(6)万有引力理论的成就、宇宙航行、相对论时空观-【衡水金卷·先享题】2025-2026学年高一物理必修第二册同步周测卷（J）

高一同步周测卷/物理必修第二册 (六)万有引力理论的成就、宇宙航行、相对论时空观 （考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共8小题，每题8分，共64分。每题只有一个选项最符合题意） 1.下列说法错误的是 A.已知地球的半径、地球表面的重力加速度和引力常量，可以“称量”出地球的质量 B.已知地球的公转轨道半径、地球的自转周期和引力常量，可以估算出太阳的质量 C.海王星的轨道是利用万有引力定律计算预言的，因此被称为“笔尖下发现的行星” D.牛顿用月球和太阳的万有引力解释了潮汐现象 2.我国已建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。该系统由5颗地球静止轨道卫星（相对 地球静止、离地高度约36000km)、27颗中圆地球轨道卫星（离地高度约21000km) 及其他轨道卫星，共35颗组成，如图所示。下列说法正确的是 A.地球静止轨道卫星可定位在北京正上空 B.地球静止轨道卫星的速度小于第一宇宙速度 C.中圆地球轨道卫星的线速度比地球静止轨道卫星的线速度小 D.中圆地球轨道卫星的周期可能大于24小时 3.假设有一名考生用90分钟完成了一场考试，一艘飞船相对此考生以0.5c的速度匀 速飞过(c为真空中的光速)，则飞船上的观察者认为此考生考完这场考试所用时间 A.小于45分钟B.等于90分钟 C.大于90分钟 D.等于45分钟 4.土星外层上有一个环，为了判断它是土星的一部分还是土星的卫星群，可以测量环中 各层的线速度)与该层到土星中心的距离R之间的关系来判断，下列说法正确的是 A若u©是，则该层是土星的一部分 B.若v∝R,则该层是土星的一部分 C.若w∝R,则该层是土星的卫星群 D.若c心，则该层是土星的卫星群 物理·J必修第二册第1页（共4页) 衡水金卷·先享题 5.“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，轨道半径为r,速度大小为v。已知月 球半径为R,引力常量为G,忽略月球自转的影响。下列说法正确的是 A月球的质量为器 B.月球平均密度为4GR 3 C“嫦续五号“的加速度为京 D月球表面的重力加速度为兴 6.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I,然后在Q点通 过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则下列说法正确的是 地球 A.该卫星需在Q点点火加速才能进入轨道Ⅱ B.卫星在轨道Ⅱ上的运行速度小于在轨道I上Q点的速度 C.卫星在轨道I上Q点的加速度大于在轨道Ⅱ上Q的加速度 D.如果要把该同步卫星回收且在P点着陆可在轨道Ⅱ上的Q点通过点火加速实现 7.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。地球恰好运行到某 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”；某 行星恰好运行到地球和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行 星凌日”。已知地球及各行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示： 行星 水星金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径R/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 根据题中信息，下列说法正确的是 A.会发生金星冲日现象 B.火星公转的运行速率大于地球公转的运行速率 C.地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最长 D.木星相邻两次冲日的时间间隔约为1.1年 高一同步周测卷六 物理·J必修第二册第2页（共4页） 8.如图所示，地球的公转轨道接近圆，哈雷彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天 文学家哈雷成功预言了哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测 下次飞近地球将在2061年。若哈雷彗星在近日点与太阳中心的距离为r1,线速度大 小为；在远日点与太阳中心的距离为2，线速度大小为2。下列说法正确的是 地球、 女哈雷售星 太阳 A.哈雷彗星在近日点和远日点的线速度大小之比y:2=√：√r B.哈雷彗星在近日点和远日点的加速度大小之比为： C.哈雷彗星轨道的半长轴与地球公转半径之比小于15 D.从2025年到2061年的时间内，哈雷彗星的速度不断减小 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 二、非选择题（本题共3小题，共36分。请按要求完成下列各题） 9.(10分)假设某卫星以第一宇宙速度发射，绕地球飞行一圈后在A点（近地点）加速进 入椭圆轨道，在椭圆轨道的B点（远地点）再次加速变轨进入地球同步轨道。已知卫 星的质量为，地球的质量为M、半径为R、自转周期为T,引力常量为G。求： (1)第一宇宙速度大小v; (2)卫星在地球同步轨道运行时离地面的高度h。 物理·J必修第二册第3页（共4页) 衡水金卷·先享题· 10.(10分)联星是两颗恒星各自在轨道上绕共同质量中心旋转的恒星系统，它们以两 者连线的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至于因万有引力的作用吸引在一起， 设二者的质量分别为1和m2,二者相距为L,引力常量为G,求： (1)m1和m2的轨道半径之比： (2)双星转动的角速度w。 1m20---1 6m, 11.(16分)在未来的“星际穿越”中，宇航员发现了一颗未知星球，已知引力常量为G, 星球表面的空气阻力不计。 (1)若宇航员驾驶飞船绕星球表面做匀速圆周运动，运行一周所需的时间为T,把星 球视为质量均匀的球体，求星球的密度； (2)宇航员来到该星球表面做了如下实验：将一小钢球由距星球表面高h(h远小于 星球半径)处由静止释放，小钢球经过时间t落到星球表面，若该星球的半径为R, 求该星球的第一宇宙速度大小。 高一同步周测卷六 物理·J必修第二册第4页（共4页）高一周测卷 ·物理·J必修第二册· 高一同步周测卷/物理必修第二册（六） 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： ,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( 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) ① ② ③④ 档次 系数 1 单项选择题 8 万有引力定律理论的应用 易 0.90 2 单项选择题 卫星运动规律 易 0.85 3 单项选择题 P 相对论时空观 中 0.75 利用圆周运动、万有引力的知识 4 单项选择题 中 0.75 判断天体属性 5 单项选择题 8 万有引力定律的综合运用 中 0.75 6 单项选择题 8 卫星变轨问题 中 0.65 单项选择题 8 卫星相遇问题 中 0.70 开普勒定律在彗星运动中的 单项选择题 中 0.60 应用 9 第一宇宙速度及卫星轨道高度 非选择题 10 0.80 的计算 10 非选择题 10 双星问题 中 0.70 星球密度和第一宇宙速度的 11 非选择题 16 中 0.60 计算 香考答案及解折 一、单项选择题 的万有引力解释了潮汐现象，D项正确。 1.B【解折】根据G=mg可得M=答A项正 2.B【解析】地球静止轨道卫星绕地心做圆周运动，与 地球自转周期相同，为24h,轨道平面与赤道平面共 确；根据GMm=m4实， r2 ?可得M=4πP G下，需要知道地 面，只能定位在赤道正上空，A项错误；地球静止轨道 卫星离地高度约36000km,中圆地球轨道卫星离地 球的公转周期而不是自转周期，B项错误：海王星的 轨道是利用万有引力定律计算预言的，因此被称为 高度约21000km,第一宇宙速度为在地面附近绕地 “笔尖下发现的行星”，C项正确：牛顿用月球和太阳 球运动的物体的线速度，根据G=m二，解得。 r2 ·19· ·物理·J必修第二册· 参考答案及解析 -√，则地球静止轨道卫星的速度小于第一宇 条直线时会发生凌日现象，由此可知：只有位于地球 和太阳之间的行星才能发生凌日现象；地球在绕日运 宙速度，中圆地球轨道卫星的线速度比地球静止轨道 行过程中处在太阳与行星之间，三者排列成一条直线 卫星的线速度大，B项正确，C项错误；根据GMm 时会发生冲日现象，只有位于地球公转轨道之外的行 星才会发生冲日现象，所以金星会发生凌日现象，不 m祭，可得卫星的周期T√需，则中圆地球轨 4π 会发生冲日现象，A项错误；对各行星，由万有引力提 道卫星的周期小于24小时，D项错误。 候向心力有=m号，可得c√F,由表知火 1 27 3.C【解析】根据△t= △t 。 可得△t= 星公转的运行速率小于地球公转的运行速率，B项错 /1-()2 误；由开普勒第三定律可知轨道半径的三次方与周期 90 的平方的比值都相等，可知海王星的公转周期最大。 三分钟>90分钟，C项正确。 /1-(0.5s 设地球的公转周期为T,地球外另一行星的周期为 4.D【解析】若该层是土星的一部分，则各层转动的角 T,两次冲日时间间隔为，则÷一户=1，解得1 速度相等，根据u=wR得ucR,A、B项错误；若该层 ，则T越大，越小，故地外行星中，海王星相邻 T 是土星的卫星群，则其向心力等于万有引力，根据 1一了 6=m只得-，即京C项辑误，D项 两次冲月的时间间隔最短，C项错误：对木星因子- 正确。 5.D【解析】“嫦娥五号”绕月球做匀速圆周运动时，根 )°=5.2√5.2≈11.86，其中T=1年，代入t R 据万有引力提供向心力有GMm=m世 T r ,解得M= ，可得~1,1年，D项正确。 1一 名，A项错误：根据M=pV=p·号R,解得n 8.B【解析】由开普勒第二定律，在极短的△t时间内 4GR,B项错误：根据圆周运动向心加速度可知 3vr 有分助△n=合y△n,解得=nn,A项错 “嫦娥五号"的加速度a=号，C项错误：在月球表面 误；根据=ma有a=,可得aa,=片，B r2 有万有引力等于重力，即GMm 项正确；地球公转周期T=1年，哈雷彗星的周期为 R? =mg,联立解得g= (2061-1986)年=75年，根据开普勒第三定律有 RD项正确」 =R ，解得是=/75>15，C项错误：从2025年到 6.A【解析】从轨道I到轨道Ⅱ，卫星在Q点是做逐 渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需 2061年的时间内，哈雷彗星从远日点向近日点运动， 向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需 其速度不断增大，D项错误。 的向心力，即卫星在Q点需加速，则在轨道Ⅱ上Q点 二、非选择题 9.【解析】(1)卫星环绕地球飞行时由万有引力提供向 的速度大于轨道I上Q点的速度，A项正确，B项错 心力，有 误：根据6=m:得a=,风此卫显在镜道1 r2 GM二m (2分) R 上Q点的加速度等于在轨道Ⅱ上Q点的加速度，C 项错误；要把该同步卫星回收，卫星在Q点是做近心 M 解得第一宇宙速度u=√ (2分) 运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力小于万 (2)设地球同步轨道的半径为，根据万有引力提供 有引力，所以应给卫星减速，减小所需的向心力，即卫 向心力有 星在Q点需减速，D项错误。 4π2 7.D【解析】行星处在太阳与地球之间，三者排列成一 GMm=m (2分) r2 ·20·