第12讲 万有引力定律及应用 课后分层作业基础版同步练习-2027届新高考高三物理第一轮复习

**基本信息** 高三物理一轮复习同步练，分层设计适配基础较弱学生，以“知识巩固-考点应用-能力提升”为路径，结合航天情境，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |重知识·牢地基|万有引力定律基础概念|基础题夯实公式记忆与理解| |夯基础·保本科|开普勒定律、引力计算、天体质量密度|模拟题结合天问一号等情境，巩固核心考点应用| |提能力·冲211|轨道参数、加速度、变轨问题|高考题提升综合分析与科学推理能力|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第11讲 万有引力定律及应用 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　开普勒三定律的理解和应用 1.(2026·陕西渭南模拟)近年来,我国航天事业取得了显著的成就和发展,如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道,该停泊轨道可看作是椭圆轨道,a、b、c、d是该轨道上的四个点,其中d点为近火点,b点为远火点,则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是(　　) A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 答案　D 解析　根据开普勒第二定律可知,当卫星经过近火点d时速度最大,动能最大,故D正确。 2.(2026·江西南昌模拟)2025年2月28日,太阳系的七大行星上演“七星连珠”的天文现象。已知太阳系的八大行星基本运行在同一平面上,地球绕太阳运行的公转轨道半径是火星公转轨道半径的倍,则火星的公转周期大约为(　　) A.0.5年 B.1.8年 C.2.2年 D.3.7年 答案　B 解析　根据开普勒第三定律可得=,可得T火=T地=年≈1.8年,故B正确。 题型2　万有引力定律的理解和应用 3.(2026·广东佛山质量检测)中国空间站轨道高度为400~450千米,地球半径约为6 370千米。当航天员出舱在空间站舱外作业时,其所受地球的引力大约是他在地面所受地球引力的(　　) A.0.9倍 B.0.25倍 C.0.1倍 D.0.01倍 答案　A 解析　设地球半径为R,空间站的轨道高度为h,航天员的质量为m,地球质量为M,航天员在地球表面时所受地球的引力F1=G,在空间站舱外作业时所受地球的引力F2=,可得=≈0.9,故A正确。 4.(2026·北京东城区模拟)质量为m的物块静止放置于地球赤道某处的水平桌面上。已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,引力常量为G。若考虑地球自转,将地球视为质量均匀分布的球体,则物块对桌面的压力大小F等于(　　) A.G B.mR C.G-mR D.G+mR 答案　C 解析　对物块,由牛顿第二定律有-FN=mR,解得物块受到的支持力FN=G-mR,根据牛顿第三定律,可知物块对桌面的压力F大小为G-mR,故C正确。 5.(2026·江西南昌模拟)我国“天问一号”成功探测火星。已知火星质量约为地球质量的,半径约为地球半径的。若在火星和地球表面,让小球做自由落体运动,从相同高度下落,小球在火星上的落地时间与在地球上的落地时间之比约为(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　根据G=mg,可得==×22=,根据h=gt2,可得t=,可得==,故D正确。 题型3　天体质量和密度的计算 6.比邻星b是位于比邻星(ProximaCentauri)附近的一颗行星,该行星位于比邻星的宜居带内,这意味着它有可能拥有适宜生命存在的条件。已知比邻星b绕比邻星(ProximaCentauri)运行的轨道半径为r,公转周期为T;地球绕太阳的轨道半径为R,公转周期为T0。则比邻星(ProximaCentauri)的质量与太阳质量的比值为(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　设比邻星(ProximaCentauri)的质量为M比,太阳的质量为M太,地球质量为m地球绕太阳公转,根据万有引力提供向心力,则有G=mR,解得太阳质量为M太=,同理可得比邻星(ProximaCentauri)的质量为M比=,联立可得=,故C正确。 7.(2026·安徽芜湖模拟)2025年中国航天将迎来更多突破,新一代载人飞船和月面着陆器将进入实质性测试阶段,我国第四批预备航天员不仅要执行空间站任务,未来也将执行载人登月任务。假设以同样大小的初速度分别在月面和地面竖直上抛小球(不计地面上的空气阻力),小球在月面上升的最大高度为在地面上的6倍。已知地球半径为月球半径的4倍,则地球和月球的平均密度之比为(　　) A.6∶1 B.1∶6 C.2∶3 D.3∶2 答案　D 解析　根据h=,可得==,根据G=mg,ρ=,可得ρ=,则=·=,故D正确。 8.(多选)(2025·安徽卷,9)2025年4月,我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b,卫星的运行周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道,周期也为T。月球的质量为M,半径为R,引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则(　　) A.r= B.r=+R C.M= D.M= 答案　BC 解析　根据开普勒第三定律可知,卫星甲在环月椭圆轨道上运行的半长轴等于卫星乙在环月圆轨道上运行的半径,则有2r=a+b+2R,解得r=,A错误,B正确;对卫星乙,根据万有引力提供向心力有G=mr,解得M=,C正确,D错误。 ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 9.(2025·河南卷,3)2024年天文学家报道了他们新发现的一颗类地行星Gliese12b,它绕其母恒星的运动可视为匀速圆周运动。已知Gliese12b轨道半径约为日地距离的,其母恒星质量约为太阳质量的,则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为(　　) A.13天 B.27天 C.64天 D.128天 答案　A 解析　由G=mr→T=2π==,则TG=×365天≈13天,A正确。 10.(2025·广东卷,5)一颗绕太阳运行的小行星,其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距离的5倍和7倍。关于该小行星,下列说法正确的是(　　) A.公转周期约为6年 B.从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小 C.从远日点到近日点线速度大小逐渐减小 D.在近日点加速度大小约为地球公转加速度的 答案　D 解析　由题意可知,该小行星轨道的半长轴为a小行星==6r地,由开普勒第三定律有=,解得T小行星=T地≈14.7年,A错误;从远日点到近日点,该小行星到太阳的距离逐渐减小,由万有引力定律F=G可知,该小行星所受太阳引力大小逐渐增大,B错误;由开普勒第二定律可知,行星在近日点时速度最大、在远日点速度最小,因此从远日点到近日点,该小行星的线速度大小逐渐增大,C错误;由牛顿第二定律有G=ma,可得a=,由于该小行星的轨道近日点到太阳的距离约为地球到太阳距离的5倍,故该小行星在近日点的加速度大小约为地球公转加速度的,D正确。 11.(2026·广东东莞阶段练习)“古有司南,今有北斗”,如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022全球十大工程成就”。组成北斗卫星导航系统的卫星运行轨道半径r越大,线速度v越小,卫星运行状态视为匀速圆周运动,其v2-r图像如图乙所示,图中R为地球半径,r0为北斗星座GEO卫星的运行轨道半径,图中物理量单位均为国际单位,引力常量为G,忽略地球自转,则(　　) A.地球的质量为 B.地球的密度为 C.北斗星座GEO卫星的加速度为 D.地球表面的重力加速度为g= 答案　D 解析　根据万有引力提供向心力,有G=m,结合图像可得M==,A错误;地球的密度为ρ===,B错误;根据牛顿第二定律有G=ma,解得a==,C错误;根据在地球表面万有引力与重力的关系,有G=mg,解得地球表面的重力加速度为g=,D正确。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 复习课后分层作业 第11讲 万有引力定律及应用 （基础版：专门面向物理基础较弱学生、艺体生的练习） 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 分数：_________ ❀ 重知识 · 牢地基 ❀ 1. 2. ❀ 夯基础 · 保本科 ❀ 题型1　开普勒三定律的理解和应用 1.(2026·陕西渭南模拟)近年来,我国航天事业取得了显著的成就和发展,如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道,该停泊轨道可看作是椭圆轨道,a、b、c、d是该轨道上的四个点,其中d点为近火点,b点为远火点,则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是(　　) A.a点 B.b点 C.c点 D.d点 2.(2026·江西南昌模拟)2025年2月28日,太阳系的七大行星上演“七星连珠”的天文现象。已知太阳系的八大行星基本运行在同一平面上,地球绕太阳运行的公转轨道半径是火星公转轨道半径的倍,则火星的公转周期大约为(　　) A.0.5年 B.1.8年 C.2.2年 D.3.7年 题型2　万有引力定律的理解和应用 3.(2026·广东佛山质量检测)中国空间站轨道高度为400~450千米,地球半径约为6 370千米。当航天员出舱在空间站舱外作业时,其所受地球的引力大约是他在地面所受地球引力的(　　) A.0.9倍 B.0.25倍 C.0.1倍 D.0.01倍 4.(2026·北京东城区模拟)质量为m的物块静止放置于地球赤道某处的水平桌面上。已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,引力常量为G。若考虑地球自转,将地球视为质量均匀分布的球体,则物块对桌面的压力大小F等于(　　) A.G B.mR C.G-mR D.G+mR 5.(2026·江西南昌模拟)我国“天问一号”成功探测火星。已知火星质量约为地球质量的,半径约为地球半径的。若在火星和地球表面,让小球做自由落体运动,从相同高度下落,小球在火星上的落地时间与在地球上的落地时间之比约为(　　) A. B. C. D. 题型3　天体质量和密度的计算 6.比邻星b是位于比邻星(ProximaCentauri)附近的一颗行星,该行星位于比邻星的宜居带内,这意味着它有可能拥有适宜生命存在的条件。已知比邻星b绕比邻星(ProximaCentauri)运行的轨道半径为r,公转周期为T;地球绕太阳的轨道半径为R,公转周期为T0。则比邻星(ProximaCentauri)的质量与太阳质量的比值为(　　) A. B. C. D. 7.(2026·安徽芜湖模拟)2025年中国航天将迎来更多突破,新一代载人飞船和月面着陆器将进入实质性测试阶段,我国第四批预备航天员不仅要执行空间站任务,未来也将执行载人登月任务。假设以同样大小的初速度分别在月面和地面竖直上抛小球(不计地面上的空气阻力),小球在月面上升的最大高度为在地面上的6倍。已知地球半径为月球半径的4倍,则地球和月球的平均密度之比为(　　) A.6∶1 B.1∶6 C.2∶3 D.3∶2 8.(多选)(2025·安徽卷,9)2025年4月,我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b,卫星的运行周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道,周期也为T。月球的质量为M,半径为R,引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则(　　) A.r= B.r=+R C.M= D.M= ❀ 提能力 · 冲211 ❀ 9.(2025·河南卷,3)2024年天文学家报道了他们新发现的一颗类地行星Gliese12b,它绕其母恒星的运动可视为匀速圆周运动。已知Gliese12b轨道半径约为日地距离的,其母恒星质量约为太阳质量的,则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为(　　) A.13天 B.27天 C.64天 D.128天 10.(2025·广东卷,5)一颗绕太阳运行的小行星,其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距离的5倍和7倍。关于该小行星,下列说法正确的是(　　) A.公转周期约为6年 B.从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小 C.从远日点到近日点线速度大小逐渐减小 D.在近日点加速度大小约为地球公转加速度的 11.(2026·广东东莞阶段练习)“古有司南,今有北斗”,如图甲所示的北斗卫星导航系统入选“2022全球十大工程成就”。组成北斗卫星导航系统的卫星运行轨道半径r越大,线速度v越小,卫星运行状态视为匀速圆周运动,其v2-r图像如图乙所示,图中R为地球半径,r0为北斗星座GEO卫星的运行轨道半径,图中物理量单位均为国际单位,引力常量为G,忽略地球自转,则(　　) A.地球的质量为 B.地球的密度为 C.北斗星座GEO卫星的加速度为 D.地球表面的重力加速度为g= 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $