第七章 万有引力与宇宙航行 单元检测（练习卷）（七）-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

高一下学期物理单元检测卷（练习卷）（七） 时间：75分钟 总分：100分 检测范围：必修二第七章 一、选择题（1~7单选，每小题4分，8~10多选，每小题6分，共46分） 1．关于经典力学的局限性，下列说法正确的是(　　) A．经典力学适用于宏观低速运动的物体 B．经典力学只适用于像地球和太阳这样大的宏观物体 C．火车提速后，有关速度问题就不能用经典力学来处理 D．由于经典力学有局限性，所以一切力学问题只能用相对论力学来解决 2．“天链”卫星是中国的跟踪与数据中继卫星，由中国航天科技集团公司所属中国空间技研究院为主研制，主要用于为中国神舟载人飞船及后续载人航天器提供数据中继和测控服务。下列说法正确的是（　　） A．载人飞船着陆时速度减小，所以加速度也随之减小 B．“天链”卫星在太空中不受重力，处于完全失重状态 C．点火即将升空的“天链”卫星，速度与加速度都为零 D．研究“天链”卫星在太空轨道绕地球运行的速度时，可将卫星视为质点 3．2024年10月30日11时00分，神舟十九号载人飞船与天宫空间站自主对接成功，仅用了6.5小时再次上演“太空之吻”，关于对接过程中说法正确的是（　　） A．对接前，神舟十九号一直处于失重状态 B．神舟十九号需要在比空间站低的轨道加速完成对接 C．对接后，神舟十九号与空间站的线速度大于 D．对接后，神舟十九号不受地球引力作用 4．我国载人飞船“神舟七号”的顺利飞天，极大地振奋了民族精神。“神七”在轨道飞行过程中，宇航员翟志刚跨出飞船，实现了“太空行走”，当他出舱后相对于飞船静止不动时，以下说法正确的是（    ） A．他处于平衡状态 B．他不受任何力的作用 C．他的加速度不为零 D．他的加速度恒定不变 5．人造地球卫星在离地面高为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G。则卫星做匀速圆周运动的角速度ω为（　　） A． B． C． D． 6．很多国家发射地球静止卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道1运行，然后在Q点点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后在P点再次点火，将卫星送入同步圆形轨道3运行，如图所示。已知轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点．若只考虑地球对卫星的引力作用，则卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，下列说法正确的是（　　） A．若卫星在1、2、3轨道上正常运行时的周期分别为T1、T2、T3，则有T1＞T2＞T3 B．卫星沿轨道2由Q点运动到P点时引力做负功 C．根据公式v=ωr可知，卫星在轨道3上的运行速度大于在轨道1上的运行速度 D．根据可知，卫星在轨道2上任意位置的速度都小于在轨道1上的运行速度 7．据新华社北京11月1日电（记者张辛欣）1日，探月工程三期再入返回飞行试验任务的返回器经历了数天的太空之旅后平安回家，标志着探月工程全面转入无人自主采样返回新阶段。中国探月工程以无人探测为主，分三个实施阶段：“绕”“落”“回”三步走。2007年10月24日，嫦娥一号卫星由长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射升空。2013年12月2日，嫦娥三号在西昌卫星发射中心发射，2013年12月14日，嫦娥三号成功着陆月球。设探月卫星可贴近月球表面运动且轨道是圆形的，已知地球半径约是月球半径的4倍，地球质量约是月球质量的81倍，地球近地卫星的周期约为84min，地球表面重力加速度g取10m/s2，则（  ） A．绕月球表面做匀速圆周运动的探月卫星，其运动周期约是80min B．设想宇航员在月球表面上做自由落体实验，某物体从离月球表面20m处自由下落，约经4.5s时间落地 C．嫦娥三号卫星最小以7.9km/s的速度离开月球才能成为绕月卫星 D．绕月球表面做匀速圆周运动的探月卫星，其向心加速度约是4m/s2 8．经典力学有其局限性，相对论已经成为现代科学技术的重要理论基础之一。下列关于经典力学的说法中，正确的是（　　） A．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场 B．经典力学适用于范围在10-10 m以内的微观粒子运动 C．经典力学认为时间、空间与物质及其运动之间是相互联系的 D．按照经典力学，只要知道初始条件，就可以准确确定体系以往和未来的运动状态 9．如图所示，a、b两个飞船在同一平面内，在不同轨道绕某行星顺时针做匀速圆周运动，若已知引力常量为G，a、b两飞船距该行星表面高度分别为h1、h2（h1<h2），运行周期分别为T1、T2，则以下说法正确的是（  ） A．飞船a运行速度小于飞船b运行速度 B．飞船a加速可能追上飞船b C．利用以上数据可计算出该行星的半径 D．利用以上数据可计算出该行星的自转周期 10．下列关于经典力学的时空观，正确的是(　　) A．