7第7章 章末知识网络建构&章末过关检测(三)-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册教用课件(人教版)

该高中物理单元复习课件系统梳理了“万有引力与宇宙航行”模块核心知识，涵盖开普勒定律、万有引力定律及其应用、宇宙速度、相对论时空观等内容，通过章末知识网络建构和基本公式梳理，串联定律发现、公式推导与实际应用的逻辑脉络，帮助学生构建完整知识体系。 其亮点在于融合新课标核心素养，以“夸父一号”“鹊桥二号”等时事案例设计探究题，培养科学态度与责任；通过基础公式检测、综合应用题分层训练，提升科学推理与模型建构能力；知识框架与检测题结合，助力教师精准复习，学生巩固物理观念与解题技能。

章末知识网络建构 1 [备选答案] 提示：将以下备选答案前的字母填入左侧正确的位置。 A D C 课后检测 能力达标 [备选答案] 提示：将以下备选答案前的字母填入左侧正确的位置。 B 课后检测 能力达标 章末过关检测(三) 4 √ (时间：75分钟　分值：100分) 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．牛顿经典力学与爱因斯坦的相对论是物理学史上的两座里程碑。关于经典力学与相对论，下列说法正确的是(　　) A．爱因斯坦的狭义相对论全面否定了牛顿经典力学 B．牛顿经典力学只适用于宏观低速领域 C．在不同惯性系中，真空中测得的光速不一样 D．在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变长 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 章末过关检测 解析：爱因斯坦的狭义相对论并没有全面否定牛顿经典力学，牛顿经典力学仍适用于宏观低速领域，故A错误，B正确；在一切惯性系中，真空中测得的光速都一样，故C错误；在地面上观察，接近光速飞行的飞船在运动方向上会变短，故D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 章末过关检测 √ 2．如图所示，一卫星绕地球运动，图中虚线为卫星的运行轨迹，A、B、C、D是轨迹上的四个位置，其中A距离地球最近，C距离地球最远，下列说法正确的是(　　)  A．卫星在A点的速度最大 B．卫星在B点的速度最大 C．卫星在C点的速度最大 D．卫星在D点的速度最大 解析：A点为近地点，C点为远地点，根据开普勒第二定律，A点速度最大，C点的速度最小。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 6．2024年2月23日6时34分，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”拍摄到太阳爆发的第25太阳活动周迄今强度最大的耀斑。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为720 km，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是(　　)  A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1° B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9 km/s C．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度 D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 7．2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51 900 km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9 900 km，周期约为24 h，则鹊桥二号在捕获轨道运行时(　　)  A．周期约为144 h B．近月点的速度大于远月点的速度 C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度 D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ 10．如图所示，M是绕地球飞行的探测器，N为地球静止轨道同步卫星，P是纬度为θ＝60°的地球表面上一点。假设M、N均绕地球做匀速圆周运动，某时刻P、M、N、地心O四点恰好在同一平面内，且O、P、M三点在一条直线上，∠OMN＝90°，则(　　)   A．M的线速度大于N的线速度 B．M的周期大于地球自转周期T C．M、N的向心加速度大小之比为4∶1 D．探测器M要返回地球必须点火加速 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 三、非选择题：本题共4小题，共48分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 12．