2025-2026学年高一下学期物理单元复习检测卷（1） 天体运动

2025-2026学年高一下学期天体运动单元复习检测卷（1） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 1、 选择题（1-7为单选，每题4分，8-10为多选，每题6分，共46分） 1．2025年11月14日16时40分，神舟二十一号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，三位航天员身体状态良好。在其返回过程中，关于返回舱及宇航员的运动中下列说法正确的是（　　） A．返回舱加速下落时宇航员所受座椅的压力小于座椅对宇航员的支持力 B．随着返回舱不断靠近地面，地球对其引力逐渐减小 C．返回舱落地前，反推发动机点火减速，宇航员处于超重状态 D．用返回舱的轨迹长度和返回时间，可计算其平均速度的大小 2．如图所示，卫星和卫星分别以等大的轨道半径绕火星和地球做匀速圆周运动，已知火星质量小于地球质量。则卫星比卫星（　　） A．周期更小 B．线速度更小 C．角速度更大 D．向心加速度更大 3．近日，中国宣布拟在700～800km高度的晨昏轨道建设由多颗卫星组成的大型数据中心系统，以纾解地面数据中心耗电、散热等难题。已知晨昏轨道是一种特殊的太阳同步轨道，轨道面与地球晨昏线（黑夜与白昼的分界线）始终近似重合。下列说法正确的是（    ） A．晨昏轨道卫星不可能在更低的高度运行 B．晨昏轨道卫星的发射速度大于7.9km/s C．该数据中心系统绕地球运行的周期约为1h D．以太阳为参考系，晨昏轨道卫星的轨道面是静止的 4．目前运行在地球周围空间的卫星、空间站、宇宙飞船等人造天体数量已达数万之多，其中做匀速圆周运动的人造天体的周期的三分之二次方与其距地面高度的关系如图所示。已知图线的斜率为、纵截距为，地球可视为理想匀质的球体，则地球的半径为（    ） A． B． C． D． 5．2025年是人工智能规模化应用元年，越来越多的人在工作和学习中使用人工智能体。某同学通过人工智能体查询到在地球两极的重力加速度为，地球赤道上的重力加速度为，将地球视为质量分布均匀的球体，已知引力常量G和地球半径R，则地球密度为（　　） A． B． C． D． 6．如图所示，两颗卫星M、N都在同一平面内沿同一方向绕地球做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，卫星M的轨道半径为2R，卫星N的轨道半径为8R，两卫星M、N两次相距最近的最短时间间隔为t。下列说法正确的是（　　） A．卫星M和卫星N的线速度大小之比为 B．卫星M和卫星N的向心加速度大小之比为 C．卫星M的周期为 D．卫星N的周期为7t 7．我国“天关”卫星捕捉到一个异常的X射线源，推断为某黑洞撕裂并吞噬白矮星的过程。在吞噬初期的较短时间内，可将二者视为双星系统如图所示，黑洞和白矮星绕连线上点做匀速圆周运动，初始时两星间距为。若系统总质量保持不变，运行周期变为原来的倍。忽略其他天体影响，此时黑洞与白矮星的间距变为（　　） A． B． C． D． 8．如图甲所示，在星球A表面，一质量的物块从倾角为的斜面顶端由静止释放、下滑至斜面底端的过程中物块动能随下降高度h变化的图像如图乙所示。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为0.5，星球A的平均密度与地球相同，地球表面的重力加速度大小g取，忽略星球自转，则星球A（　　） A．表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为 B．表面的重力加速度与地球表面重力加速度之比为 C．第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为 D．第一宇宙速度与地球第一宇宙速度之比为 9．发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图），则以下判断正确的是（　　） A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度 C．卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度 D．卫星在轨道3上的周期小于它在轨道2上的周期 10．如图所示，Ⅰ为北斗卫星导航系统中的静止轨道卫星，其对地张角为；Ⅱ为地球的近地卫星。已知地球的自转周期为，万有引力常量为G，根据题中条件，可求出（　　） A．地球的平均密度为 B．卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为 C．卫星Ⅱ的周期为 D．卫星Ⅱ运动的线速度为 二、实验题（11题6分，12题9分，共15分） 11．某飞船距离未知星球表面高度H处悬停，在飞船中用如图甲所示的装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为，则： (1)由已知信息，可以推算出该高度下的重力加速度为_____（（结果保留2位有效数字）。 (2)若已知该星球半径为R，忽略球体自转，则该星球表面重力加速度为______；第一宇宙速度为______。［用（1）中的结果和R、H表示］ 12．如图1所示，在做“研究平抛运动”的实验时，南宁三中的一位同学让小球多次沿同一斜槽轨道滑下，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。取地球表面重力加速度为。 (1)为了描绘小球的运动轨迹，下列操作正确的是___________。（填选项前面的字母） A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次在不同位置无初速度释放小球 C．不需要等距离移动挡板 D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将所有点连成折线 (2)在做实验时，该同学只记录了物体运动的轨迹上的三点并以点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图2所示的图像，试根据图像求出物体平抛运动的初速度大小___________（结果保留两位有效数字），物体运动到点时的速度大小___________。 (3)在未来的某一天，一位南宁三中的校友在地心探险的过程中，在地球内部采用频闪摄影的方法拍摄“小球做平抛运动”的照片，得到钢球平抛运动轨迹中的三个点，如图3所示，已知小球从槽口末端水平抛出的初速度为，坐标纸每小格边长为。把地球视为质量分布均匀的球体，半径取，则该同学所在位置的重力加速度为___________，该同学离地心的距离为___________。（已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零） 三、解答题（13题10分，14题12分，15题17分） 13．如图所示，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。 (1)求地球质量M； (2)一颗卫星在距地表高度也为R的轨道绕地球中心做圆周运动，求卫星在轨道上稳定运行的速度v。 14．宇航员在地球表面将小球以一定的水平初速度向斜面抛出，斜面倾角，地球表面重力加速度为，小球经（未知）时间恰好垂直撞在斜面上。现宇航员站在某质量分布均匀的星球表面，将小球以相同的初速度向该斜面抛出，小球经的时间落在斜面上，其位移恰与斜面垂直，已知该星球的半径为，引力常量为。求： (1)小球在地球表面运动的时间； (2)该星球表面的重力加速度； (3)该星球的密度。 15．宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示，设两种系统中三个星体的质量及各星间的距离如图甲、乙中所示，已知引力常量为G，试分别求出两个系统做圆周运动的周期。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026年3月20日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C B B D B D A AC BC CD 1．C 【详解】A．宇航员对座椅的压力和座椅对宇航员的支持力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，二者大小始终相等，与运动状态无关，故A错误； B．根据万有引力公式，返回舱靠近地面时，与地心的距离减小，地球对其引力逐渐增大，故B错误； C．反推发动机点火后，返回舱向下做减速运动，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，故C正确； D．平均速度的定义是位移与时间的比值，轨迹长度是路程，路程与时间的比值为平均速率，无法据此计算平均速度的大小，故D错误。 故选C。 2．B 【详解】卫星绕中心天体做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，可得 向心加速度 线速度 角速度 周期 根据题意，两卫星轨道半径相等，且火星质量比地球小，所以卫星M的周期更大，卫星M的线速度、角速度、向心加速度更小，故ACD错误，B正确。 故选B。 3．B 【详解】A．晨昏轨道（太阳同步轨道）是通过调整轨道倾角，使轨道平面的进动角速度与地球公转角速度相同来实现的。理论上，只要调整合适的倾角，在不同高度（包括更低高度）都可以实现太阳同步轨道，并非不可能在更低高度运行，故A错误； B．第一宇宙速度（7.9km/s）是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，实际发射中，卫星需克服地球引力进入轨道，发射速度需大于7.9km/s（若等于则仅能沿地表做圆周运动，需更高速度进入更高轨道）。晨昏轨道卫星在700~800km高空，发射速度必然大于7.9km/s，故B正确； C．近地卫星（轨道半径近似为地球半径）的运行周期约为85分钟。根据开普勒第三定律可知，轨道半径越大，周期越大。该卫星轨道半径大于地球半径，其周期应大于85分钟，不可能约为1h，故C错误； D．晨昏轨道面始终与晨昏线重合，即始终垂直于太阳光线。以太阳为参考系，地球在绕太阳公转，日地连线方向不断变化。为了始终保持垂直于太阳光，轨道平面必须随地球公转而转动（角速度与地球公转角速度相同），因此轨道面不是静止的，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】绕地球做匀速圆周运动的天体，其向心力由地球对其的万有引力提供，即 解得 结合图像易知， 解得地球半径为 故选D。 5．B 【详解】BD．在两极无自转影响，重力加速度等于引力加速度，即 解得 地球密度 其中地球体积 解得 B正确，D错误； AC．地球赤道上受地球自转影响有 由于未知，不能直接表示，故不能求得地球密度，AC错误。 故选B。 6．D 【详解】A．根据万有引力提供向心力 解得 则卫星M、N的向心加速度之比为 故A错误； B．根据万有引力提供向心力 解得 卫星M和卫星N的向心加速度大小之比 故B错误； CD．根据开普勒第三定律 两卫星两次相距最近经过的时间为t，则 解得， 故C错误，D正确。 故选D。 7．A 【详解】设黑洞圆周运动的半径为，白矮星圆周运动的轨道半径为，万有引力提供圆周运动的向心力，则有， 结合题意可知 联立解得 若系统总质量保持不变，运行周期变为原来的倍，则有 解得，此时黑洞与白矮星的间距变为 故选A。 8．AC 【详解】AB．滑块由顶端到底端过程中，设星球A表面的重力加速度为，由动能定理有 代入数据得 即星球A表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为，故A正确，B错误； CD．根据万有引力提供向心力，有 解得第一宇宙速度为 对于天体，忽略自转时，根据万有引力等于重力，有 即 由于星球A平均密度与地球相等，故 可得第一宇宙速度之比，故C正确，D错误。 故选AC。 9．BC 【详解】A．卫星在轨道1和3上均做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力有 解得 即半径越大，速度越小，即卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误； B．卫星在轨道1运动经过Q点时，需要加速才能做离心运动变到轨道2上，所以，卫星在轨道2经过Q点的速度大于它在轨道1经过Q点的速度，故B正确； C．根据牛顿第二定律有 解得 所以，卫星经过同一点时的加速度相等，即卫星在轨道2经过Q点的加速度等于它在轨道1经过Q点的加速度，故C正确； D．根据开普勒第三定律有 因轨道3的半径大于轨道2的半长轴，所以，卫星在轨道3上的周期大于它在轨道2上的周期，故D错误。 故选BC。 10．CD 【详解】BC．静止轨道卫星的周期等于地球的自转周期，设静止轨道卫星的轨道半径为，地球半径为，根据图中几何关系可得 卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得 可得， 可得卫星Ⅰ和卫星Ⅱ的加速度之比为 卫星Ⅱ的周期为 故B错误，C正确； A．对于卫星Ⅱ，由万有引力提供向心力得 又 联立可得地球的平均密度为，故A错误； D．卫星Ⅱ运动的线速度为，故D正确。 故选CD。 11．(1)3.0 (2) 【详解】（1）由图乙知相邻相等时间内竖直方向的位移差为 又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为，则有 解得 （2）[1]根据 又有 解得。 [2]根据 结合[1]的分析，解得第一宇宙速度为。 12．(1)AC (2) 2.0 2.8 (3) 2 1280 【详解】（1）A．通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A正确； B．因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B错误： C.记录小球经过不同高度的位置时，每不必次严格地等距离下降，故C错误： D.将球的位置记录在纸上后，取下纸，最后轨迹应连成平滑的曲线，故D错误。 故选AC。 （2）由平抛运动水平方向做匀速直线运动，故水平初速度为 竖直方向做自由落体，并且由图可知，段时间相同，故 联立解得s， 竖直方向由平均速度公式 则点的速度为 （3）竖直方向根据 方向 联立解得 设地球密度为，地球质量为，可得 在距离地心处有 代入数据解得 13．(1) (2) 【详解】（1）在地球表面，物体的万有引力等于物体的重力，则有 解得地球的质量为 （2）万有引力提供圆周运动的向心力，则有 解得卫星的速度为 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）在地球表面，根据平抛运动规律得 其中，解得 （2）在星球表面，星球表面重力加速度为，根据平抛运动规律得 ，， 联立解得 （3）在星球表面，根据万有引力和重力的关系可得 解得该星球的质量为 则该星球的密度 15．， 【详解】甲系统中对旋转星体有 可得 乙系统中对旋转星体有 由几何关系有 联立可得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $