第7章 万有引力与宇宙航行 阶段质量检测(三)（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件聚焦万有引力定律及天体运动规律，以神舟飞船、嫦娥六号等中国航天任务为导入，通过从基础规律到卫星、双星系统的实例题，构建“定律推导-公式应用-实际问题解决”的学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点在于以情境化命题承载核心素养，通过神舟十八号失重分析、嫦娥六号轨道计算等实例，渗透运动与相互作用观念，训练模型建构与科学推理能力，强化科学态度与责任。采用问题链设计，学生能深化知识应用，教师可高效开展情境教学。

阶段质量检测(三) (本试卷满分：100分) 一、单项选择题(本题共10题，每题4分，共40分。每题只有一个选项最符合题意) 1.对于下列物理事实，正确的是(　 ) A.牛顿发现万有引力定律且最早测出G值，并且发现引力常量G值大小与中心天体选择无关 B.匀速圆周运动一定是匀变速曲线运动 C.牛顿在万有引力定律的发现过程中，用到了“牛顿第二定律”“力的作用是相互的”“开普勒第三定律”等理论作为推理依据 D.开普勒接受了地心说的观点，并根据第谷对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了开普勒行星运动定律 √ 解析：卡文迪什最早测出G值，A错误；匀速圆周运动加速度指向圆心一直变化，不是匀变速曲线运动，B错误；牛顿发现万有引力定律过程中，用到开普勒第三定律、力的作用是相互的且具有相同的性质、牛顿第二定律等物理规律及结论，C正确；开普勒接受了哥白尼日心说的观点，并根据第谷对行星运动观察记录的数据，应用严密的数学运算和椭圆轨道假说，得出了行星运动定律，D错误。 2.若使两质点间的万有引力减小为原来的，下列办法可采用的是(　 ) A.使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变 B.使两质点的质量都减半，间距减为原来的 C.使其中一质点的质量减为原来的，间距不变 D.使两质点的质量和间距都减为原来的 √ 解析：根据万有引力定律可知，质点间的万有引力大小为F=G，使两质点间距离增为原来的4倍，质量不变，则万有引力减小为原来的，故A错误；使两质点的质量都减半，间距减为原来的，则万有引力保持不变，故B错误；使其中一质点的质量减为原来的，间距不变，则万有引力减小为原来的，故C正确；使两质点的质量和间距都减为原来的，则万有引力保持不变，故D错误。 3.太空奥运你听说过吗?神舟十八号飞行乘组指令长叶光富同李聪、李广苏两位航天员在太空上设计比赛科目，出色地完成了惊天动地的“举重项目”。叶光富能轻松举起两位航天员是因为 (　 ) A.在空间站中航天员处于完全失重状态 B.手对杆的作用力大于杆对手的作用力 C.手对杆的作用力大于两位航天员的重力 D.空间站对两位航天员有向上的引力 √ 解析：叶光富能轻松举起两位航天员是因为在空间站中航天员处于完全失重状态，叶光富也处于完全失重状态，接触时彼此间的挤压力为零，因此会显得非常轻盈，故他只需要施加很小的力就能完成这一动作，与其他因素无关，故A正确；根据牛顿第三定律知，手对杆的作用力等于杆对手的作用力大小，与叶光富能轻松举起两位航天员无关，故B错误；叶光富能轻松举起两位航天员，是因为两位航天员都处于完全失重状态，而不是手对杆的作用力大于两位航天员的重力，故C错误；两位航天员都处于空间站内部，空间站对两位航天员引力为零，故D错误。 4.神舟二十号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一个组合体。该组合体在距地面高约400 km(高于近地轨道高度)的轨道上运行，其轨道可近似视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36 000 km处，则该组合体 (　 ) A.运行速度大于7.9 km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期 B.运行速度大于7.9 km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期 C.运行速度小于7.9 km/s，运行周期小于地球同步卫星的周期 D.运行速度小于7.9 km/s，运行周期大于地球同步卫星的周期 √ 解析：根据G=m=mr，可得v=，T=2π，组合体的轨道半径大于地球半径，可知组合体的运行速度小于7.9 km/s；组合体的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可知组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期。 