体积的为粒球体积的1313倍。下列说法正 确的是 入在相同时间内地球卫星与地连线扫过的面积和术量卫量与术程球心连线扫过的面 积相等 我所有地球卫星与地心连线在相同时料内扫过的面积都相等 C图像B的斜率钩为图像A的到坚的a0倍 D.图像A为地球卫基的图像 6,如23华我国全面推进探月工程四期，其中培嫌六号的任务之，是从月球背而买集更多 样品，单取实现两干克的口标。从月球表面运运物体返回地球时，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 质量为件的样品从月球范可地球，飞船对样品俄的功至少为 蒙 a祭 C.GMn D.GMm 2R ?,太用系各行星几平在同一平面内沿同一方向绕太用做图周运动。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，弥为“行星冲口”，已知地球及 各地外行星羹太阳运动的轨道半径如表格所示： 行是名称 泡球 火是 木星土星 天玉星海王星 轨道*径R/AU1,0 1.5 52 ,5 19 测相邻两改“中日“时间间隔的为 A.火星355天 H火屋80天 C天王量365天 D天王星00天 8木星和士星都邦有众多的卫屋，其中木卫三“作为太阳系雅一一颗捐有整场的卫层，在 哥厚的冰层下面可能存在生命，而”土卫二”具有生角诞生所需的全部要素，是量适宜 1 学科素养周测悍[九】物理第3页共8页) 衡水真夏 人类居住的犀球，经探测它们分别绕木最和土层做图周运动的轨道半径之比为@，若木 星和土星的质量之比为，则下列关于“木卫三”和土卫二"的相关说法正确的是《》 A运行周期之比为层 盘向心如速发之比为号 C环烧速度之比为？ 几表面重力加速度之比为的 马2022年12月14日，神舟十四号概科税离天和核心轮空间站，安全返同地球。规定无穷 近处力势能为0，空到站到地心距离为r时其引力势能可表示为E,=-血其中G 为引力常量，M为地球质量，网为空间站质量。已知地球半轻为R,空间站绕地球敏匀 速横周鸢动时距地面的高度为，若忽略地球的白转及空气用力，下列说法正确的是 人空闻站在结球表面的引力势能为学 且空件站在离地面高直为太的轨通运行的动能为？微 仁空间结在离地画高度为友的轨道运行的机被能为学（食一》 D从地面发射到离地面度为k的轨道然周运动需要对控何结做的功为食+》 1血，设计贯通地的弦线光滑直空列车隧道：质量为m的列车不需要引翠，从入口的A点 由静业开始穿过隧通到达另一端的B点，可为隧道的中点，（了与地心O的距离为一 受R,低设地球是半轻为R的质最均匀分布的球体，地球表面的重力加连度为8。已知 质量均匀分布的球壳对球内物体引力为0，P点到了的距离为x,则 A.列作在隧道中A友受到的合力大小为Q5mg B列车在P点的重力加速度等于E C列车在P友的加速度等于R 几列车在运动中的最大建度为⑧ 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小题，共54分。 13,(10分)引力该探测于017年我得话贝尔物琪学奖，双星的运动是产生引力被的来都 1,《6分设地球是质量分布均匀的半径为R的娘体。已知引力常量G,地绿表面的重力 之一，假设宇需中有一双星系统由P,Q两骥星体组成，这两颗量绕它门挂线的某一点 加速度g,忽略地球自转。 在二者方有力作用下做匀速阔圆运动，测得P层的周期为T,P,Q两额屋的年离为 (1推导地球质量M的表达式 1,P,Q两颗屋的轨难半径之差为4(P是的轨道半径大于Q星的轨道半径)，引力常 《2》推导地球第一宇宙速度的表达式。 量为G,求： (3》设地球的密度为，靠近地球表面嫩圆周试动的卫星的周期为T,证明于-江 (门)Q,P两颗星的线速度之差4。 G (2)Q,P两顺星的质量之差4m。 12,(8分)服设未来的人类登上某一地外行星。一小球在距离该星缘表面A处自由下落· 经过时间落罚星球表面，无空气阻力。设这个行星的半径为是，引力常量为G (1》求该行星表而的重力如速度大小。 (2)求该行星的质量， 3)这个行层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} 1 14.13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,(1了分)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 半径为内的圆轨通Ⅱ。通过变锁餐作后，飞船从A点铅树圆轨道Ⅱ运动到B点与空 网新时代。如图所示，甲，乙卫星在地味赤道面内经地球敏匀速阅周运动，甲，乙卫星 间站组合体对接。已知城球的半径为R,地球表面重力如速度为g。求： 之间可直接选行无战信号通低.由于地球这挡.甲，乙卫星之间直接道讯信号会周期性 1)空间结组合体在轨道Ⅲ运行的周期T。 中斯。已知地缘的半轻为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)静由轨道Ⅱ的A点飞至B点新雾的时间t, 的轨道半轻为2R,甲，乙卫星运行方向均和越球白转方向相同。求 (1)乙卫星烧地球运行的周摄. (2)在一个道讯得期内，甲，乙卫展直接通讯信号中断的时间（不计信号传输时闻） 1 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}衡水真题密卷 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vP>0,则 r<0.225m 但因为小车在N点有 m≤2.5mg 护 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 -G-以，哈雷普里在M点时的加逢度 m rm 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 ，α=G,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 國轨道近地点实施变轨成椭圆轨道是做逐渐远 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 2 学科素养周测评 小车从B到N的过程中，由动能定理得 -mgr=m6-之m 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= 5m。 评（九）物理·万有引力与航天 止轨道上运动，由万有引力提供向心力得GMm 2 四，所以卫星在近地轨道经过Q点的连度大于 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 票-6：语-俱如卫里在近地银道上的同期 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 力定律及牛频第二定律得G四型=m(停)。， 解得m-4,又根据=7一，则A的质 量为m1=4）,A正确。 G72 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=r答，变形有下= ,因像的斜奉=品根据题意，地球和木 4π2r2 星的密度分别为5.52g/cm3和1.33g/cm2,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。 6.C【解析】在月球表面，根据万有引力提供向心 力有G0=加辰，解得月球的第一宇省地度。 √义，根据题意可得飞船对样品做的功至少为 ·物理· W=2n(ko3,联立解得w_Gm,C正确. 2R _,解 7,B【解析】根据开普物第三定律有京一 得T-√辰)T。,设相邻两次“冲日”时间同福 TT地 为，则有2=（经-孕解得1= T地 一，由表格中的数据可得：= T R 1一NR 1-R 800天，t候= T ≈369天，B正确。 R 1N &AB【解析】报据G=m(停)-m号- r2 m,解得T=√赢a=√，则选 4π 行月期之比为√层，向心加速度之比为票，战连 度之比为√臣，A,B正确，C错误根据星球表西 万有引力等于重力可知GM=mg,由于不知道 R2 “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】根据题意，由公式可得，空间站在地 球表面的引力势能为E0=-GYm,A错误根 R 据万有引力提供向心力有物=m平又 E=2m,解得空间站在离地面高度为h的轨 GMm 道运行的动能为E一2R+D,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=一食梁款城能为E GMm =EBm十B=一2R+DC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。= 物+微（食+》D正确 10.AD【解析】设列车在A时，∠AQO=0,列车在 A点受到地球的引力F。=mg,列车在A点受到 2 参考答案及解析 的合力Fa=F。·sin0,根据几何关系有sin0 产，解得R,-之ng,A正确：由G R mg,M-青0，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T, ∠PO0=d,根据几何关系有sind=号，列车运 动到P点有GM·sing=ma,地球为均匀球 体有然-京又6贤=m,解得a=贡，C 错误；列车在隧道内距O的距离为x时合力 F=ma=贤，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 有最大建度，则有P士应·xw=m时-0， 2 解得0=gR,D正确。 二、非选择题 . (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资0 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 2 GN=√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授=m禁R 又地球质量M=pV-号Re 解得p=答。 12路20餐 (3)}V2R 【解析】(1)根据自由落体运动公式 h-ige 1 衡水真题密卷 解得该行星表面的重力加速度大小为g一 2h t2@ (2)根据物体在星球表面受到的重力等于万有 引力可得 mgG 解得该行星的质量为M2hR 2 (3)根据 mgn景 解得这个行星的第一宇宙速度大小为口= /nK. 13.(1)2x4 T (2)4x4 GT2 【解析】(1)P星的线速度大小p=2 2xrg Q星的线速度大小vQ=个 则P,Q两颗星的线速度大小之差为△v=p w-2"2-20 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 Gmma-mpr po-mor ao 解得mp=rcu G mo=Frpu G 则P,Q两颗星的质量差为△m=mQ一mp Fw-=4rP△ G GT2 14隐月m泰 【解析】(1)空间站组合体在轨道Ⅲ时满足 ri 且G=mg R 条得一资厚 (2)根据开普勒第三定律可得 1 ·28 学科素养周测评 开-清 其中轨道半长轴a=十n 解得T= 元(m十r) 2gR 飞船由轨道Ⅱ的A,点飞至B点所需的时间为 元2(n十r) n十) 2gR 2RV 1.a2r②2227 52 【解析】(1)设乙卫星绕地球运动的周期为T, 由开替粉第三定律得罗- 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(w2一wm)t=20 而w2-9,on-9 故有（停-票上=20 由几何关系可知sina= R=2 2R。2 所以a=晋=日 由几何关系知0=a十B 数20-晋 综上所述可得t= a(e. 52 甲4 ·物理· 2024一2025学年度学科素养周 一、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 物体重力的瞬时功奉大于A物体重力的醉时功 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罗知重 t 力对两小球做功的平均功率不相同，D错误。 2.D【解析】人和滑车从斜面顶瑞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： 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2=2ax,可知 速度v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，则有瞬时速度v=d,设斜面的倾斜角为 0,则有重力的瞬时功率Pc:一Gsin0一Gasin0·t, 可知PG与时问t成正比关系，则PGt图像应是 过原点的领斜直线，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E=(Gsin 0一F:)x, 可知动能E与位移x成正比关系，因此Ek-x图 像应是过原点的倾斜直线，D正确。 3.B【解析】发动机功率位定，由功率公式P=F 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金=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=Fo=F:·tm,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 运动，动车平均速度大于2，C错误：从启动到最 大速度过程中，根据动能定理得W:一W, 2 参考答案及解析 测评（十）物理·机械能（一） 之m6,则动车率引力微功大于2m哈，D错误。 1 4,B【解析】在t=4s时，加速度为a=2m/s2,则 拉力F=mg十ma=12N,A错误；根据△v=a△l 可知a-t图像中，图像与坐标轴围成的面积表示 速度的增量，则在t=4s时，物体的速度叫4= 是×1+2)×4m/s=6m/s,在1=4s时，物体 克服重力做功的功率为P=mg=60W,B正 确；在0~4s时间内，物体的动量改变量的大小 为△p=mu=6kg·m/s,C错误：在0一4s时间 内，根据动能定理得W:一mgh=之m,整理得 W==18J十mgh>18J,D错误。 5.D【解析】取沿斜面向上为正方向，当火车冲上 斜坡的长度为x(x<)时，火车所受合外力F= 一名mgsin a-=一平gina·x,由此可知，火车做 的是简谐振动，其周期为T=2m√gsm。 区，若火车不能全部冲上斜面，则可知火车 2x入g 逢度减为本的时间为1=哥-票√层A错误，D 正确；根据题意可知，火车在斜面上的质量为 m'=子m,斜面上的火车其重心位置为九= 受sina,此刻火车具有的重力势能为E=mgh= 普mg·乏sina=看mgx,而根据动能定理有 幼-之-名md,联立解得u√话一， BC错误。 6.C【解析】根据牛顿第二定律得a=F一F- M 卫 M,可知汽车以恒定功率启动，随着速度的 增加，加速度逐渐减小，即汽车做加速度逐渐减 小的加速运动，A错误：汽车从静止开始加速至 Um的过程，假设汽车受到的阻力为f,达到最大 速度时牵引力F等于阻力F,功率P=F=