第5章 第23课时 万有引力定律及应用(跟踪评价)-【状元桥】2027高考物理一轮总复习

似三角形得变之则有Y,所以丙中小球在屏上的】 影子贷句建直线运动.影子的递度为=生0900ms 1.00m/s. 0 M (3)由上分析可知器-，解得=9.69m/s 第22课时实验六探究向心力大小与半径、 角速度、质量的关系 1.(1)一B和C2:1(2)1:3 解析(1)在探究向心力大小与半径的关系时，为了控制角速度 相同需要将传动皮带调至第一层搭轮，然后将两个质量相等的 钢球分别放在B和C位置；匀速转动手柄，左侧标尺露出4格， 右侧标尺露出2格，则左右两球所受向心力大小之比为2：1. (2)在探究向心力大小与角速度的关系时，若将传动皮带调至 图乙中的第三层，因两边塔轮边缘的线速度相等，半径之比为 3：1,根据v=wr可知左右两小球的角速度之比为1：3. 2.(1)向心力(2)小于质量和半径一定时，向心力和角速度 的平方成正比 解析(1)标尺上露出的红白相间等分格子数，可以粗略显示小 球的向心力大小. (2)根据Fn=mw,由于半径相同，由图可知，在角速度相同的 条件下，曲线①对应的向心力小于曲线②对应的向心力，则曲 线①对应的金属块质量小于曲线②对应的金属块质量.F-w 图线为过原点的倾斜直线，由此可得出的结论是质量和半径一 定时，向心力和角速度的平方成正比 第五章万有引力与宇宙航行 第23课时万有引力定律及应用 1.C解析太阳的质量远大于其他行星的质量，太阳对地球的引 力远远大于其他行星对地球的引力 七星连珠时，其他行星对地球都有引力作用，但这些引力的合 力与太阳对地球的引力相比非常小，可以忽略不计，太阳引力 占绝对主导地位，所以地球受到的万有引力的合力几乎不变， 可知C选项符合题意.故选C 2.D解析轨道器绕火星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心 力：=m·禁两边消去m后整型得M-部，故选D GT 3.C解析“天都一号”在环月椭圆轨道上运行时与月球的距离 不断发生变化，根据F=G可知受月球的引力大小发生变 化，离月球越近，其所受月球的引力越大，故AD错误；根据开 普勒第二定律可知“天都一号”在环月椭圆轨道上运行时相对 月球的速度大小改变，近月，点速度最大，远月点速度最小，即离 月球越近，相对月球的速度越大，故B错误，C正确.故选C 4.D解析设太阳质量为M,地球质量为m,地球绕太阳公转，有 =m()r,因为太阳密度p生R M,由几何关系 d 2 后联立可得p一票（骨）'，故选D 5.C解析地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 G=m号√，哈苦星在运日点的南率径小于 跟踪评价答案//■ 地球半径，因此哈雷彗星在近日，点的速度大于地球绕太阳的公 转速度，A错误；从b运行到c的过程中万有引力与速度方向 夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小， B错误；根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的 时间扫过的面积相同，根据S>S2可知从a运行到b的时间大 于从c运行到d的时间，C正确；万有引力提供加速度G恤- 2 maa=GY,则哈雷彗星的加速度a1与地球的加速度a2比值 r2 为品=享-06D错误故选C 1 6.D解析设天平三号A星02星做匀速圆周运动的轨道半径为 7,万有引力提供卫里微匀逸国周运动的向心力，有 m禁=m,解得M=器，地球的体积为V=专R,故地 4π2 M3aT 球的平均密度为p一守一64Cr,故选D 7.A解颈根据题意，由万有引力提供向心力有=m爱，解 R2 得√受，可知，若0√贸，小里球微匀速圆周运动，故 GM /2GM A正确：结合A选项分析可知，若√尺<心√尺，万有引 力不足以提供小星球做匀速圆周运动所需要的向心力，小星球 做离心运动，但又不能脱离恒星的引力范围，所以小星球做椭 2GM,这是小 圆运动，而不是抛物线运动，故B错误；若=√ 星球脱离恒星引力束缚的临界速度，小星球将做抛物线运动， 而不是菊离运动，故C错误若心√股小星球将脱高位星 引力束缚，做双曲线运动，不可能与恒星相撞，故D错误.故选A 8.D解析根据题意，设地球与太阳间距离为R,则小行星公转轨 道的半长轴为a=5迟，迟=6R,由开善勒第三定律有6- 2 T 片，解得T=√6T=6√6年，故A错误；从远日点到近日 点，小行星与太阳间距离减小，由万有引力定律F=Gm可 2 知，小行星受到的太阳引力增大，故B错误；由开普勒第二定律 可知，从远日点到近日点，小行星线速度逐渐增大，故C错误.由 牛顿第二定律有G=m,解得a=G4,可知t=R a%(5R)2 ,即小行星在近日点的加速度是地球公转加速度的，故D 正确；故选D. .BD照西根据开普粉第三定体可将号-√月 /度-10，故 A错误；根据万有引力提供向心力G@=m号，所以 √所以器√层六 =,故B正确：设相邻两次“土星冲 I生·T地≈ 日的时同间隔为，别经：一祭=2，所以=器 1.03年，所以下一次“土星冲日”将不会在2026年9月21日出 现，故C错误；土星与地球两者的相对速度为两者速度之差，所 以当土星与地球相距最远时两者的速度方向相反，则相对速度 最大，故D正确.故选BD. 10.BD解析列车在隧道中A点受到地球指向地心的万有引力 与垂直于隧道向上的支持力，如因所示，则有R。=G贸 血8，G0-g血-FR产，解得=g- 2mg,故A错误；由于质量均匀分布的球壳对球内物体引力 D71 物理> 为0，则在P点有G（√/2干R Mpm 2=ngP,由于质量均匀分 布，则有4 Mp M (VF+R)音R 解得g=区+E 8< g,故B正确；令∠POO=α，根据上述，则有G Mpm (√+hF) sina=ma、sina= 十，解得a=京g,故C错误，D正确 故选BD 第24课时人造卫星宇宙速度 ,T= 1.C层团根据G恤=m号=m斧，可得=√@ /-3 2π√GM,组合体的轨道半径大于地球半径，可知组合体的运 行速度小于7.9km/s;组合体轨道半径小于同步卫星的轨道半 径，可知组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期.故选C 2.BC僻析依题意r<r,由G恤=m,得空间站绕地球做 r2 匀速圆周运动的加速度大于地球同步卫星的加速度，A错误； 由G-m7,有。√，得空间站绕地球微匀速周周运 动的角速度大于地球同步卫星的角速度，地球同步卫星的角速 度等于地球自转角速度，故空间站绕地球做匀速圆周运动的角 速度大于地球自转角速度，B正确；由F=G,得货运飞船 受到的万有引力随着距地高度的增加而减小，C正确；对接过 程中，货运飞船的发动机会做功以调整对接的姿态，故货运飞 船与空间站的机械能不守恒，D错误.故选BC. 3.C解析航天员随空间站做圆周运动，所受合力提供向心力， 不为零，故A错误；空间站的向心加速度由万有引力提供，其 GMm 值为a=R+h)2 m R十，而地球表面重力加述度为g GM GMm R=,因R+h>R,故a<g,故B错误；根据万有引力提 m 供向心力有G=m,得。=√，故轨道辛径r越小， 角速度ω越大，空间站轨道半径小于地球静止卫星，故空间站 绕地球运动的角速度大于地球静止卫星的角速度，故C正确； 根摄万有引力提供向心力有G恤=m号，得=√ 2 G故轨 道半径越大，线速度越小.第一宇宙速度是近地轨道的线速度， 空间站轨道半径更大，故其线速度更小，故D错误.故选C 4.A解析设地球的第一宇宙速度为4，该天体的第一宇宙速度 为山，根据牛顿第二定律，结合题意可得mg-"震，解得山 V√gR=√ggX分R=子VR=子u=1.975m/s,故该天 /1 体的逃逸速度约为√2v'1=2.8km/s,故选A 5.A爵玩根据牛顿第二定律可得GMm-ma,可得a-GY,可 知两颗卫星在经过P点时的加速度相同，故A正确；在圆轨道上 运动的卫星，由万有引力提供向心力有=m号，可得 r2 D72 ☑，即轨道越高，速度越小；根据卫星变轨的规律可知，假 设卫星b在经过M点所在的圆轨道时，须经历加速才能在椭 圆轨道运行，所以卫星a在P点的速度小于卫星b在M,点的 速度，故B错误；两颗卫星均绕地球运动，发射速度小于第二宇 宙速度，故C错误；根据开普勒第二定律可知，同一轨道上卫星 与地球的连线在相同的时间扫过的面积相等，但卫星a和卫星 b运行轨道不同，所以两个卫星与地球的连线在相同的时间扫 过的面积不一定相等，故D错误；故选A. 6.BC解析天链二号05星绕地球做匀速圆周运动，具有向心加 速度，处于非平衡状态，故A错误；根据G=m,得口= √，7.9km/s是地球近地卫星的环绕递度大小，由于天能 二号05星的运行半径大于地球半径，可知其运行速度一定小 于.9如，故B正确准据G-得。√，由于 天链二号05星的运行半径大于地球半径，可知天链二号05星 的角速度小于近地卫星的角速度，故C正确；根据a=wr可 知，由于天链二号05星的角速度与赤道上物体随地球自转的 角速度相同，天链二号05星的运行半径大于地球半径，可知天 链二号05星的向心加速度大于赤道上物体随地球自转的向心 加速度，故D错误.故选BC 7A图团设卫里在载运行的周期为T,给合题国有经·哥 孕·哥=2，解得T-君由万有引力挑供向心力，有R 曾=m(停)广R可得Rt选A 8B服罚根据万有引力提供向心力G=m答，可得小行 里2016H08的质量M-器，放A错误；根搭60-g,结 合A选项分析可得小行星2016HO3表面的重力加速度g= 故B正确；小行星2016H08的密度。一兴又V-音R, 4π2r3 3πr 结合A选项分析可得小行星2016HO3的密度pG严R,故C 错送：振据万有引力提供向心力G-m员，站合A递项分 析可得小行星2016H08的第一宇亩逵度。=罗√辰，D 错误.故选B. 9.BD解析设地球的半径为R,对地球表面的物体，根据万有引 力与重力的关系，有G=他g,对豆联网低轨卫星，根据万 有引力提候向心力，有G-m等，联立得g提赞地 4π2 球半径未知，故无法求出地球表面的重力加速度，故A错误； 选项A分析可得M=,故B正确；根据万有引力提 GM 向心力：有G0=m号，解得u=√可知-V一 /GM AT2 √厅，故C错误：根是开年粉第三定殊，有月=有解得= N 工√厚故D正确故递BD 10.D解析太阳直径远小于金星的轨道半径，太阳直径忽略不 计，根据题意结合几何知识可知地球和金星绕太阳运动的轨 道半径之比为=十L,故A错误；根据万有引力提供向心 L跟踪评价11 第五章万有引力与宇宙航行 第23课时 万有引力定律及应用 D答案见D7 基础落实练 观测者眼睛相距为D、视角为0的物体宽度为d.已 1.(2026秦皇岛一模)2025年2月28日，太阳系出现 知地球公转周期为T,万有引力常量为G,0极小时 了本世纪首次“七星连珠”奇观.地球与太阳系中其 sin≈tana.则太阳密度p可表示为 他7颗行星（水星、金星、火星、木星、土星、天王星、 海王星)恰好排成一条直线，且所有行星均位于太阳 -00 太阳 观测者 的同一侧.此时地球受到的万有引力的合力与仅受 太阳引力时相比，下列说法正确的是 () A.合力略微增大，因为其他行星对地球的引力方向 A祭( B祭() 均与太阳的相同 c器() D祭() B.合力略微减小，因为其他行星的引力方向均与太 5.(2025浙江卷)地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如 阳的相反 图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中， C.合力几乎不变，因为太阳引力占绝对主导地位 与太阳连线扫过的面积分别为S,和S2,且S1>S2. D.合力方向可能改变，但大小不变 彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道 2.(2026安徽开学考试)我国计划于2028年前后发射 半径的0.6倍，则彗星 () “天问三号”火星探测系统，实现火星取样返回.其轨 道器将环绕火星做匀速圆周运动，轨道半径约r,轨 哈雷彗星 =-0-- 道周期为T.引力常量为G,火星半径为R,则火星的 。地球 S2 质量为 ( 太阳 A祭 R器 A.在近日点的速度小于地球的速度 c D.4x GT B.从b运行到c的过程中动能先增大后减小 3.(2025新课标卷)“天都一号”通导技术试验卫星测距 C.从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 试验的成功，标志着我国在深空轨道精密测量领域 D.在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 取得了技术新突破.“天都一号”在环月椭圆轨道上 6.(2026河南模拟)2025年4月3日，我国在太原卫星 运行时， ( ) 发射中心使用长征六号运载火箭，成功将天平三号 A.受月球的引力大小保持不变 A星02星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射 B.相对月球的速度大小保持不变 任务获得圆满成功.该卫星主要用于地面雷达设备 C.离月球越近，其相对月球的速度越大 标校和雷达截面测量，为地面光学设备成像试验和 D.离月球越近，其所受月球的引力越小 低轨空间环境探测监视试验提供支持，为大气空间 4.(2026济宁模拟)在地球上，可通过天文观测估算太 环境测量和轨道预报模型修正提供服务.已知天平 阳的密度.如图，地球上观测太阳的视角0极小，与 三号A星02星绕地球做匀速圆周运动的周期为T, 341 物理>> 向心加速度大小为αo,将地球看成均匀的球体且半 位置的示意图，土星和地球绕太阳公转的轨道近似 径为R,引力常量为G,则地球的平均密度为() 于圆且两轨道几乎共面，已知土星和地球绕太阳公 A語 GFk 转方向相同，公转的轨道半径之比约为10：1，根据 以上信息可得出 ( 3aT C.16GxR 3aT D.64GxR 地球轨道 太阳 素养提升练 7.(2025甘肃卷)如图，一小星球与某恒星中心距离为 R时，小星球的速度大小为、方向与两者中心连线 土星 垂直.恒星的质量为M,引力常量为G.下列说法正 西方照 东方照 冲 确的是 土星冲日时与地球太阳相对位置的示意图 小星球① A.土星和地球绕太阳公转的周期之比约为10：1 B.土星和地球绕太阳公转的线速度之比约为 1:√/10 恒星 C.下一次“土星冲日”将在2026年9月21日出现 GM A若一√尽，小星球做匀速圆周运动 D.当土星与地球相距最远时两者的相对速度最大 10,(多选)如图为某设计贯通地球的弦线光滑真空列 若√√ M ,小星球做抛物线运动 车隧道：质量为m的列车不需要引擎，从入口的A M C.若=√R ,小星球做椭圆运动 点由静止开始穿过隧道到达另一端的B点，O为隧 2GM 道的中点，与地心0的距离为-号R,假设地球 D.若>N ,小星球可能与恒星相撞 是半径为R的质量均匀分布的球体，地球表面的重 8.(2025广东卷)一颗绕太阳运行的小行星，其轨道近 力加速度为g,不考虑地球自转影响.已知质量均匀 日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距 分布的球壳对球内物体引力为0，P点到O'的距离 离的5倍和7倍.关于该小行星，下列说法正确的是 为x,则 () ( ) 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号 A.列车在隧道中A点的合力大小为mg 9.(多选)(2026攀枝花一模)2025年9月21日，地球、 B.列车在P点的重力加速度小于g 太阳、土星恰好连成一线，该现象称为“土星冲日”， C列车在P点的加速度a-RRg 冲日前后是观测这颗带有美丽光环的气态巨行星的 D.列车在P点的加速度a=R8 绝佳时机.如图所示为土星冲日时与地球太阳相对 342