(10分)2024年5月，嫦娥六号探测器在我国文昌成功发射，之后进入地月转移轨道，5月8日探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行，做周期为T的匀速圆周运动，之后登陆月球，完成月球背面采样任务后成功返回。若探测器登陆月球后，采集的质量为m的土壤静置在月球表面的水平压力传感器上，传感器的示数为F。已知月球半径为r，引力常量为G，求： 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 (1)月球表面的重力加速度及月球质量；(6分) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 (2)环月轨道距月球表面的高度。(4分) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 章末过关检测 13．(12分)第一宇宙速度又叫作环绕速度，第二宇宙速度又叫作逃逸速度，逃逸速度是环绕速度的倍；逃逸速度大于或等于光速的天体即为黑洞。太阳的质量为M，引力常量为G，真空光速为c。 (1)已知太阳半径为R，求太阳的环绕速度。(4分)　 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 (2)倘若太阳能收缩成球形黑洞，求该黑洞的最大半径。(8分) 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 章末过关检测 14．(12分)假设航天员登陆某星球后，在该星球表面一倾角为θ的斜坡上，以初速度v0水平抛出一个小球，小球经过时间t0落回斜坡，小球运动示意图如图所示，已知该星球的半径为R，引力常量为G，忽略航天员的身高，不考虑空气阻力和星球自转，求：   (1)该星球表面的重力加速度大小；(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (2)该星球的平均密度。(8分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 15．(14分)设地球质量为M，自转周期为T，引力常量为G，将地球视为半径为R、质量分布均匀的球体，不考虑空气的影响。若把一质量为m的物体放在地球表面的不同位置，由于地球自转，它对地面的压力会有所不同。 (1)若把物体放在北极的地表，求地表对该物体的支持力的大小F1。(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (2)若把物体放在赤道的地表，求该物体对地表压力的大小F2′。(4分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 (3)假设要发射一颗卫星，要求卫星定位于第(2)问所述物体的上方，且与物体间距离始终不变，请求出卫星距地面的高度h。(6分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 章末过关检测 A．G B．7.9 C． D．6.67×10-11 A．G B．7.9 C． D．6.67×10-11 3．2024年6月4日，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，成功进入预定环月轨道。若上升器的质量为m、离月球表面的高度为h，月球的质量为M、半径为R，引力常量为G，则月球对上升器的万有引力的大小为(　　) A． eq \f(GMm,h2)　　B． eq \f(GMm,(R＋h)2) C． eq \f(GMm,h) D． eq \f(GMm,R＋h) 解析：根据万有引力定律得F＝ eq \f(GMm,(R＋h)2)。 4．一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上。用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，N表示人对秤的压力，下列关系式正确的是(　　) A．g′＝ eq \f(r2,R2g) B．g′＝ eq \f(R2,r2)g C．N＝m eq \f(r,R)g D．N＝m eq \f(R,r)g 解析：忽略地球的自转，在地球表面处万有引力等于重力，有 eq \f(GMm,R2)＝mg，宇宙飞船所在处有 eq \f(GMm,r2)＝mg′，可得g′＝ eq \f(R2,r2)g，A错误，B正确；宇宙飞船绕地心做匀速圆周运动，飞船舱内物体处于完全失重状态，人对秤的压力为零，即N＝0，C、D错误。 5．有一颗中高轨道极地卫星绕地球做圆周运动，其轨道半径为地球同步卫星轨道半径的四分之一，已知地球自转周期为T。某时刻该卫星正好位于赤道上某建筑物正上方，以该时刻为计时起点，该卫星下一次位于该建筑物正上方的时间为(　　) A． eq \f(T,2) B．T C．2T D．4T 解析：设该中高轨道极地卫星绕地球做圆周运动的周期为T1，半径为R1，地球同步卫星轨道半径为R，则根据开普勒第三定律有 eq \f(R3,T2)＝eq \o\al(3,1) eq \f(R,T eq \o\al(2,1)) ，根据题意有R＝4R1，则可得T1＝ eq \f(T,8)，极地轨道卫星其轨道平面与赤道平面垂直，根据周期关系可知，地球自转一周，该卫星转8周，则可知当地球转过半周时，该卫星恰好转了4周回到起始点，此刻地球赤道上的建筑物离该卫星最远，因此当地球刚好转过一周时，该卫星再次转过4周，此时恰好与地球赤道上的建筑物再次相遇，由此可知，该卫星下一次位于该建筑物正上方的时间为T。 解析：因为“夸父一号”轨道要始终保持被太阳光照射到，则在一年之内转动360°，即轨道平面平均每天转动约1°，故A正确；第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于7.9 km/s，故B错误；根据G eq \f(Mm,r2)＝ma可知，“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误；“夸父一号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳间的距离，故D错误。 解析：冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得eq \o\al(2,1) eq \f(T,R eq \o\al(3,1)) ＝eq \o\al(2,2) eq \f(T,R eq \o\al(3,2)) ，整理得T2＝T1eq \o\al(3,2) eq \r(\f(R,R eq \o\al(3,1))) ≈288 h，A错误；根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确；鹊桥二号在近月点从捕获轨道到冻结轨道进行近月制动，在捕获轨道运行时近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误；两轨道的近月点所受的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知，鹊桥二号在捕获轨道运行时近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．火星与地球的质量比为a，半径比为b，则它们的第一宇宙速度之比和表面的重力加速度之比分别是　(　　) A． eq \f(g火,g地)＝ eq \f(a,b) B． eq \f(v火,v地)＝ eq \r(\f(a,b)) C． eq \f(g火,g地)＝ eq \f(a,b2) D． eq \f(v火,v地)＝ eq \r(\f(b,a)) 解析：由G eq \f(Mm,R2)＝mg可得g＝ eq \f(GM,R2)，知 eq \f(g火,g地)＝ eq \f(a,b2)，由G eq \f(Mm,R2)＝m eq \f(v2,R)，结合gR2＝GM，可得v＝ eq \r(gR)，知 eq \f(v火,v地)＝ eq \r(\f(a,b2)·b)＝ eq \r(\f(a,b))，故B、C正确，A、D错误。 9．在无地面网络时，某手机可通过天通一号卫星系统进行通话。如图所示，天通一号目前由01、02、03共三颗地球同步卫星组网而成，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，同步卫星运行的周期为T，引力常量为G。下列说法正确的是(　　) A．地球的质量为 eq \f(gR2,G) B．三颗卫星运行的半径为 eq \r(3,\f(gR2T2,4π2)) C．三颗卫星运行的线速度大小均为 eq \f(2πR,T) D．若01星减速，则有可能与正常运行的02星相撞 解析：在地球表面G eq \f(Mm,R2)＝mg，解得地球的质量M＝ eq \f(gR2,G)，故A正确；设同步卫星轨道半径为r，根据万有引力提供向心力，则G eq \f(Mm,r2)＝m eq \f(4π2,T2)r，解得r＝ eq \r(3,\f(gR2T2,4π2))，故B正确；同步卫星线速度的大小v＝ eq \f(2πr,T)，根据上述结论可得v＝ eq \r(3,\f(2πgR2,T))，故C错误；若01星减速，其做圆周运动需要的向心力小于卫星受到的万有引力，因此其轨道半径减小，不可能与02星相撞，故D错误。 解析：由几何关系可得 eq \f(rM,rN)＝cos θ＝ eq \f(1,2)，根据万有引力提供向心力，有 eq \f(GMm,r2)＝m eq \f(v2,r)＝m eq \f(4π2,T2)r＝ma，解得v＝ eq \r(\f(GM,r))，T＝ eq \r(\f(4π2r3,GM))，a＝ eq \f(GM,r2)，又因为rM＜rN，所以vM＞vN，TM＜TN＝T， eq \f(aM,aN)＝eq \o\al(2,N) eq \f(r,r eq \o\al(2,M)) ＝ eq \f(4,1)，故A、C正确，B错误；探测器M要返回地球必须减速才能做近心运动，故D错误。 11．“登月计划”是近两年我国航天工作的重点，前期工作中查找数据有以下信息：月球的半径约是地球半径的 eq \f(1,4)，质量约是地球质量的 eq \f(1,81)，已知地球表面的重力加速度是g，地球的半径为R，引力常量为G，若航天员在地面上能向上竖直跳起的最大高度是h，忽略自转的影响，下列说法正确的是(　　) A．