专题5 山东新高考全练&考点闯关(实战册)-【实战高考】2026年高考物理总复习（山东专版）

专题5 万有引力与宇宙航行 过去考什么 山东新高考全练 答案：P441 年份 考点 题型 题号 分值 难易度 2025年 考点2人造卫星 宇宙速度 单选 6 3 中 2024年 考点1开普勒定律 万有引力定律 单选 3 易 2023年 考点1开普勒定律万有引力定律 单选 3 3 易 2022年 考点2人造卫星 宇宙速度 单选 6 3 中 2021年 考点2人造卫星 宇宙速度 单选 5 3 中 2020年 考点2人造卫星宇宙速度 单选 7 3 中 1.(2025山东，6,3分)轨道舱与返回舱的组合 3.(2023山东，3,3分)牛顿认为物体落地是由 体，绕质量为M的行星做半径为x的圆周 于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天 运动，轨道舱与返回舱的质量比为5：1。 体间（如地球与月球）的引力具有相同的性 如图所示，轨道舱在P点沿运动方向向前 弹射返回舱，分开瞬间返回舱相对行星的速 质，且都满足F0c。已知地、月之间的距 度大小为2，√，G为引力常量，此时轨道 离r大约是地球半径的60倍，地球表面的 重力加速度为g,根据牛顿的猜想，月球绕 舱相对行星的速度大小为() 地球公转的周期为( A30 B.30x/g 行星 c12日 D.120√ 4.(2022山东，6,3分) 地轴 返回舱 “羲和号”是我国首颗 。卫星 A B.3GM 太阳探测科学技术试 5r 验卫星。如图所示，该 赤道 cy网 D.C GM 。 卫星围绕地球的运动 2.(2024山东，5,3分)“鹊桥二号”中继星环绕 视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面 月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为 接近垂直。卫星每天在相同时刻，沿相同 a。已知地球同步卫星的轨道半径为r,则 方向经过地球表面A点正上方，恰好绕地 月球与地球质量之比可表示为() 球运行n圈。已知地球半径为R,自转周期 c D. 为T,地球表面重力加速度为g,则“羲和 号”卫星轨道距地面高度为() 62 0专题5万有引力与宇宙航行 A(号器2-R k(赛 A.9:1 B.9:2 C.36:1 D.72:1 C.() 一R n() 6.(2020山东，7,3分)我国将在今年择机执行 5.(2021山东，5,3分)从“玉兔”登月到“祝融” “天问1号”火星探测任务。质量为m的着 探火，我国星际探测事业实现了由地月系到 陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历 行星际的跨越。已知火星质量约为月球的 个时长为、速度由减速到零的过程。 9倍，半径约为月球的2倍，“祝融”火星车的 已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约 质量约为“玉兔”月球车的2倍。在着陆前， 为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大 “祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支 小为g,忽略火星大气阻力。若该减速过程 撑的悬停过程。悬停时，“祝融”与“玉兔”所 可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此 ) 受着陆平台的作用力大小之比为( 过程中着陆器受到的制动力大小约为( Am0.4g-需》 Bm(Q,4g+2》 C.m(0.2g- to D.m(0.2g+ 将来考什必 山东模拟专练 答案：P441 考点闯关) 考点①开普勒定律万有引力定律 地球是质量分布均匀的球体，如图所示，若 【题型1】万有引力与重力的区别和联系 在地球内挖一球形内切空腔，有一小球自切 1.(2025山东日照一模)（多选）将一质量为m 点A自由释放，则小球在球形空腔内将 的物体放在地球赤道上时，该物体的重力为 做() mgo;将该物体放在地球的北极点时，该物 A.自由落体运动 体的重力为mg。地球可视为质量分布均匀 B.加速度越来越大的直线 的球体，地球的半径为R。已知引力常量为 运动 G,下列说法正确的是( C.匀加速直线运动 A地球的质量为 D.加速度越来越小的直线运动 G 【题型3】计算中心天体的质量和密度 B,地球的自转周期为2√g。一g R 3.(2025山东临沂一模)嫦娥五号到月球“挖 土”成功返回。作为中国复杂度最高、技术 C地球的平均密度为忌 跨度最大的航天系统工程，嫦娥五号任务实 D.地球同步卫星的高度为(g一g0 g--1)R 现了多项重大突破，标志着中国探月工程 “绕、落、回”三步走规划完美收官。若探测 【题型2】地球内部、表面、上空的重力加速度 器测得月球表面的重力加速度为g,已知 2.(2024山东广饶一中二模)已知质量分布均 月球的半径为R。,地球表面的重力加速度 匀的球壳对壳内物体的万有引力为零，假设 为g,地球的半径为R,忽略地球、月球自转 63 实战册 实战高考·物理 的影响，则( A月球质量与地球质量之比为3R 8R2 A.卫星在轨道I运行的速度大于第一宇宙 B.月球密度与地球密度之比为 速度 gR B.上面级在轨道Ⅱ运行的周期小于卫星在 C.月球第一宇宙速度与地球第一宇宙速度 轨道I运行的周期 之比为， C.上面级在轨道Ⅱ上的加速度小于卫星在 D.嫦娥五号在月球表面所受万有引力与在 轨道工上的加速度 D.上面级在轨道Ⅱ上受到的万有引力小于 地球表面所受万有引力之比为 go 卫星在轨道I上受到的万有引力 考点2人造卫星宇宙速度 【题型3】双星系统 【题型1】人造卫星与宇宙速度 6.(2025山东省实验中学一模)如图所示为双 4.(2025山东威海期末)地球赤道上的物体随 星模型的简化图，两天体P、Q绕其球心 地球自转的速度为，近地卫星运行的速度 O1、O2连线上的O点做匀速圆周运动。已 为2，同步卫星运行的速度为购。已知同 知O1O2=L1,OO-OO2=L2>0,假设两星 步卫星离地心的距离为地球半径的7倍，则 球的半径远小于两星球球心之间的距离。 ☑、2、大小之比为( 则下列说法正确的是( A.1:7√7：7 B.1:√7：7 C.1:1:7 D.1:1:√7 【题型2】卫星“变轨”问题 5.(2024山东潍坊二模)2023年12月26日， 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运 载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十 A.P,Q做匀速圆周运动的半径之比为 2 七颗、五十八颗北斗导航卫星。长征三号乙 B.P、Q的线速度之和与线速度之差的比值 运载火箭与上面级脱离后，上面级继续推动 卫星运动，直接将卫星送到预定工作轨道虹， 为始 然后上面级与卫星分离，为避免影响卫星的 运行，上面级继续点火拾高轨道进入类磁场 CP,Q的质量之和与质量之差的比值为始 轨道虹，轨道虹与轨道Ⅱ均可视为圆形轨道。根 D.若P、Q各有一颗公转周期为T的环绕 据上述信息，下列说法正确的是() 卫星，则P的卫星公转半径更大 64Q实战册参考答案及解析 mg=0.106N。 得，需要验证的关系式为 rd2 (4)若图像的斜率为k,钢球质量为m,重力加速度为g,由 mL2(△t)2 (3)可知，F与u2的关系式为F=k2十mg。 4(1)1 (2)16.2(3)m2·(D-d 2 ,6.1×10-3 (5)产生误差的主要原因：光电门测出的是遮光条通过时 解析(1)圆盘转动10周所用的时间t=62.8s,则圆盘转 的速度，大于钢球球心通过最低点时的速度。 动的周期为T=62.8 =6.28s,根据角速度与周期的关 目a24902虎= 10 mL2(△t)2 系有ow票-1rad/s. 爵酾(1)挡光片的线速度。一总小物体和档光片同轴转 (2)根据游标卡尺的读数规则可知d=16mm+2× 动，则小物体的角连度。=是=品：20分度的辩标卡尺 d 0.1mm=16.2mm。 精确度为0.05mm,则挡光片的宽度为d=4mm十18× ()小国柱依微园周运动的半径为D。,则小国栏体 0.05mm=4.90mm。 所需向心力的表达式：F=w2·(D-》,代入数据得F 2 (2)根据F=ma,可得a= ,又a=w2r,w= m △，联立可 d =6.1×10-3N。 专题5。万有引力与宇宙航行 山东新高考全练 ①C解析轨道舱与返回舱的质量比为5：1，设返回舱 故选C。 的质量为m,则轨道舱的质量为5m,总质量为6m;由题意 ④C解析地球表面重力加速度为g,根据牛顿第二定 可知组合体绕行星做圆周运动，根据万有引力定律有 律得GMm=mg,解得GM=gR2,根据题意可知，卫星的 R2 GM:6m=6m号，可得微国周运动的线速度为v r2 运行周期为了=开，根据万有引力提供向心力有 G,弹射返回轮的过程中组合体动量守恒，有6mu一 GMm 4π2 D2=n（R十五)，联立解得h=（22》一R， 5u十2，由题意知2=2√T ,代入解得n√网， 故选C。 故选C。 ⑤B解析悬停时所受着陆平台的作用力等于万有引 2D解析“鹊桥二号”中继星在24小时椭圆轨道上运 力hF=G可得，Fx龙=Gn2:G月玉兔 R 行时，根据开普勒第三定律有咒=6，同理，对地球同步卫 R -是×2=号，故逸B. 里根据开普勒第三定律有分-发，其中，与中心天休 6B 解析忽略星球的自转，万有引力等于重力，有 的质量成正比，所以烧-是，联立可得- M地 M地 3,故 GMi R2 =g,则路-竖·店-01×录=0，解得 g地M地R 选D。 g火=0.4g地=0.4g,着陆器做匀减速直线运动，根据运动 3C解析设地球半径为R,由题知，地球表面的重力加 学公式可知0=0一at0,解得a=0,根据牛顿第二定律 速度为g,则有mg=GMm,月球绕地球公转有 to R2 得f-mg=ma,解得着陆器受到的制动力大小为f=mg GMm1=m月答r,7=60R,联立解得T=120元 4π2 十m=(0.4g+器)，A.C,D错误，B正确。故选B. 山东模拟专练 考点闯关) mwR,解得u气B,故地球的自转周期为T=2红= R ①ACD解析在地球北极，点时，物体受到的重力与万有 引力大小相等，即G=mg,解得M=警，故A正确； ,故B错误；地球的体积为V=青R,则地球 2Ng一g0 在地球赤道上该物体的重力为肌0，则有”-0 的牛均害度为一出-器故C正确：由于地球问步卫 441 答案册 实战高考·物理 星围绕地球转动的周期等于地球自转的周期，由万有引 误，C正确；由于质量关系未知，故无法判断万有引力大 Mm 小，D错误。故选C。 力定律可得GR)z=mw2(R+),联立解得地球同 ⑥B解析设两星球的轨道半径分别为rP、rQ,由题意 步卫星的高度为A=R(√g后-小，故D正确.故选 可知p十Q=1,p一0=L2,解得p=n 2 A、C、D。 ②C解析已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的万有 L1,L2,可得P,Q做匀速圆周运动的半径之比为P= 2 引力为零，那么在地球内挖一球形内切空腔后，小球下落 十L2,故A错误；P,Q环绕连线上的0点做匀速圆周 过程中在任意位置受到的力，都等于地球对小球的万有 L1-L2 引力减去空腔球体对小球的万有引力。设地球密度为， 运动，则角速度相等，P、Q的线速度分别为vp=wrP、Q 小球下落过程中任意位置到空腔球心距离为R1,到地球 =wrQ,P.Q的线速度之和为△)=p十Q=w(rp十rQ) 中心距离为R2,则两球心的距离为r=R2一R1|,那么小 =wL1,P、Q的线速度之差为△2=p一vQ=w(rp一TQ） p导m =wL2,可得P、Q的线速度之和与线速度之差的比值为 球安到的合外力F=6牌- M'm=G R? R A以=，故B正确；根据万有引力提供向心力，对P有 Gm9=mprw2,解得m0=m,同理，对Q有 G R =子oG(R,-R)m=号wCm,则小球的加 L G 连度为a=号G,所以，小球向球心运动，加凌度不变， Gm9=mgam2,解得mp=g0,P,Q质量之和为 L G 即小球在球形空腔内做匀加速直线运动。故选C。 △I=mp十ma-,P.Q质量之差为△=mQ一mP G 目A解析根据GM月m GM地m R =mg0, R2 =mg,可知月 L2,可得P、Q的质量之和与质量之差的比值为 G 球质量与地球质圣之比腰一A正商：向于ρ m=,故C错误；设卫星的公转半径为r,中心天体的 △mzL2 M 可知月球密度与地球密度之比咀=0，B错误； 质量为M,卫星的质量为m,由万有引力提供向心力，有 3元R3 p地gR0 8/GMT严 v2 r2 根据mg=m尺，可知月球第一宇宙速度与地球第一宇宙 G恤=m(竿)，解得7√四，由C逸项的分桥可 知mp<mQ,故Q的卫星公转半径更大，故D错误。故 速度之比月 R即，C错误；嫦娥五号在月球表面所受 选B。 VRg 分层闯关) 万有引力与在地球表面所受万有引力之比为F月=m0 P地mg ①B解桐“东方红一号”卫星的半长轴为n门 =,D错误。故选A。 g 2R地十h近十h运=7804.5km,“天目一号”卫星的半径为 2 ④A解析赤道上的物体与同步卫星的角速度相等，则 R地+400km≤r2≤R地+600km,即6800km≤r2≤ 有1=Rw,3=7Rw,解得u:g=1:7,由于万有引力 7000km,则“天目一号”卫星的轨道半径小于“东方红一 提供向心力，对近地卫星与同步卫星分别有Gm= R2 号”卫里轨道的半长轴，根据开普粉第三定律分-k可 v GMm mR,(7R)2=m7录，解得2：=7：1，故u:2:奶 知，“东方红一号”卫星运动的周期大于“天目一号”卫星 =1:7√7：7，故选A。 运功的周嘉，A错误，根搭G=a,可得a一以，“东 ⑤C解析第一宇宙速度是最大的环绕速度，卫星在轨 方红一号”卫星运行过程中到地心的距离有可能等于“天 道I运行的速度一定小于第一宇宙速度，A错误；根据 目一号”卫星运行过程中到地心的距离，则两者加速度大 G=m答=，可得T√积a= 4x2r。_GM 小可能相等，B正确；7.9km/s是人造地球卫星绕地球运 2,由于轨 行的最大速度，则“天目一号”卫星的运行速度一定小于 道Ⅱ的运行半径大于轨道I的运行半径，则上面级在轨 7.9km/s,C错误；“天目一号”卫星在加速升空阶段加速 道Ⅱ运行的周期大于卫星在轨道工运行的周期，上面级 度的方向向上，处于超重状态，进入预定轨道后环绕地球 在轨道Ⅱ上的加速度小于卫星在轨道[上的加速度，B错 做匀速圆周运动，加速度等于重力加速度，处于失重状 442