经典力学的时空观中，同时是绝对的，即在一个参考系中的观察者在某一时刻观察到的两个事件，对另一参考系中的观察者来说也是同时发生的 B．在经典力学的时空观中，空间间隔是绝对的，即任何事件(或物体的运动)所经历的时间，在不同的参考系中测量都是相同的，而与参考系的选取无关 C．在经典力学的时空观中，时间间隔是绝对的，即如果各个参考系中用来测量长度的标准相同，那么空间两点距离是绝对的不变的量值，而与参考系选取无关 D．经典力学的时空观就是一个绝对的时空观，时间与空间、物体的运动无关 二、实验题（每空3分，共18分） 11．卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面几乎没有压力，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。假设某同学在这种环境设计了如图所示装置（图中O为光滑的小孔）来间接测量物体的质量：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具。 （1）物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是__________； （2）为了测得待测物体的质量，需要测量物体转动n圈所用时间t，还需要测量的物理量有_____________________________（填写物理量符号并说明意义）； （3）待测物体质量的表达式为m=__________（用所测物理量符号表示）。 12．一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星，并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后，着陆在行星上。宇宙飞船上备有以下实验仪器： A．弹簧测力计一个 B．精确秒表一只 C．天平一台（附砝码一套） D．物体一个 为测定该行星的质量M和半径R，宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量，依据测量数据可求出M和R（已知引力常量为G）。 （1）绕行时测量所用的仪器为______（用仪器的字母序号表示），所测物理量为______。 （2）着陆后测量所用的仪器为A、C、D，所测物理量为物体质量m、重力F。用测量数据求该行星的质量M＝______。 三、解答题（13题12分，14题12分，15题12分，共36分） 13．据人民网报道，北京时间2013年12月6日17时53分，嫦娥三号探测器成功实施近月制动，顺利进入环月轨道，探测器环月运行轨道可视为圆轨道。已知探测器环月运行时可忽略地球及其他天体的引力，轨道半径为r，运动周期为T，引力常量为G，求： （1）探测器绕月运行的速度的大小； （2）探测器绕月运行的加速度的大小； （3）月球的质量。 14．如图所示，探月卫星的发射过程可简化如下：首先进入绕地球运行的“停泊轨道”，在该轨道的P处通过变速再进入“地月转移轨道”，在快要到达月球时，对卫星再次变速，卫星被月球引力“俘获”后，成为环月卫星，最终在环绕月球的“工作轨道”绕月飞行（视为圆周运动），对月球进行探测。“工作轨道”周期为T、距月球表面的高度为h，月球半径为R，引力常量为G，忽略其他天体对探月卫星在“工作轨道”上环绕运动的影响，求： （1）求月球的质量； （2）求月球的第一宇宙速度。 15．已知地球半径为R，地球自转角速度为，地球表面附近的重力加速度为g，引力常量为G． （1）求地球的质量M； （2）求在赤道上空，一颗相对地面静止的同步通讯卫星离地面的高度h（用已知量表示） 第1页，共2页 第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 《高一下学期物理单元检测卷（练习卷）（七）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B C D B B AD BC ABCD 1．A 【详解】AB．经典力学适用于宏观低速运动的物体，宏观物体是相对于微观粒子而言的，所以经典力学不仅仅适用于像地球和太阳这样大的宏观物体，还适用于体积较小的一些宏观物体，故A正确，B错误； C．火车提速后，速度仍远远小于光速，有关速度问题还可以用经典力学来处理，故C错误； D．经典力学在低速、宏观状态下仍然可以使用，对于高速、微观的情形经典力学不适用．故D错误． 故选：A 2．D 【详解】A．载人飞船着陆时速度减小，但高度在逐渐减小，重力加速度在逐渐变大，故A错误； B．“天链”卫星在太空中处于完全失重状态，仍受重力作用，正是在引力提供向心力而做圆周运动，故B错误； C．点火即将升空的“天链”卫星，此瞬间的加速度不为零，故C错误； D．研究“天链”卫星在太空轨道绕地球运行的速度时，其大小和形状可以忽略不计，故可以看作质点，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．对接前，飞船从地面上升过程中存在向上加速阶段，即存在超重现象，所以不是一直处于失重状态，故A错误； B．对接过程，需要在低轨道加速，从而做离心运动到高轨道对接，故B项正确； C．第一宇宙速度是最大的环绕速度，对接后神舟十九号与空间站线速度小于，故C错误； D．万有引力一直存在，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】翟志刚出舱后绕地球做匀速圆周运动，他所受万有引力提供向心力，具有向心加速度，且向心加速度大小不变，方向时刻改变，并不是处于平衡状态。 故选C。 5．D 【详解】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设卫星质量为，轨道半径 根据牛顿第二定律，则有 解得 故选D。 6．B 【详解】A．由开普勒第三定律可得，可知轨道长半轴越大，周期越大，所以周期关系应为，故A错误； B．卫星由Q点运动到P点，地球引力做负功，势能增加，动能减少，总机械能不变，故B正确； C．根据 可得 可知卫星的轨道半径越大，线速度越小，所以卫星在轨道3上的速度小于在轨道1上的速度，故C错误； D．由轨道1运动到轨道2需要外力做正功，即在轨道2上的机械能大于在轨道1上的机械能，在Q点时重力势能相等，所以在Q点轨道2上的卫星动能大于轨道1上卫星的动能，即在Q点卫星在轨道2上的速度大于在轨道1上的运行速度，故D错误。 故选B。 7．B 【详解】A．卫星在星球表面绕星球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 可得 可得绕月球表面做匀速圆周运动的探月卫星与地球近地卫星的周期之比为 可得绕月球表面做匀速圆周运动的探月卫星的运动周期约为 故A错误； B．根据物体在星球表面受到的重力等于万有引力可得 可得月球表面重力加速度与地球表面重力加速度之比为 可得 宇航员在月球表面上做自由落体实验，某物体从离月球表面20m处自由下落，所用时间为 故B正确； C．月球表面的最小发射速度为月球的第一宇宙速度，根据 可得 故C错误； D．绕月球表面匀速圆周运动的探月卫星其向心加速度等于月球表面的重力加速度即为 故D错误。 故选B。 8．AD 【详解】A．经典力学只适用于宏观、低速、弱引力场，选项A正确； B．经典力学不适用围观高速粒子的运动，即不适用于范围在10-10 m以内的微观粒子运动，选项B错误； C．在经典力学中，认为时间和空间与物质及其运动之间都是独立的，选项C错误； D．在经典力学中，根据牛顿运动定律，只要知道初始状态和相互作用，就可以准确确定体系以往和未来的状态，故D正确。 故选AD。 9．BC 【详解】A．根据万有引力提供向心力 轨道半径越大，线速度越小，a的线速度大于b的线速度，故A错误； B．a加速可做离心运动，可能会与b发生对接，故B正确； C．可对两飞船分别列万有引力提供向心力式子 a和b离地高度分别为h1、h2，运行周期分别为T1、T2，联立两方程组，可求出行星的质量和半径，故C正确； D．利用卫星的运动规律只能得到行星的质量、体积和密度等，但无法分析出行星的自转规律，故D错误。 故选BC。 10．ABCD 【详解】经典的时空观认为，时间、空间均是绝对的，与物体的运动状态无关，同时也是绝对的，即在一个参考系中同时发生的两个事件，在不同参考系中观察也是同时发生的。 故选ABCD。 11． 原因是失重无压力，没有摩擦力 转动半径R、弹簧读数F 【详解】（1）[1] 物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是失重无压力，没有摩擦力； （2）[2] 由向心力公式 F=mRω2 及题中 可求得待测物体质量的表达式为 则为了测得待测物体的质量，需要测量物体转动n圈所用时间t，还需要测量的物理量有转动半径R、弹簧读数F。   （3）[3] 由（2）可知待测物体质量的表达式为 12． B 周期T 【详解】（1）[1]绕行时测量所用的仪器为精确秒表； 故选B。 [2]所测物理量为宇宙飞船的周期T。 （2）[3]设该行星表面重力加速度为，则有 设行星的半径为，根据物体在行星表面受到的万有引力等于重力，可得 宇宙飞船在行星表面的圆形轨道上绕星球转动，根据万有引力提供向心力可得 联立解得行星的质量为 13．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）探测器绕月运行为匀速圆周运动，根据圆周运动的线速度定义可知 （2）探测器绕月运行的加速度的大小即圆周运动的向心加速度 （3）设月球质量为M，嫦娥三号探测器的质量为m，探测器运行时月球对它的万有引力提供向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律有 可得 14．（1）；（2） 【详解】（1）探月卫星在“工作轨道”上做匀速圆周运，万有引力提供向心力，有 可得 （2）月球的第一宇宙速度等于“近地卫星”的环绕速度，设其质量为m’，则有 可得 得 15．（1）（2） 【详解】（1）对于在地面上的物体m，其受到的万有引力等于重力，则： 则可以得到地球的质量：； （2）设静止卫星质量为，则根据万有引力提供圆周运动向心力有： 联立得到静止卫星离地面的高度式为： 点睛：万有引力应用问题的两个入手点：一是在星球表面重力与万有引力相等，二是环绕天体的向心力由万有引力提供，这是万有引力应用的常用着手点，注意正确的理解和把握． 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 $