专题02 万有引力与宇宙航行专题（期末真题汇编-云南专用）高一物理下学期

**基本信息** 聚焦万有引力与宇宙航行专题，精选云南多地期末试题，以北京冬奥会、嫦娥六号、空间站等真实情境考查5大高频考点，层次分明。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|15题|行星运动（开普勒定律）、万有引力定律（引力计算）、宇宙航行（同步卫星）、相对论时空观|结合“樊锦诗星”小行星、拉格朗日点等科技情境，考查科学推理与模型建构，匹配高一下期末要求|

专题02 万有引力与宇宙航行专题地 城 考点01 行星的运动 1．C 2．C 3．C 地 城 考点02 万有引力定律 4．D 5．AD 6．C 地 城 考点03 万有引力理论的成就 7．C 8．A 9．A 地 城 考点04 宇宙航行 10．AD 11．AC 12．C 地 城 考点05 相对论时空观与牛顿力学的局限性 13．A 14．C 15．B 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 $ 专题02 万有引力与宇宙航行专题 5大高频考点概览 考点 01 行星的运动 考点 02 万有引力定律 考点 03 万有引力理论的成就 考点 04 宇宙航行 考点 05 相对论时空观与牛顿力学的局限性 地 城 考点01 行星的运动 1．（25-26高一下·云南昆明·期末）北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大 B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间 C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，则地球和火星对应的k值不同 【答案】C 【详解】A．由开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故A错误； B．地球经历春夏秋冬由图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小；所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误； C．根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确； D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，则地球和火星对应的k值是相同的，故D错误。 故选C。 2．（25-26高一下·云南昆明·期末）有关开普勒三大定律，结合下图，下面说法正确的是（　　） A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆中心 B．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等 C．火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长 D．在相等时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等 【答案】C 【详解】A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故A错误； B．由开普勒第二定律可知地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点运行的速率比远日点运行的速率大，故B错误； C．由开普勒第三定律可知火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长，故C正确； D．在相等时间内，同一行星与太阳的连线扫过的面积相等，故D错误。 故选C。 3．（25-26高一下·云南昆明·期末）如图所示，哈雷彗星绕太阳运行的轨迹为椭圆，、 分别为椭圆的长轴和短轴。哈雷彗星的运行周期为76年。只考虑太阳对哈雷彗星的作用力，则哈雷彗星（　　） A．从 点运动到 点的时间为38年 B．从 点运动到 点的过程中速率增大 C．在 点的加速度大于 点的加速度 D．在 点的机械能大于 点的机械能 【答案】C 【详解】AB．哈雷彗星在近日点附近运动快，在远日点附近运动慢，因此从d点运动到c点的时间小于38年，从a点运动到b点的过程中速率减小，故A、B错误； C．由，得哈雷彗星在近日点的加速度大，故C正确； D．哈雷彗星运动过程中只有太阳对它的万有引力做功，机械能不变，故D错误。 故选C。 地 城 考点02 万有引力定律 4．（25-26高一上·云南文山·期末）控制变量法是研究多因素问题的核心方法，下列实验主要运用这种方法的是（    ） A．通过平面镜观察桌面的微小形变 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．卡文迪什通过扭秤装置测出万有引力常量 D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 【答案】D 【详解】A．通过平面镜观察桌面的微小形变，这个实验中主要用到的研究方法是放大法，故A错误； B．探究两个互成角度的力的合成规律，这个实验中运用了等效替代法，故B错误； C．卡文迪什通过扭秤装置测出万有引力常量，该实验测量微小量的思想方法为放大法，故C错误； D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，此实验需控制其中两个变量不变，只改变一个变量，以研究向心力与各因素的关系，主要运用控制变量法，故D正确。 故选D。 5．（25-26高一下·云南昆明·期末）（多选）如图，编号为“381323号”的小行星——“樊锦诗星”，公转轨道的长轴约为6.4AU，远日点到太阳中心的距离约为4.7AU，公转轨道与地球轨道平面间的夹角约为20°。将地球轨道视为半径为1AU的圆，只考虑太阳对行星的引力，则可估算出“樊锦诗星”（　　） A．与地球的公转周期之比约为 B．与地球的公转周期之比约为 C．在远日点受到太阳的引力大于地球受到太阳的引力 D．在近日点的向心加速度小于地球的向心加速度 【答案】AD 【详解】AB．据开普勒第三定律： 解得，A正确，B错误； C．根据 ，因小行星的质量小于地球的质量，小行星在远日点到太阳中心的距离大于地球到太阳中心的距离，所以小行星在远日点受到太阳的引力小于地球受到太阳的引力，C错误； D．据牛顿第二定律得 小行星在近日点到太阳中心的距离为 地球到太阳中心的距离为 所以 ，D正确。 故选AD。 6．（25-26高一下·云南昆明·期末）如图甲所示，某飞行器绕地球变轨过程中的两椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ相切于P点，AB是椭圆轨道Ⅰ的短轴。图乙为该飞行器在两轨道上受到地球引力大小随时间的变化规律。则（　　） A．飞行器在时刻经过轨道Ⅰ的近地点 B．飞行器沿轨道Ⅰ上从A点经P点运行至B点的时间为 C．飞行器沿轨道Ⅰ和Ⅱ运行的周期之比为 D．时间内，飞行器与地球连线在任意相等时间内扫过的面积相等 【答案】C 【详解】A．飞行器在两轨道运行过程中，当飞行器在轨道Ⅰ的近地点时，飞行器距离地球间距最小，飞行器所受万有引力最大，根据图乙可知，飞行器在时刻经过轨道Ⅰ的近地点，故A错误； B．结合上述，根据图乙可知，飞行器在时刻经过轨道Ⅰ的近地点，在时刻经过轨道Ⅰ的P点，即飞行器沿轨道Ⅰ上从近地点经A点运行至P点的时间为，故B错误； C．根据图乙，飞行器在轨道Ⅰ的近地点与远地点有， 飞行器沿轨道Ⅱ的远地点有 根据开普勒第三定律有 解得，故C正确； D．时间内，飞行器开始在轨道Ⅱ上运行，后来在轨道Ⅰ上运行，开普勒第二定律是针对同一轨道，可知，时间内，飞行器与地球连线在任意相等时间内扫过的面积不一定相等，故D错误。 故选C。 地 城 考点03 万有引力理论的成就 7．（25-26高一下·云南昆明·期末）2017年3月16日消息，高景一号卫星发回清晰影像图，可区分单个树冠。天文爱好者观测该卫星绕地球做匀速圆周运动时，发现该卫星每经过时间通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度。已知引力常量为，则（　　） A．高景一号的轨道半径为 B．高景一号的线速度大小为 C．地球的质量为 D．地球的质量为 【答案】C 【详解】A．根据弧长公式，可得轨道半径，故A错误； B．线速度为单位时间内通过的弧长，大小为，故B错误； CD．卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，有 约去卫星质量，得地球质量 代入、，解得，故C正确，D错误。 故选C。 8．（25-26高一下·云南昭通·期末）地球静止轨道卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为，周期为。地球绕太阳做匀速圆周运动的半径为，周期为，引力常量为。则下列说法正确的是（　　） A．地球质量与太阳质量的比值为 B．地球质量与太阳质量的比值为 C． D．由、和能求地球的密度 【答案】A 【详解】AB．天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力 可得中心天体质量 地球是静止轨道卫星的中心天体，代入公式得 太阳是地球的中心天体，代入得 可得地球质量与太阳质量的比值为，故A正确，B错误； C．开普勒第三定律中，仅与中心天体质量有关，静止轨道卫星的中心天体是地球，地球公转的中心天体是太阳，中心天体不同、值不同，因此，故C错误； D．地球密度 题目仅给出卫星轨道半径，未给出地球自身半径，故无法计算地球体积，因此不能求出地球密度，故D错误。 故选A。 9．（25-26高一下·云南昆明·期末）2024年，中国探月工程第六个探测器“嫦娥六号”完成了人类历史上首次月球背面采样突破了多项关键技术，是中国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果，是中国探月工程的重要里程碑。已知“嫦娥六号”绕月飞行的圆轨道高度h，环绕周期T，月球半径R，万有引力常量为G，则月球的质量M为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】“嫦娥六号”绕月做匀速圆周运动，有 解得 故选A。 地 城 考点04 宇宙航行 10．（25-26高一下·云南玉溪·期末）（多选）地球赤道上有一质点，点正上方有一地球同步卫星，下列关于该卫星运动情况的说法正确的是（　　） A．线速度大于点的线速度 B．周期大于点的周期 C．角速度大于点的角速度 D．向心加速度大于点的向心加速度 【答案】AD 【详解】BC．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，卫星为同步卫星，所以周期相等，故BC错误； A．根据可知赤道上质点的线速度小于卫星的线速度，故A正确； D．根据知，赤道上质点的向心加速度小于卫星的向心加速度，故D正确。 故选AD。 11．（25-26高二上·云南文山·期末）（多选）我国空间站在距离地面约400公里的轨道绕地球做匀速圆周运动，地球的静止轨道卫星距离地面约36000公里。关于静止轨道卫星的描述，下列说法正确的是（    ） A．运行周期大于空间站的运行周期 B．运行速度大于地球的第一宇宙速度 C．加速度小于空间站的加速度 D．静止轨道卫星可能经过文山州正上空 【答案】AC 【详解】A．对卫星，根据万有引力提供向心力有 解得 由于地球静止轨道卫星的轨道半径大于空间站的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的运行周期大于空间站的运行周期，故A正确； B．第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，是绕地球表面做匀速圆周运动的最大的运行速度，该卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，故B错误； C．对卫星，由牛顿第二定律有 解得 由于地球静止轨道卫星的轨道半径大于空间站的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的加速度小于空间站的加速度，故C正确； D．地球静止轨道卫星的轨道平面与赤道平面重合，即静止轨道卫星的轨道在赤道的正上方，而文山州不在赤道上，所以卫星不可能经过文山州正上方，故D错误。 故选AC。 12．（25-26高一下·云南昆明·期末）太阳和地球所在的连线上有如图所示的两个拉格朗日点、，在地球轨道内侧，在地球轨道外侧。有一颗人造卫星处在点，嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制下成功被日地拉格朗日点捕获，处人造卫星和处嫦娥五号会在太阳与地球引力的共同作用下，保持与地球同步绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．嫦娥五号的线速度大于人造卫星的线速度 B．嫦娥五号的角速度大于地球公转的角速度 C．嫦娥五号绕太阳运动的向心加速度一定小于人造卫星的向心加速度 D．嫦娥五号绕太阳运动的向心力一定大于人造卫星的向心力 【答案】C 【详解】AB．在拉格朗日点，人造卫星围绕太阳运行的周期与地球围绕太阳运行的周期相同，则角速度相同，根据可知，嫦娥五号在处绕太阳运动的线速度小于人造卫星在处绕太阳运动的线速度，故AB错误； C．根据可知，嫦娥五号在处绕太阳运动的向心加速度小于人造卫星在处绕太阳运动的向心加速度，故C正确； D．根据可知，由于嫦娥五号与人造卫星质量关系未知，无法判断两者向心力大小关系，故D错误。 故选C。 地 城 考点05 相对论时空观与牛顿力学的局限性 13．下列说法正确的是（　　） A．对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的 B．经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界 C．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，这一速度属于相对论中的高速 D．质量是物体的固有属性，任何时候都不会变 【答案】A 【详解】A．在宏观物体的低速运动（）条件下，相对论和量子力学的预测会退化为经典力学的结论，例如相对论在低速下近似牛顿定律，量子力学在宏观尺度下可忽略量子效应，三者一致，A正确； B．经典力学适用于宏观物体的低速运动，但不适用于微观世界（如原子尺度），微观世界需用量子力学描述；经典力学对高速运动不适用，对微观世界也不适用，B错误； C．相对论中的高速通常指接近光速（），而洲际导弹速度仅为光速的，属于低速，C错误； D．在相对论中，物体的质量随速度变化 （其中为静质量），并非任何时候都不变，D错误。 故选A。 14．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法正确的是（　　） A．相对论的建立彻底否定了牛顿经典力学理论 B．相对论时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 C．相对论时空观认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别 【答案】C 【详解】A．相对论是对牛顿经典力学的继承和发展，经典力学是相对论在宏观低速条件下的近似，相对论并未彻底否定经典力学，故A错误； B．经典时空观认为时间和空间独立于物体及其运动存在，相对论时空观认为时间、空间与物体的运动状态有关，故B错误； C．光速不变原理是相对论的基本假设之一，明确真空中的光速在不同惯性参考系中大小都相同，故C正确； D．当物体运动速度远小于光速时，相对论效应可忽略，相对论和经典力学的结论几乎没有区别，故D错误。 故选C。 15．下列说法中正确的是（　　） A．牛顿力学适用于任何情况下的任何物体 B．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律 C．相对论只适用于高速运动的物体 D．牛顿力学也适用于微观粒子的运动 【答案】B 【详解】A．牛顿力学仅适用于宏观、低速、弱引力的场景，并非适用于任何情况的任何物体，故A错误； B．量子力学的研究对象为微观粒子，能够很好地描述微观粒子运动的规律，故B正确； C．相对论既适用于高速运动的物体，也适用于低速运动的物体，仅在低速场景下相对论效应极不明显，和牛顿力学结论几乎一致，并非只适用于高速物体，故C错误； D．牛顿力学仅适用于宏观物体的运动，微观粒子的运动需要用量子力学描述，牛顿力学不适用，故D错误。 故选B。 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 $ 专题02 万有引力与宇宙航行专题 5大高频考点概览 考点 01 行星的运动 考点 02 万有引力定律 考点 03 万有引力理论的成就 考点 04 宇宙航行 考点 05 相对论时空观与牛顿力学的局限性 地 城 考点01 行星的运动 1．（25-26高一下·云南昆明·期末）北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大 B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间 C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，，则地球和火星对应的k值不同 2．（25-26高一下·云南昆明·期末）有关开普勒三大定律，结合下图，下面说法正确的是（　　） A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆中心 B．地球绕太阳在椭圆轨道上运行，在近日点和远日点运行的速率相等 C．火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周的时间长 D．在相等时间内，火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等 3．（25-26高一下·云南昆明·期末）如图所示，哈雷彗星绕太阳运行的轨迹为椭圆，、 分别为椭圆的长轴和短轴。哈雷彗星的运行周期为76年。只考虑太阳对哈雷彗星的作用力，则哈雷彗星（　　） A．从 点运动到 点的时间为38年 B．从 点运动到 点的过程中速率增大 C．在 点的加速度大于 点的加速度 D．在 点的机械能大于 点的机械能 地 城 考点02 万有引力定律 4．（25-26高一上·云南文山·期末）控制变量法是研究多因素问题的核心方法，下列实验主要运用这种方法的是（    ） A．通过平面镜观察桌面的微小形变 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．卡文迪什通过扭秤装置测出万有引力常量 D．探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 5．（25-26高一下·云南昆明·期末）（多选）如图，编号为“381323号”的小行星——“樊锦诗星”，公转轨道的长轴约为6.4AU，远日点到太阳中心的距离约为4.7AU，公转轨道与地球轨道平面间的夹角约为20°。将地球轨道视为半径为1AU的圆，只考虑太阳对行星的引力，则可估算出“樊锦诗星”（　　） A．与地球的公转周期之比约为 B．与地球的公转周期之比约为 C．在远日点受到太阳的引力大于地球受到太阳的引力 D．在近日点的向心加速度小于地球的向心加速度 6．（25-26高一下·云南昆明·期末）如图甲所示，某飞行器绕地球变轨过程中的两椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ相切于P点，AB是椭圆轨道Ⅰ的短轴。图乙为该飞行器在两轨道上受到地球引力大小随时间的变化规律。则（　　） A．飞行器在时刻经过轨道Ⅰ的近地点 B．飞行器沿轨道Ⅰ上从A点经P点运行至B点的时间为 C．飞行器沿轨道Ⅰ和Ⅱ运行的周期之比为 D．时间内，飞行器与地球连线在任意相等时间内扫过的面积相等 地 城 考点03 万有引力理论的成就 7．（25-26高一下·云南昆明·期末）2017年3月16日消息，高景一号卫星发回清晰影像图，可区分单个树冠。天文爱好者观测该卫星绕地球做匀速圆周运动时，发现该卫星每经过时间通过的弧长为，该弧长对应的圆心角为弧度。已知引力常量为，则（　　） A．高景一号的轨道半径为 B．高景一号的线速度大小为 C．地球的质量为 D．地球的质量为 8．（25-26高一下·云南昭通·期末）地球静止轨道卫星绕地球做匀速圆周运动的半径为，周期为。地球绕太阳做匀速圆周运动的半径为，周期为，引力常量为。则下列说法正确的是（　　） A．地球质量与太阳质量的比值为 B．地球质量与太阳质量的比值为 C． D．由、和能求地球的密度 9．（25-26高一下·云南昆明·期末）2024年，中国探月工程第六个探测器“嫦娥六号”完成了人类历史上首次月球背面采样突破了多项关键技术，是中国建设航天强国、科技强国取得的又一标志性成果，是中国探月工程的重要里程碑。已知“嫦娥六号”绕月飞行的圆轨道高度h，环绕周期T，月球半径R，万有引力常量为G，则月球的质量M为（　　） A． B． C． D． 地 城 考点04 宇宙航行 10．（25-26高一下·云南玉溪·期末）（多选）地球赤道上有一质点，点正上方有一地球同步卫星，下列关于该卫星运动情况的说法正确的是（　　） A．线速度大于点的线速度 B．周期大于点的周期 C．角速度大于点的角速度 D．向心加速度大于点的向心加速度 11．（25-26高二上·云南文山·期末）（多选）我国空间站在距离地面约400公里的轨道绕地球做匀速圆周运动，地球的静止轨道卫星距离地面约36000公里。关于静止轨道卫星的描述，下列说法正确的是（    ） A．运行周期大于空间站的运行周期 B．运行速度大于地球的第一宇宙速度 C．加速度小于空间站的加速度 D．静止轨道卫星可能经过文山州正上空 12．（25-26高一下·云南昆明·期末）太阳和地球所在的连线上有如图所示的两个拉格朗日点、，在地球轨道内侧，在地球轨道外侧。有一颗人造卫星处在点，嫦娥五号轨道器在地面飞控人员精确控制下成功被日地拉格朗日点捕获，处人造卫星和处嫦娥五号会在太阳与地球引力的共同作用下，保持与地球同步绕太阳做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．嫦娥五号的线速度大于人造卫星的线速度 B．嫦娥五号的角速度大于地球公转的角速度 C．嫦娥五号绕太阳运动的向心加速度一定小于人造卫星的向心加速度 D．嫦娥五号绕太阳运动的向心力一定大于人造卫星的向心力 地 城 考点05 相对论时空观与牛顿力学的局限性 13．下列说法正确的是（　　） A．对于宏观物体的低速运动问题，相对论、量子力学与经典力学是一致的 B．经典力学不适用于高速运动的物体，但适用于微观世界 C．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，这一速度属于相对论中的高速 D．质量是物体的固有属性，任何时候都不会变 14．关于经典时空观和相对论时空观，下列说法正确的是（　　） A．相对论的建立彻底否定了牛顿经典力学理论 B．相对论时空观认为时间和空间是独立于物体及其运动而存在的 C．相对论时空观认为真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 D．当物体的运动速度远小于光速时，相对论和经典力学的结论仍有很大的区别 15．下列说法中正确的是（　　） A．牛顿力学适用于任何情况下的任何物体 B．量子力学能够很好地描述微观粒子运动的规律 C．相对论只适用于高速运动的物体 D．牛顿力学也适用于微观粒子的运动 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 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