月球的密度为 eq \f(16g,27πGR) B．月球表面的重力加速度是 eq \f(4g,81) C.月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 eq \f(2,9) D．航天员以与在地球上相同的初速度在月球上起跳后，能达到的最大高度是 eq \f(9h,4) 解析：在星球表面上，根据G eq \f(Mm,R2)＝mg，可得g＝ eq \f(GM,R2)，则月球表面与地球表面重力加速度之比 eq \f(g月,g地)＝ eq \f(M月,M地)·eq \o\al(2,地) eq \f(R,R eq \o\al(2,月)) ＝ eq \f(1,81)×42＝ eq \f(16,81)，则月球表面的重力加速度g月＝ eq \f(16,81)g地＝ eq \f(16,81)g，在月球表面，根据Geq \o\al(2,月) eq \f(M月m′,R) ＝m′g月，月球的密度ρ＝eq \o\al(3,月) eq \f(M月,\f(4,3)πR) ，结合R月＝ eq \f(1,4)R，解得ρ＝ eq \f(16g,27πGR)，故A正确，B错误； 根据mg＝m eq \f(v2,R)，得第一宇宙速度v＝ eq \r(gR)，则月球的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比 eq \f(v月,v地)＝ eq \r(\f(g月R月,g地R地))＝ eq \r(\f(16,81)×\f(1,4))＝ eq \f(2,9)，故C正确；物体做竖直上抛运动时，上升的最大高度h＝eq \o\al(2,0) eq \f(v,2g) ，则航天员以相同的初速度在月球上起跳后和地球上起跳后上升的最大高度之比 eq \f(h月,h地)＝ eq \f(g地,g月)＝ eq \f(81,16)，则在月球上上升的最大高度h月＝ eq \f(81,16)h地＝ eq \f(81,16)h，故D错误。　 解析：质量为m的土壤在月球上的重力F＝mg 月球表面的重力加速度g＝ eq \f(F,m) 对月球表面的物体有G eq \f(Mm,r2)＝mg 解得M＝ eq \f(Fr2,Gm)。 答案： eq \f(F,m)　 eq \f(Fr2,Gm)　 解析：对环月轨道上的物体 G eq \f(Mm1,(r＋H)2)＝m1 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2(r＋H) 环月轨道距月球表面的高度 H＝ eq \r(3,\f(Fr2T2,4π2m))－r。 答案： eq \r(3,\f(Fr2T2,4π2m))－r 解析：假设卫星绕太阳表面做圆周运动，由万有引力提供向心力，则有 eq \f(GMm,R2)＝m eq \f(v2,R) 解得v＝ eq \r(\f(GM,R))。 答案： eq \r(\f(GM,R))　 解析：假设卫星绕黑洞表面做圆周运动，由万有引力提供向心力，则有 eq \o\al(2,黑洞) eq \f(GMm,R) ＝meq \o\al(2,1) eq \f(v,R黑洞) 根据题意，太阳收缩成球形黑洞后逃逸速度 v2＝ eq \r(2)v1 解得v2＝ eq \r(\f(2GM,R黑洞)) 其中v2≥c 解得R黑洞≤ eq \f(2GM,c2) 可知，黑洞最大半径 Rm＝ eq \f(2GM,c2)。 答案： eq \f(2GM,c2) 解析：小球做平抛运动，水平方向有x＝v0t0 竖直方向有h＝ eq \f(1,2)gt eq \o\al(2,0) 从抛出到落到斜坡上由几何关系有 tan θ＝ eq \f(h,x) 解得g＝ eq \f(2v0tan θ,t0)。 答案： eq \f(2v0tan θ,t0)　 解析：在星球表面上万有引力和重力的关系为 eq \f(GMm,R2)＝mg 该星球的体积V＝ eq \f(4πR3,3) 所以该星球的密度ρ＝ eq \f(M,V)＝ eq \f(3v0tan θ,2πt0GR)。 答案： eq \f(3v0tan θ,2πt0GR) 解析：物体放在北极的地表，根据万有引力等于重力可得 G eq \f(Mm,R2)＝mg 物体相对地心是静止的则有F1＝mg 因此有F1＝G eq \f(Mm,R2)。 答案：G eq \f(Mm,R2)　 解析：放在赤道表面的物体相对地心做圆周运动，根据牛顿第二定律 G eq \f(Mm,R2)－F2＝m eq \f(4π2,T2)R 解得F2′＝F2＝G eq \f(Mm,R2)－m eq \f(4π2,T2)R。 答案：G eq \f(Mm,R2)－m eq \f(4π2,T2)R 解析：为满足题目要求，该卫星的轨道平面必须在赤道平面内，且做圆周运动的周期等于地球自转周期T，以卫星为研究对象，根据牛顿第二定律 G eq \f(Mm,(R＋h)2)＝m eq \f(4π2,T2)(R＋h) 解得卫星距地面的高度 h＝ eq \r(3,\f(GMT2,4π2))－R。 答案： eq \r(3,\f(GMT2,4π2))－R $