新高考物理一輪復(fù)習(xí)單元測(cè)試第五章 萬(wàn)有引力與宇宙航行（測(cè)試）（原卷版）

第五章萬(wàn)有引力與宇宙航行測(cè)試卷（考試時(shí)間：90分鐘試卷滿分：100分）注意事項(xiàng)：1．本試卷分第I卷（選擇題）和第II卷（非選擇題）兩部分。答卷前，考生務(wù)必將自己的班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)填寫(xiě)在試卷上。2．回答第I卷時(shí)，選出每小題答案后，將答案填在選擇題上方的答題表中。3．回答第II卷時(shí)，將答案直接寫(xiě)在試卷上。第Ⅰ卷（選擇題共48分）一、選擇題（共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1-8題只有一項(xiàng)符合題目要求，第9-12題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分。）1．如圖所示為我國(guó)首次執(zhí)行火星探測(cè)任務(wù)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器運(yùn)行的部分軌跡圖。以火星中心為參考系，不考慮“天問(wèn)一號(hào)”的質(zhì)量變化，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在近火點(diǎn)A與遠(yuǎn)火點(diǎn)B的萬(wàn)有引力的大小之比為p，動(dòng)能之比為q，則下列關(guān)系式正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<02．2023年春節(jié)黃金檔期中我國(guó)科幻電影《流浪地球2》再獲口碑、票房雙豐收，極具科幻特色的“太空電梯”設(shè)定吸引了眾多科幻愛(ài)好者研究的興趣。太空電梯是從地面基座連接距離地球表面約36000km靜止軌道空間站的直立式電梯，若地球的半徑近似為6400km，下列關(guān)于太空電梯設(shè)定的說(shuō)法，正確的是（）A．電梯軌道基座能建設(shè)在廣州市B．若發(fā)生意外，斷裂在太空里的電梯部件將不會(huì)掉落到地球上C．若電梯臨時(shí)停在距離地表為18000km的高空，其重力加速度只有地球表面的SKIPIF1<0D．登上靜止軌道空間站的宇航員受到的萬(wàn)有引力約為地面的SKIPIF1<03．第一宇宙速度又叫做環(huán)繞速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理論分析表明，逃逸速度是環(huán)繞速度的SKIPIF1<0倍。有些恒星，在它一生的最后階段，強(qiáng)大的引力把物質(zhì)緊緊地壓在一起，密度極大，其逃逸速度大于光速，這樣的天體稱為黑洞。已知地球的半徑約為6400km，地球表面附近的重力加速度約為SKIPIF1<0，光速約為SKIPIF1<0，不考慮地球的自轉(zhuǎn)。倘若地球保持質(zhì)量不變收縮成為黑洞，該黑洞半徑的最大值接近（）A．0.01m B．0.1m C．1m D．10m4．天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個(gè)略大于木星的氣體行星（HD188753Ab），它圍繞天鵝座“HD188753”系統(tǒng)的主星公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期為3.3日，軌道半徑約為SKIPIF1<0天文單位，若忽略其它星球?qū)λ挠绊?，認(rèn)為它圍繞主星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)地球至太陽(yáng)的距離為1天文單位，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期為365日。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可求出（）A．行星與地球的質(zhì)量之比B．主星與太陽(yáng)的質(zhì)量之比C．行星與地球的第一宇宙速度之比D．行星與地球的表面重力加速度之比5．金星與地球半徑接近，金星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的SKIPIF1<0，地球和金星各自的衛(wèi)星公轉(zhuǎn)半徑的倒數(shù)SKIPIF1<0與公轉(zhuǎn)速度的平方SKIPIF1<0的關(guān)系圖像如圖所示，下列判斷正確的是（

）

A．金星的第一宇宙速度較小B．取相同公轉(zhuǎn)速度，金星的衛(wèi)星的周期較大C．圖線a表示的是地球的衛(wèi)星，圖線b表示的是金星的衛(wèi)星D．取相同公轉(zhuǎn)半徑，金星的衛(wèi)星向心加速度較大6．潮汐現(xiàn)象是指在月球和太陽(yáng)引力作用下形成的海水周期性漲落現(xiàn)象。某同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，地球質(zhì)量約為月球質(zhì)量的80倍，地球表面的重力加速度為SKIPIF1<0，不考慮星球的自轉(zhuǎn)影響，由以上數(shù)據(jù)可估算出（）A．月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為SKIPIF1<0B．月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為地球第一宇宙速度的SKIPIF1<0C．月球表面的重力加速度為SKIPIF1<0D．月球?qū)Φ厍蚝ＫΞa(chǎn)生加速度的最大值為SKIPIF1<07．上世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)在科拉半島與挪威的交界處進(jìn)行了人類有史以來(lái)最大規(guī)模的地底挖掘計(jì)劃。當(dāng)蘇聯(lián)人向地心挖掘深度為d時(shí)，井底一個(gè)質(zhì)量為m的小球與地球之間的萬(wàn)有引力為F，已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零，質(zhì)量分布均勻的地球的半徑為R，質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G，則F大小等于（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<08．2023年3月30日，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功將宏圖一號(hào)01組衛(wèi)星發(fā)射升空，并進(jìn)入預(yù)定的極地軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。它是由“一顆主星+三顆輔星”構(gòu)成的衛(wèi)星組，猶如在太空中飛行的車輪。已知宏圖一號(hào)衛(wèi)星組的運(yùn)行軌道距離地面的高度為h（約為530km），地球半徑為R，自轉(zhuǎn)周期為T(mén)，地球極地表面的重力加速度為g，衛(wèi)星組經(jīng)過(guò)赤道上空的時(shí)候，攜帶的攝像機(jī)都可以對(duì)赤道進(jìn)行一次拍攝，要使攝像機(jī)在1天的時(shí)間內(nèi)將整個(gè)赤道拍攝下來(lái)，則每次拍攝赤道的長(zhǎng)度至少為（）

A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<09．如圖所示，M是赤道上的物體在隨地球自轉(zhuǎn)，N是赤道平面內(nèi)的一顆人造地球衛(wèi)星，運(yùn)行方向自西向東。已知地球同步衛(wèi)星距地面高度為5.6倍地球半徑，設(shè)地心為O，SKIPIF1<0與SKIPIF1<0間的夾角SKIPIF1<0最大為SKIPIF1<0，則（）A．N的軌道半徑為地球半徑的2倍B．N與M的轉(zhuǎn)動(dòng)周期之比為SKIPIF1<0C．N與M的線速度大小之比為SKIPIF1<0D．N與M的加速度大小之比為SKIPIF1<010．2022年7月25日，我國(guó)問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與天和核心艙順利完成對(duì)接任務(wù)。問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙與火箭分離后經(jīng)歷6次變軌，來(lái)到與核心艙相距52公里的位置上，然后在計(jì)算機(jī)控制下軌道逐漸升高，與核心艙的距離不斷減小，實(shí)現(xiàn)對(duì)接的初始條件。順利完成對(duì)接后一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（）A．問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙從脫離火箭至剛與核心艙接觸過(guò)程中機(jī)械能增大B．問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙從接近核心艙至對(duì)接完成過(guò)程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙在追核心艙的過(guò)程中，問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙的加速度始終指向地心D．若空間站距離地面高度為SKIPIF1<0，經(jīng)過(guò)時(shí)間SKIPIF1<0通過(guò)的弧長(zhǎng)為SKIPIF1<0，已知地球半徑為SKIPIF1<0，引力常量為SKIPIF1<0，則可求地球的平均密度為SKIPIF1<011．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)。在北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中有A、B兩顆衛(wèi)星在同一平面內(nèi)沿同一方向繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻，衛(wèi)星A和衛(wèi)星B相距最近，距離為2r。經(jīng)過(guò)t時(shí)間，衛(wèi)星A和衛(wèi)星B第一次相距最遠(yuǎn)，距離為4r。不考慮衛(wèi)星間的萬(wàn)有引力，已知地球的半徑為r，萬(wàn)有引力常量為G，衛(wèi)星A的周期為SKIPIF1<0（SKIPIF1<0），下列說(shuō)法正確的是（）A．地球的密度為SKIPIF1<0B．衛(wèi)星B的周期為SKIPIF1<0C．衛(wèi)星B的環(huán)繞速度小于7.9km/sD．地球?qū)πl(wèi)星A的萬(wàn)有引力大于地球?qū)πl(wèi)星B的萬(wàn)有引力12．2022年7月，由清華大學(xué)天文系祝偉教授牽頭的國(guó)際團(tuán)隊(duì)宣布在宇宙中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)罕見(jiàn)的恒星系統(tǒng)。該系統(tǒng)均是由兩顆互相繞行的中央恒星組成，被氣體和塵埃盤(pán)包圍，且該盤(pán)與中央恒星的軌道成一定角度，呈現(xiàn)出“霧繞雙星”的奇幻效果。假設(shè)該系統(tǒng)中兩恒星甲、乙的質(zhì)量分別為SKIPIF1<0，兩恒星繞行的周期均為T(mén)，引力常量為G。忽略塵埃盤(pán)對(duì)雙星引力的影響，忽略恒星的自轉(zhuǎn)，且恒星的半徑遠(yuǎn)小于兩恒星之間的距離。下列說(shuō)法正確的是（）A．恒星甲、乙繞行的加速度大小之比為SKIPIF1<0B．恒星甲、乙繞行的軌道半徑之比為SKIPIF1<0C．兩恒星之間的距離為SKIPIF1<0D．恒星甲繞行的線速度大小為SKIPIF1<0第II卷（非選擇題共52分）二、計(jì)算題（滿分52分）13．中國(guó)空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知空間站的質(zhì)量為m，地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，引力常量為G，空間站運(yùn)行時(shí)離地高度為h，空間站的機(jī)械能為SKIPIF1<0（取無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零）。（1）求中國(guó)空間站運(yùn)行時(shí)的引力勢(shì)能SKIPIF1<0；（2）若SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，不考慮空氣阻力和地球自轉(zhuǎn)的影響，試估算將空間站從地面發(fā)送至離地高度為h的軌道處做圓周運(yùn)動(dòng)，發(fā)射裝置對(duì)空間站做的功W（保留一位有效數(shù)字）。14．宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點(diǎn)，沿水平方向以初速度v0拋出一個(gè)小球，測(cè)得小球經(jīng)時(shí)間t落到斜坡另一點(diǎn)Q上，斜坡的傾角為α，已知該星球的半徑為R，引力常量為G，球的體積公式是SKIPIF1<0。求：（1）該星球表面的重力加速度g；（2）該星球的密度；（3）該星球的第一宇宙速度。15．天宮空間站是我國(guó)自主建設(shè)的一個(gè)空間站系統(tǒng)，空間站總重量SKIPIF1<0的軌道高度SKIPIF1<0，空間站繞地球一周SKIPIF1<0。已知地球質(zhì)量M為SKIPIF1<0，半徑SKIPIF1<0。SKIPIF1<0，忽略其他天體的影響。（1）天宮空間站在軌期間環(huán)繞地球的運(yùn)行速度大小v；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）為了解釋不接觸的兩物體發(fā)生引力作用，法拉第在電磁學(xué)中建立了場(chǎng)的概念。其后，場(chǎng)的概念被應(yīng)用到萬(wàn)有引力中。類比電場(chǎng)強(qiáng)度定義，判斷地球在空間站所處的引力場(chǎng)強(qiáng)度SKIPIF1<0；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，宇航員在空間站中的重力是在地球表面上的幾倍？請(qǐng)分析說(shuō)明宇航員在磅秤上的視重近似為零。16．螺旋星系中有大量的恒星和星際物質(zhì)，主要分布在半徑為R的球體內(nèi)，球體外僅有極少的恒星。球體內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為M，可認(rèn)為均勻分布，球體內(nèi)外的所有恒星都繞星系中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，恒星到星系中心的距離為r，引力常量為G。（1）求SKIPIF1<0區(qū)域的恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小v與r的關(guān)系；（2）根據(jù)電荷均勻分布的球殼內(nèi)試探電荷所受庫(kù)侖力的合力為零，利用庫(kù)侖力與萬(wàn)有引力的表達(dá)式的相似性和相關(guān)力學(xué)知識(shí)，求SKIPIF1<0