(4)万有引力与宇宙航行-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（N）

高三一轮复习N ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（四） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力Ⅱ.推理能力 Ⅲ，分析综合能力Ⅳ，应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ⅡⅢ ① ②③ ④ 档次 系数 1 选择题 4 卫星的半径 0.85 2 选择题 4 根据已知量计算天体的质量 易 0.85 3 选择题 4 卫星的追及相遇问题 中 0.65 4 选择题 4 开普勒第三定律 中 0.75 不同轨道上的卫星各物理量的 5 选择题 4 中 0.70 比较 6 选择题 4 万有引力定律 难 0.55 地球同步卫星与其他卫星的 7 选择题 5 中 0.65 对比 8 选择题 圆锥摆问题 中 0.65 斜抛运动、平抛运动中的追及相 9 选择题 5 中 0.60 遇问题 不同轨道上的卫星各物理量的 10 选择题 5 难 0.55 比较 11 非选择题 万有引力定律 易 0.80 12 非选择题 8 卫星的各个物理量计算 中 0.65 卫星的追及相遇问题、开普勒第 13 非选择题 11 分 0.65 三定律 物块在倾斜传送带上的运动分 14 非选择题 13 L 中 0.60 析、斜抛运动 15 非选择题 16 多星运动问题 难 0.50 ·15· ·物理· 参考答案及解析 香考答条及解析 一、选择题 超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周 1.C【解析】由轨迹图可知：地球自转一圈，卫星运动 运动，万有引力提供向心力，处于失重状态，D项 3圈，卫星做圆周运动，根据万有引力提供向心力可 错误。 得GM恤=m(祭)r,可得同步卫星B的周期T一 6.B【解析】根据万有引力提供向心力有GMm 1-2 3 2r√GM,卫星A的周期T'=2元 GM 3,则卫 n答，可得下一，则了图像的斜率 星A的轨道半径r'= ,C项正确。 ，可得该星球和地球的质量之比总会=工 4π 2.C【解析】在上升器上升的第一阶段，有h=) F-mg=m,在月球表面附近有mg=G,联立解 ”,A项错误；“探测卫星”在该星球近表面和地球近 积月球的质量M-然一2景，C项正确」 表面运动时均满足下=c,则飞=4，则尽 GMP GM。1 Ra 3.A【解析】设海王星的公转周期为T海，由题知，每 ,根据万有引力提供向心力有6” 隔时间：海王星与天王星距离最近，则有（停-经 T指 R,可得=人 GM 则该星球和地球的第一宇宙 R =2:解得T:=7A项正确。 速度之比迎 MeRo ,B项正确：体积V= 4,A【解析】绕月球在两个轨道上运动时，根据开普勒 N MoRP Jn 第三定律有2R+A+h)=2R++h:),T M 8T 8Ti 子R,密度p=普，则该星球和地球的密度之比巴 2T2,解得h=3h,一2h一4R,A项正确。 =MR&= 了，C项错误；根据万有引力与重力的关 1 5 MoR 5.B【解析】“东方红一号”卫星的半长轴n= 系有GMm R =mg,该星球和地球表面的重力加速度 2R十hx十h适=7804.5km,“天日一号”卫星的半 2 大小之比型= MpRi ,D项错误。 径为R地十400km≤2≤R地十600km,即6800km≤ ga MoRi r2≤7000km,则“天目一号”卫星的半径r2小于“东 二、选择题 方红一号”卫星的半长轴”1，根据开普勒第三定律有 7.AB【解析】由图可知a=kr=a二ar,根据圆周运 r-r 示=k,可知“东方红一号”卫星运行的周期大于“天 动的向心加速度与角速度的关系可得a=0r,所以 目一号”卫星运行的周期，A项错误；根据G w2-a二4，即地球自转的角速度满足0=二a r2 r-ri r?- ma可得a=G,“东方红一号”卫星到地心的距离有 r2 A项正确：由于a:=。7,解得。-√停，故其周期 可能等于“天目一号”卫星到地心的距离，则两者加速 度大小可能相等，B项正确；7.9km/s是人造地球卫 T=-2√，B项正确：上升过程中，电梯舱和 星的最大运行速度，则“天目一号”卫星的运行速度一 人的角速度相同，随着的增大，向心加速度增大，根 定小于7.9km/s,C项错误；“天目一号"卫星在加速 据牛顿第二定律可知，支持力变小，C项错误；太空中 升空阶段的加速度方向向上，所以加速升空阶段处于 的物体处于完全失重状态，从舱外释放一物体，物体 ·16· 高三一轮复习N ·物理· 仍做圆周运动，不会做自由落体运动，D项错误。 定律可得号-√-，B项正确：根据a 1 8.BC【解析】根据题意可知，小球A与小球B均做匀 速圆周运动，合力指向圆心提供向心力，分别对两球 GM可得卫星12的向心加速度之比。，=片=， 受力分析，如图所示： C项正确；两卫星两次相距最近经过的时间为T,则 有号景-1，解得万=T,=专，卫星1的运 行速度u 2n=16,D项错误。 7T 三、非选择题 由几何关系，对小球A有FA=8,对小球B有 sin a 11.(1)1:96 (2)√6：12 F。-m,小球A与小球B的质量关系不确定，受 sin a 【解析】(1)根据GMm =mg (1分) 到的支持力大小不一定相等，A项错误；由几何关系， 可得M=R (1分) 对小球A有FM=FA=超，对小球B有F出= tan a 月球质量与地球质量之比M月：M地=g月R: F:=。,根据上，=a,可得小球A与小球B的 8R=合×（子）：1=1：96 (2分) 向心加速度a=as一a品。B项正确：同理可知，小 (2根据G=m只 (1分) 球C的向心力F,c=mcg an根据R,=m可知，小球 GM 可得=√ (1分) gre C做圆周运动的速度c=√am9,同理可知，小球B 返回舱绕月飞行的速度与地球上近地圆轨道卫星的 环绕速度之比v月地=√6：12 (2分) 做圆周运动的速度vB= E,设小球B与小球C A tan a 12. R g(ri+ri】 所在的高度为h,由几何关系可得rc=htan B,rB htan,可得%==√五，由T=2可知，B<e, 【解析】设系绳上的拉力为T,对卫星a有GMm r T=ma'r (2分) 则有Tc>Ts,C项正确，D项错误。 9.BCD【解析】由于相遇处在O、S连线靠近O的三等 对卫星b有G Mm+T=mo're (2分) r 分点M的正上方，则有2cos9·t=2t,可得两小球 在地球表面有GM=m6g R2 (2分) 初速度大小关系为：2=1：2√2，B项正确；由： =1:22可得2=20√2m/s,竖直方向满足h= 解得w= R g(十r) r1r2Vn十2 (2分) 2gt十sin0·t一2gt,解得t=2s,此时斜抛小 13.(1) /T2 TT, T 球竖直方向的分速度大小y,=v2sin日-gt,解得y,= (2)21,-T 0,则此时斜抛小球恰到最高点，A项错误；相遇时离 【解析】(1)根据万有引力定律有GMm=m r2 地高度H=人-号gt=20m,D项正确：0，S两点的 (2分) 距离x=3t=60m,C项正确。 GM 解得u=√ (2分) 10.BC【解析】卫星1的轨道半径较小，设卫星1的轨 道半径为n,卫星2的轨道半径为n,结合图像有r 根据开普勒第三定律有5=火 (1分) -m=3r,r2十r1=5r,解得1=r,r2=4r,卫星1、2 可得=√ (2分) 的轨道半径之比为1：4，A项错误；根据开普勒第三 ·17· ·物理· 参考答案及解析 2)旅题意，有（经祭1= (2分) 做圆周运动的半径为，线速度为u,根据牛顿第二 TTa 定律可得2平c0s30=m号 (1分) 解得t2(T2-T) (2分) 当它们之间的距离=√1时，则它们做圆周运动 14.(1)2h 1 tan 0 (2)g2 4sin 0(ucos 0-sin 0) 的半径变为=√ (1分) 【解析】1)玉米粒飞出后，上升阶段有号=台 设线速度变为'，根据牛顿第二定律可得 2 Gm 2c0s30°=m (1分) (1分) (6sin9)2=2g·8 (1分) 由以上可得之 =√元=W3 (2分) 下落阶段有宁后-兰 1 (1分) (3)由于三颗星保持相对静止，一起绕某点做匀速圆 周运动，三颗星的角速度相等，根据对称性，B、C星 水平方向有x1=%(t十t2)cos日 (2分) 轨道半径相等，作出三颗星的运动轨迹，如图所示 =十品 (1分) 解得4=监g (2分) (2)玉米在传送带上运动，加速阶段有umgcos0一 mgsin =ma (1分) 6-0=2ax2 (1分) 匀速阶段有t= h 一x2 (1分) 对A星有2G5+1)mos30=R1分) sin 0 12 对B、C星，两颗星各自所受引力的合力大小相等， 联立可得t= 「2 g 4sin (ucos 0-sin 设为F,根据余弦定理有 (2分) Fe=[GB+1)m]+[G5+1)m 12 15.(1)4x 3GT (2)3 (3)√2：1：1 2G5+1)m.G5+1)mcos120 2 (2分) 【解析】(1)由三颗星质量相同可知，它们的轨道半 对B、C星，两颗星各自做匀速圆周运动，B、C轨道 径等于等边三角形外接圆的半径，即三名(1分) 半径相等，令RB=Rc=R,则有F=(√3+1)mwR 设三颗星的质量均为，根据牛顿第二定律可得 (1分) 2 Gm2 4π2 Pc0s30°=m (1分) 解得受-厄 (1分) 解得三颗星的质经均为烟一无票 (2分) 可知，三颗星A、B、C的半径之比为√2：1：1(2分) (2)已知三颗星质量相同，设三颗星的质量均为， 18·高三一轮复习单元检测卷/物理 (四)万有引力与宇宙航行 (考试时间75分钟，满分100分) 一、选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一 项是符合题目要求的) 1.“星下点”是指卫星和地心连线与地球表面的交点。如图甲所示为人造地球卫星A 的运行圆轨道及“星下点”示意图，卫星A的绕行方向与地球自转方向一致，M点是 某时刻的“星下点”，如图乙所示为卫星A的“星下点”在完整地球平面图上一段时间 内的轨迹，已知地球同步卫星B(图中未画出)的轨道半径为，则卫星A的轨道半 径为 90N 60N 30N 0o 30°S 60°S 90°S A写 B.3 C. 丽 D.弱 2.嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞。将上升器自静止开始竖直上升的第 一阶段视为匀变速直线运动，该阶段所用的时间为t,发动机的推力大小恒为F,上升 器的位移大小为h,已知上升器（包括月球样品）的质量为m,月球的半径为R,引力常 量为G,忽略月球自转的影响，h《R,则月球的质量为 人然 B.hR FR2 Gt2 Gm c D.2hRFR Gt2 Gm 3.海王星是仅有的利用数学预测发现的行星，是牛顿经典力学的辉煌标志之一。在未 发现海王星之前，天文学家发现天王星实际运动的轨道与万有引力理论计算的值总 存在一些偏离，且周期性地每隔时间t发生一次最大的偏离。天文学家认为形成这 种现象的原因是天王星外侧还存在着一颗未知行星绕太阳运行，其运行轨道与天王 星在同一平面内，且与天王星的绕行方向相同，每当未知行星与天王星距离最近时， 它对天王星的万有引力会引起天王星轨道的最大偏离，该未知行星即为海王星。已 知天王星的公转周期为T,则海王星的公转周期为 M R c 2Tt D.:+T 4.“鹊桥二号”中继星在中国文昌航天发射场成功发射升空。如图所示， “鹊桥二号”临近月球时，先在周期为24小时的环月大椭圆冻结轨道 I上运行一段时间，而后在近月点P变轨，进入周期为12小时的环月 大椭圆冻结轨道Ⅱ。已知轨道I的近月点P距离月球表面的高度为 6远月点Q距离月球表面的高度为h,月球半径为R, ≈0.6，忽 略地球引力的影响，则轨道Ⅱ的远月点Q距离月球表面的高度为 A.3h:-2h,-4RB.3h,-2h;一8R C.3h,-3h,-4R D.3h,-3h1-8R 5 物理第1页（共4页) 衡水金卷·先享题·高 5.我国“快舟一号”甲固体运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空，以“一箭四星”的方 式，将“天目一号”掩星探测星座15~18星送入预定轨道（轨道近似为圆轨道，高度在 400~600km之间)。我国的第一颗卫星“东方红一号”于1970年4月24日在酒泉 卫星发射中心由长征一号运载火箭送入工作轨道（近地点距地球表面的高度为 441km、远地点距地球表面的高度为2368km)。已知地球的半径为6400km,下列 说法正确的是 A.“东方红一号”卫星运行的周期小于“天目一号”卫星运行的周期 B.“东方红一号”卫星的加速度大小可能等于“天目一号”卫星的加速度大小 C.“天目一号”卫星的运行速率可能大于7.9km/s D.“天目一号”卫星从发射到进入预定轨道的整个过程均处于失重状态 6.我国科研人员利用“探测卫星”获取了某一星球的探测数据，对该星球有了一定的认 识。“探测卫星”在发射过程中，先绕地球做圆周运动，后变轨运动至该星球附近，绕 星球做圆周运动。“探测卫星”在两次圆周运动中周期的二次方T2与轨道半径的三 次方的关系图像如图所示，其中P实线部分表示“探测卫星”绕该星球运动的关系 图像，Q实线部分表示“探测卫星”绕地球运动的关系图像，“探测卫星”在该星球近表 面和地球近表面运动时均满足T=c,图中c、、n已知，则下列说法正确的是 A.该星球和地球的质量之比为n:m +T2 心 B.该星球和地球的第一宇宙速度之比为m:n C.该星球和地球的密度之比为m:n D.该星球和地球表面的重力加速度大小之比为：m 0 产 二、选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项 符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 7.如图甲所示为国产科幻大片《流浪地球2》中人类在地球同步静止轨道上建造的空间 站，人类通过地面和空间站之间的“太空电梯”往返于天地之间。如图乙所示为人乘 坐“太空电梯”时由于随地球自转而需要的向心加速度α与其到地心距离r的关系图 像，已知1为地球半径，2为地球同步卫星的轨道半径，下列说法正确的是 A.地球自转的角速度满足w2=4一a 个a r2-r1 B.地球同步卫星的周期为2r√a 1 r2 C.上升过程中电梯舱对人的支持力保持 不变 D.从空间站向舱外自由释放一物体，物体将做自由落体运动 8.如图所示，两个同轴心的玻璃漏斗内表面光滑，两漏斗与竖直转轴的夹角分别为α、3 且α<B,A、B、C三个小球在漏斗上做匀速圆周运动，A、B两小球在同一漏斗的不同 位置，小球C在另一个漏斗上且与B球位置等高，下列说法正确的是 A.小球A与小球B受到的支持力大小相等 B.小球A与小球B的向心加速度大小相等 C.小球B与小球C的速度大小相等 D.小球B的周期等于小球C的周期 三一轮复习单元检测卷四 物理第2页（共4页） 回 9.如图所示，一小球从O点的正上方离地高h=40m处的P点以o1=10m/s的速度 水平抛出，同时在O点右方地面上S点以速度v2斜向左上方与地面成0=45°角抛出 另一小球，两小球恰在O、S连线靠近O的三等分点M的正上方相遇。重力加速度g =10m/s2,若不计空气阻力，则从两小球抛出后到相遇的 PQ→V1 过程，下列说法正确的是 A.两小球相遇时斜抛小球处于下落阶段 B.两小球初速度大小关系为y:w2=1:2√2 2 C.O、S两点的距离为60m D.两小球相遇点一定在距离地面高20m处 10.如图所示为两颗绕地球运动的卫星1与卫星2，两颗卫星在同一平面内且沿同一方 向绕地球做匀速圆周运动，运动过程中，两颗卫星的最小距离为3r,最大距离为5r, 两次相距最近的时间间隔为T,不计两颗卫星间的万有引力，则 d卫星2 下列说法正确的是 逆星1 A.卫星1、2的轨道半径之比为1：2 B.卫星1、2的周期之比为1：8 地球 C.卫星1、2的向心加速度之比为16：1 D,卫星1的线速度大小为 班级 姓名 分数 题号 2 4 6 7 8 9 10 答案 三、非选择题（本题共5小题，共56分。请按要求完成下列各题） 11.(8分)“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月球之旅。本次主要任 务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返 回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月 球半径。已知月球表面的重力加速度约为地球表面的。，月球半径约为地球半径的 十，引力常量为G。求 (1)月球质量与地球质量之比； (2)返回舱绕月飞行的速度与地球上近地圆轨道卫星的环绕速度之比。 12.(8分)迷你系绳卫星在地球赤道正上方大气层外，沿圆形轨道绕地球飞行。如图所 示，某系绳卫星由两个质量相等的子卫星α、b组成，它们之间的系绳沿地球半径方 向，已知子卫星a、b绕地球做圆周运动的半径分别为r1、r2,地球半径为R,地球表 面的重力加速度大小为g,系绳质量不计，求系绳卫星做圆周运动的角 速度大小。 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 13.(11分)北斗卫星导航系统由若干颗静止轨道卫星、中地球轨道卫星组成，如图所 示，卫星A和B是其中的两颗卫星，卫星A、B绕地球做匀速圆周运动的周期分别 为T1、T2,忽略地球自转。求： (1)卫星A、B线速度大小的比值； (2)从两卫星相距最远到相距最近的最短时间。 OB 地球 14.(13分)如图所示，脱粒机与顺时针匀速转动的传送带底端相连，将收割晒干的玉米 投入脱粒机后，玉米粒由静止开始沿传送带向上运动，一段时间后和传送带保持相 对静止，直至从传送带的顶端飞出，最后落在水平地面上。已知传送带与水平方向 的夹角为0，顶端距地面的高度为h,传送带与玉米粒间的动摩擦因数为，玉米粒飞 出后相对地面的最大高度为警，重力加速度为g,若不计风力、空气阻力和玉米粒之 间的相互作用力。求： (1)玉米粒落地点与传送带底端的水平距离x; (2)玉米粒在传送带上相对传送带静止的时间t。 15.(16分)中科院国家天文台发布了目前世界上最大时域多星光谱星表，为科学家研 究宇宙中的多星系统提供了关键数据支持。科学家观测到有三颗星A、B、C保持相 对静止，相互之间的距离均为，一起绕着某点做周期为T的匀速圆周运动。引力 常量为G,忽略其他星体对它们的引力作用。 (1)若三颗星质量相同，求它们的质量大小： (2)若三颗星质量相同且不变，现在由于某种外部原因，导致它们彼此间的距离变为 原来的√3倍然后重新稳定。那么，它们做匀速圆周运动的线速度是距离变化之前 的多少倍？ (3)若三颗星的质量分别为mA=m,mg=mc=(√3十1)m,求它们做匀速圆周运动 的半径之比。 一轮复习单元检测卷四 物理第4页（共4页） 因