5.我国在太原卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，以“一箭四星”的方式，成功将宏图一号01组卫星发射升空，本次任务的四颗卫星在轨组成国际首个车轮式卫星编队。假设某卫星在预定轨道上绕地球做匀速圆周运动，其线速度大小为v，角速度大小为ω，引力常量为G，则地球的质量为 (　 ) A. B. C. D. √ 解析：根据G=mω2r，v=ωr，解得M=。 6.国外某公司的星链卫星从半径为550公里的运行轨道，下降到我国空间站的运行轨道，空间站采取“紧急避碰”措施，有效规避了碰撞风险。则 (　 ) A.在轨运行时空间站的周期小于星链 卫星的周期 B.在轨运行时空间站的角速度小于星链卫星的角速度 C.在轨运行时空间站的向心力等于星链卫星的向心力 D.星链卫星在轨运行的线速度大于7.9 km/s √ 解析：空间站的轨道半径小于星链卫星的轨道半径，根据开普勒第三定律，可知在轨运行时空间站的周期小于星链卫星的周期，选项A正确；根据G=mrω2，ω=，在轨运行时空间站的角速度大于星链卫星的角速度，选项B错误；由于空间站与星链卫星质量关系不确定，不能比较两者向心力的大小关系，选项C错误； 7.9 km/s是近地卫星的环绕速度，可知星链卫星在轨运行的线速度小于7.9 km/s，选项D错误。 7.如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球静止卫星。已知地球自转周期为T1，B的运行周期为T2，则以下判断正确的是 (　 ) A.卫星C的运行速度大小大于地球的第一宇宙速度 B.A、B的线速度大小关系为vA>vB C.周期大小关系为TC>TB>TA D.B、C相距最近为计时起点，绕行方向相同，经过时间，B、C相距最远 √ 解析：根据G=m，解得v=可知，轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度，其轨道半径最小，可知卫星C的运行速度大小小于地球的第一宇宙速度，故A错误；结合上述可知，B的线速度大于C的线速度，地球静止卫星的角速度与地球自转角速度相等，根据v=ωr可知，C的线速度大于A的线速度，则有vA<vB，故B错误； 根据G=m，解得T=，可知C的周期大于B的周期，又由于地球静止卫星的周期等于地球自转周期，则有TC=TA>TB，故C错误；B、C相距最近为计时起点，绕行方向相同，则B、C第一次相距最远时有Δt-Δt=π，解得Δt=，故D正确。 8.宇宙恒星中有许多双星系统，非常美丽，如图所示为某星系的某一双星系统。质量分别为m1、m2的恒星绕着中心一点旋转。两颗恒星分别相距x1和x2，两颗恒星距离为L，下列说法正确的是(　 ) A.两颗恒星的周期各不相同 B.质量越大的恒星距离中心点越近 C.恒星的质量和距中心的距离满足m1x2=m2x1 D.两颗恒星的速度之和满足v1+v2=2ωL √ 解析：两颗恒星运动周期相同，故A错误；根据G=m1x1，G=m2x2，联立解得m1x1=m2x2，可知质量越大，恒星距离中心点越近，故B正确，C错误；由于两颗恒星运动周期相同，则角速度相同，根据v=ωr，可得v1=ωx1，v2=ωx2，则v1+v2=ω(x1+x2)=ωL，故D错误。 9.2025年6月26日，“神舟二十号”乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰紧密协同，在空间站(离地面的距离大约为450 km)机械臂和地面工作人员配合下，完成了6.5小时的出舱活动，彰显了我国强大的航天实力，以下说法中正确的是 (　 ) A.航天员出舱时，可以不系安全绳 B.航天员不受重力，处于漂浮状态 C.航天员的速度和向心加速度都比地球静止卫星大 D.研究机械臂具体操作时，可以把机械臂看成质点 √ 解析：航天员处于完全失重状态，以某一速度出舱时一定要系安全绳，航天员处于失重状态，但仍受重力作用，故A、B错误；根据万有引力提供向心力G=ma=m，解得a=G，v=，因为“神舟二十号”运行的轨道半径小于地球静止卫星运行的轨道半径，则有航天员的速度和向心加速度都比地球静止卫星大，故C正确；研究机械臂具体操作时，机械臂的大小和形状不能忽略，所以不可以把机械臂看成质点，故D错误。 10.2024年6月2日，嫦娥六号在月球 背面南极-艾特肯盆地中的预选着陆点着 陆，顺利完成月壤与月岩采样任务。4日 7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品 自月球背面起飞，并成功进入预定环月轨道，经过多次变轨，最终顺利回到地球。如图所示为嫦娥六号顺利返航的简化示意图，假设环月圆形轨道Ⅰ半径为R，周期为T，环月椭圆轨道Ⅱ半长轴为a，周期为t，月球半径为R月，月球表面重力加速度为g，则下列说法正确的是 (　 ) A.月球的第一宇宙速度为7.9 km/s B.嫦娥六号在环月轨道Ⅰ上P点处的速度比在环月轨道Ⅱ上P点处的速度小 C.= D.嫦娥六号在环月轨道Ⅰ上运行的周期T=π √ 解析：地球的第一宇宙速度为7.9 km/s，月球的重力加速度和半径均小于地球，其第一宇宙速度小于7.9 km/s，故A错误；嫦娥六号在环月轨道Ⅱ的P点处加速才可进入环月轨道Ⅰ，故环月轨道Ⅰ的P点处的速度更大，故B错误；根据开普勒第三定律可知，嫦娥六号围绕的中心天体是月球，满足=，故C正确；假设月球质量为M，嫦娥六号质量为m，万有引力常量为G，万有引力提供向心力有 =mR，又=mg月，联立解得T=2π，故D错误。 二、非选择题(共4题，共60分) 11.(11分)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 行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直 线的时候，天文学称为“火星冲日”。已知火星 公转半径与地球公转半径的比值为(C为常数)，地球的公转周期为T，求： (1)火星公转周期T火；(5分) 答案：CT　 解析：由开普勒第三定律得= 解得T火=CT。 (2)相邻两次火星冲日的时间间隔Δt。(6分) 答案： 解析：由题意得ω地Δt=ω火Δt+2π 由角速度和周期关系得Δt=Δt+2π 解得Δt=。 12.(14分)石墨烯是一种具有超轻超高强度的新型材料。有人设想：用石墨烯制作超级缆绳连接地球赤道上的固定基地与同步空间站，利用超级缆绳承载太空电梯从地球基地向空间站运送物资。已知地球半径为R，自转周期为T，地球北极表面重力加速度为g0，引力常量为G。 (1)求地球的质量M；(7分) 答案： 　 解析：设质量为m0的物体在北极地面静止，则m0g0=G，解得M=。 (2)太空电梯停在距地3R的站点，求该站点处的重力加速度g的大小。(7分) 答案：- 解析：设货物质量为m，在距地面高3R站点受到的万有引力为F，则F=G，货物绕地球做匀速圆周运动，设太空电梯对货物的支持力为N，则 F-N=mω2·4R，N=mg，ω= 联立解得g=-。 13.(17分)2024年6月4日嫦娥六号上升器从月球背面“起飞”进入环月飞行轨道后，先后进行了4次轨道调整，于6月6日成功与轨返组合体(轨道器和返回器组合体)完成月球轨道的交会对接，将装载着月球背面样品的容器成功转移至返回器中。之后轨返组合体将与上升器分离，转入约14天的环月等待阶段。已知月球半径为R，引力常量为G。 (1)若在环月等待阶段，轨返组合体在离月球表面为h的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期为T，求月球的质量；(8分) 答案： 解析：设月球质量为M，轨返组合体的质量为m，轨返组合体绕月球做圆周运动，由牛顿第二定律有G=m(R+h)， 解得M=。 (2)嫦娥六号上升器要能从月球背面成功“起飞”，所需的发射速度最小为多少?(9分) 答案： 解析：嫦娥六号上升器要能从月球背面成功“起飞”，所需的最小发射速度，就是发射到“近月”轨道所需的速度，也等于近月运行的线速度。设嫦娥六号上升器的质量为m'，近月运行的线速度为v，由牛顿第二定律有G=m'，解得v= 将M的表达式代入得 v= 嫦娥六号上升器要能从月球背面成功“起飞”，所需的发射速度最小为v=。 14.(18分)已知地球半径为R，空间站距离地面高度为h，地球表面重力加速度为g，引力常量为G。 (1)求地球的平均密度；(4分) 答案： 解析：地球表面一质量为m的物体，其受到的万有引力等于重力，所以有=mg 解得地球质量为M= 则地球的平均密度为ρ===。 (2)求空间站绕地球做匀速圆周运动的周期；(6分) 答案：2π 解析：空间站绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，所以有=m·(R+h) 解得周期为T=2π。 (3)若已知空间站距离地面的高度为h=，地球同步卫星距离地面的高度为空间站距地面高度的90倍，试计算空间站的运行周期约为多少小时。(已知地球自转周期为24小时，结果保留两位有效数字)(8分) 答案：1.5小时 解析：设空间站与同步卫星的轨道半径分别为r1和r2，运行周期分别为T1和T2，由开普勒第三定律可得= 则根据题意可知，空间站与同步卫星的轨道半径分别为r1=R+=R=17h r2=R+×90=R=106h 可以得到空间站的周期为 T1== h≈1.5 h。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $