(6)万有引力定律的应用、宇宙速度与航天-【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（粤教版）

高一周测卷 ·物理（粤教版）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) ⅡⅢ ① ② ③④ 档次 系数 1 单项选择题 6 万有引力定律理论的应用 易 0.90 2 单项选择题 6 卫星的运动 易 0.85 单项选择题 6 卫星运动规律 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 6 万有引力定律的综合运用 中 0.75 万有引力定律、重力加速度、第 6 单项选择题 6 中 0.70 一宇宙速度 多项选择题 8 卫星变轨问题 中 0.65 多项选择题 8 万有引力定律、卫星的追及相遇 分 0.60 问题 非选择题 15 万有引力定律 易 0.80 10 非选择题 15 双星问题 中 0.70 星球密度和第一宇宙速度的 11 非选择题 18 中 0.60 计算 季考答案及解析 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.D【解析】火箭发射加速升空时，加速度的方向向 上，处于超重状态，所以卫星对火箭的压力大于其自 确；根据GMm=m4实， r2 ?可得M=4πP G下，需要知道地 身重力，A项错误；第一宇宙速度是物体在地面附近 绕地球做匀速圆周运动的速度，则该卫星的运行速度 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 小于第一宇宙速度，B项错误；：设地球的半径为R,根 “笔尖下发现的行星”，C项正确：牛顿用月球和太阳 据万有引为定律有G成平=m红+心，可得 T ·19· ·物理（粤教版）必修第二册· 参考答案及解析 T=2π /(R+h) GM ,C项错误；根据GMm r2 =a,可得 4红R=0X(8)5 M地 g地R通 一8，B项错误；星球的第 a=GM ，半径越大，加速度越小，则该卫星在轨运行 宇宙速度是物体在星球表面附近做匀速圆周运动 时的加速度小于地球表面的重力加速度，D项正确。 的速度，根据牛顿第二定律有mg=n ,解得1= R 3.B【解析】地球静止轨道卫星绕地心做圆周运动，与 √gR,可得该行星与地球的第一宇宙速度之比行 地球自转周期相同，为24h,轨道平面与赤道平面共 V1地 面，只能定位在赤道正上空，A项错误；地球静止轨道 -√后×-√，即该行星与地球 卫星离地高度约36000km,中圆地球轨道卫星离地 一入g地R地 的第一宇宙速度不相等，C项错误；星球的平均密度ρ 高度约21000km,第一宇宙速度为在地面附近绕地 球运动的物体的线速度，根据GM=m兰，解得。 =4=3M 节一4R,可得该行星与地球的平均密度之比匹 -√严，则地球静止轨道卫星的速度小于第一守 总是-房×（亭号D项E确 二、多项选择题 宙速度，中圆地球轨道卫星的线速度比地球静止轨道 7.AD【解析】从轨道I到轨道Ⅱ，卫星在Q点是做逐 卫星的线速度大，B项正确，C项错误；根据GM 渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须使卫星所需 m祭，可得卫星的周期T-√赢，则中圆地球轨 4xr 向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需 的向心力，即卫星在Q点需加速，则在轨道Ⅱ上Q点 道卫星的周期小于24小时，D项错误。 的速度大于轨道I上Q点的速度，A项正确，B项错 4,D【解析】若该层是土星的一部分，则各层转动的角 误：根据GMm=ma,得a=G,因此卫星在轨道I 2 速度相等，根据u=R得cR,A、B项错误；若该层 是土星的卫星群，则其向心力等于万有引力，根据 上Q点的加速度等于在轨道Ⅱ上Q点的加速度，C 6=m京得-袋即c哀C项错误，D项 项错误；要把该同步卫星回收，卫星在Q点是做近心 R 运动，要实现这个运动必须使卫星所需向心力小于万 正确。 有引力，所以应给卫星减速，减小所需的向心力，即卫 5.D【解析】“嫦娥五号”绕月球做匀速圆周运动时，根 星在Q点需减速，D项正确。 据万有引力提供向心力有GMm=mt,解得M= 8.AD【解析】对卫星B由万有引力提供向心力得 G 名，A项错误：根据M=pV=p:号R,解得p v R=m红(》，对地面物体曲万有引力 T 4πGR,B项错误：根据圆周运动向心加速度可知， 3v'r 等于重力可得G R =mg,联立解得TB= “城绿五号"的加速度a=二，C项错误：在月球表面 (R十h)3 2N gR ,A项正确；根据牛顿第二定律有 有万有引力等于重力，即GM=mg,联立解得g R2 G=ma,解得a=G4,可知卫星B的向心加速 兴D项正确。 度大于卫星A的向心加速度，根据a=wr,可知卫星 A的向心加速度大于赤道上物体的向心加速度，所以 6.D【解析】根据竖直上抛运动规律可得该行星表面 卫星B的向心加速度大于赤道上物体的向心加速 的重力加速度，g行==0 m/s2=4m/s2,A项错 度，B项错误；卫星B减速，做近心运动，不可能到达 t2.5 2 卫星A所在轨道，C项错误；A、B两卫星再次相遇 时，卫星B比卫星A多转一周，0B一8=2π，且0= 误；星球表面物体所受重力等于万有引力，即G Mm R 祭，联立解得1 2π wt ,o= 一，D项正确。 =mg,解得M=,可得该行星与地球的质量之比 8R2 /(R+h)F- ·20· 高一周测卷 ·物理（粤教版）必修第二册· 三、非选择题 Gm mz =m2r20 (3分) 9.【解析】(1)飞船在预定圆轨道上运动的周期 D =号 (2分) 解得上=四 (3分) r2 m (2)设预定圆轨道距地面的高度为h,飞船在预定圆 (2)根据以上分析，且双星的角速度相同，则 轨道上做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，根 L. L? (3分) 据牛顿第二定律得 0=m祭(R+) GMm (2分) 解得w= G十m (3分) 当飞船在地球表面时有 11.【解析】(1)由万有引力提供向心力有 mg-GMm (3分) R (2分) =m禁R R2 解得预定圆轨道距地面的高度 可得M=4红R GT (2分) gRE一R h=√4元T (2分) 由-兴 (2分) (3)飞船在近地点A所受的万有引力 可得p=祭 (2分) GMm F-(R) (2分) (2)设星球表面的重力加速度为g。,由小钢球做自 又ng=-GMn (2分) 、1 R2 由落体运动有h=之8t (2分) 根据牛顿第二定律有F=ma (1分) 解得飞船在近地点A的加速度a= &R2 (2分) 则有8一当 (2分) (R+h) 设第一宇宙速度为，在星球表面由重力提供小钢 10.【解析】(1)联星系统中双星的角速度相等，由万有 球做圆周运动的向心力，有mg。=m尺 (3分) 引力定律和向心力公式有 Gmim-mro (3分) 解得=VgR=子2n派 L ·21·高一同步周测卷/物理必修第二册 (六)万有引力定律的应用、宇宙速度与航天 （考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36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.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.如图所示，我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，实现了卫星与地面的 量子通信。若“墨子号”卫星定轨后，在离地面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已 知地球的质量为M,引力常量为G,下列说法正确的是 A.运载火箭发射加速升空时，该卫星对火箭的压力小于卫星自身的 重力 B.该卫星在轨运行的速度大于第一宇宙速度，但小于第二宇宙速度 h3 C.该卫星在轨运行的周期T=2r√CM D.该卫星在轨运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度 3.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 物理（粤教版）必修第二册第1页（共4页）】 衡水金卷·先享题 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.若心c反，则该层是士星的一部分 B.若v∝R,则该层是土星的一部分 C.若v心R,则该层是土星的卫星群 D.若6c员，则该层是士星的卫星群 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月球的质最为 B.月球平均密度为 32 4πGR2 C“嫦续五号”的加速度为辰 D,月球表面的重力加速度为 6.某行星半径为地球半径的，在该行星表面将一物体以10m/s的初速度竖直上抛， 经过5s回到抛出点，地球表面的重力加速度为10m/s2,忽略行星表面的空气阻力和 行星自转的影响，下列说法正确的是 A.该行星表面的重力加速度为2m/s B.该行星与地球的质量之比为9：5 C.该行星与地球的第一宇宙速度相等 D.该行星与地球的平均密度之比为12：25 二、多项选择题（本题共2小题，每小题8分，共16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8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 7.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 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 《地球 C.卫星在轨道I上Q点的加速度大于在轨道Ⅱ上Q点的加速度 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 过点火减速实现 高一同步周测卷六 物理（粤教版）必修第二册第2页（共4页) 8.如图所示，卫星A是地球静止轨道卫星，另一卫星B的圆形轨道与赤道位于同一平 面内，离地面高度为h。已知地球半径为R,地球自转的角速度为，地球表面的重 力加速度为g,则下列说法正确的是 (R+h)3 A.若不考虑地球自转，卫星B的运行周期为2π N gR2 B B.卫星B的向心加速度小于赤道上物体的向心加速度 C.由于卫星B的线速度大于卫星A的线速度，所以卫星B减速 有可能到达卫星A所在轨道 D.若卫星B绕行方向与地球自转方向相同，某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在 同一直线上)，则至少经过 2π 时间，它们再一次相距最近 8R2 V(R+h) 班级 姓名 分数 题号 1 2 3 5 6 7 答案 三、非选择题（本题共3小题，共48分。请按要求完成下列各题） 9.(15分)如图所示，由“长征一2F”运载火箭将“神舟六号”飞船送入近地点为A、远地 点为B的椭圆轨道上，近地点A距地面的高度为h1。实施变轨后，飞船进入预定圆 轨道做匀速圆周运动，在预定圆轨道上飞行圈所用的时间为t,之后返回。已知引 力常量为G,地球表面的重力加速度为g,地球半径为R,求： (1)飞船在预定圆轨道上运动的周期； (2)预定圆轨道距地面的高度； (3)飞船在近地点A的加速度。 预定圆轨道 地球 物理（粤教版）必修第二册第3页（共4页） 衡水金卷·先享题· 10.(15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m1和2，二者相距为L,引力常量为G,求： (1)m1和2的轨道半径之比； (2)双星转动的角速度ω。 m2--- m 11.(18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（粤教版）必修第二册第4页（共4页)