2026年高考物理一轮复习(通用版)第五章万有引力与航天(综合训练)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习(通用版)第五章万有引力与航天(综合训练)(学生版+解析)，共9页。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1．下列有关物理学史的说法中正确的是（ ）
A．开普勒通过分析自己长期的天文观测数据总结出了开普勒行星运动的三大定律
B．卡文迪什（许）用扭秤测量引力常量体现了等效替代的思想
C．牛顿发现了万有引力定律，亚当斯和勒维耶利用万有引力定律推算并观察到了海王星的存在
D．牛顿发现了万有引力定律，“月一地检验”可进一步验证其正确性
2．太阳系有八大行星，离太阳由近至远分别为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．地球绕太阳运行过程中，速率不变
B．木星的公转周期大于一年
C．八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，太阳处在椭圆的中心
D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
3．若把地球看作一个巨大的拱形桥，桥的半径就是地球的半径，地球表面上有一辆超级汽车在高速行驶，如图所示。忽略地球自转，则下列说法正确的是（ ）
A．汽车处于超重状态
B．汽车的行驶速度越大，汽车对地球表面的压力越大
C．若汽车的行驶速度达到地球的第一宇宙速度，则汽车对地球表面的压力为0
D．若汽车的行驶速度达到地球的第三宇宙速度，则汽车将绕地球做圆周运动
4．2021年，马斯克的美国SpaceX公司的星链卫星从距地球表面550公里的运行轨道，下降到我国空间站的运行轨道，空间站采取“紧急避碰”措施，有效规避了碰撞风险。则在轨运行时（ ）
A．空间站的周期小于星链卫星的周期
B．空间站的角速度小于星链卫星的角速度
C．空间站的向心力大于星链卫星的向心力
D．星链卫星的线速度大于7.9km/s
5．2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，如图所示。约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。假设飞船在预定轨道上做的是以地球（可视为理想球体）中心为圆心的匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．火箭的发射速度大于第二宇宙速度
B．在火箭的发射阶段，飞船里的宇航员处于悬浮状态
C．飞船在预定轨道上的运行速度小于第一宇宙速度
D．若飞船在预定轨道上飞行的过程中点火加速，它将靠近地球
6．2025年5月14日，我国将全球首个太空计算卫星星座（首批共12颗）送入离地高度约550km（小于地球同步卫星与地面的距离）的预定圆轨道（如图所示），开创了人类将超级计算能力部署至太空的新纪元。在轨运行时，该卫星（ ）
A．角速度大小比地球自转角速度大
B．速度大小可能比地球第一宇宙速度大
C．所受地球引力一定比同步卫星的大
D．所受合力比静止在赤道地面上时小
7．中国火星探测器“天问一号”已于2021年春节期间抵达火星轨道，随后将择机着陆火星对火星进行科学探测。现将探测器抵达火星轨道的过程，简化成如图所示的三个阶段，沿轨道Ⅰ的地火转移轨道，在轨道Ⅱ上运行的火星停泊轨道及沿圆轨道Ⅲ运行的科学探测轨道。已知三条轨道相切于A点，且A、B两点分别为轨道Ⅱ的近火点和远火点，其距离火星地面的高度分别为h1和h2，火星探测器在轨道Ⅲ上运行的周期为T，火星的半径为R，引力常量为G，则下列判断正确的是（ ）
A．探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上经过A点时的速度v1、v2、v3的大小关系为v1< v2< v3
B．探测器在轨道Ⅱ上运行的周期为
C．火星表面的重力加速度为
D．火星的平均密度为
8．“嫦娥六号”实现世界首次月球背面采样返回，先期进入环月使命轨道的“鹊桥二号”中继星功不可没。2018年在地球发射升空的火箭将“鹊桥一号”卫星送至“停泊轨道”，经过数次变轨，“鹊桥一号”运行在地月延长线上的拉格朗日点附近并以该点为圆心做圆周运动，同时与月球保持相对静止一起绕地球运动，目前正在超期服役中。“鹊桥一号”和“鹊桥二号”轨道位置示意图如图虚线所示。已知地球球心与月球球心间距离为，点到月球球心距离为（远大于“鹊桥一号”到点的距离），地球半径为，停泊轨道I、II的近地点离地面高度为，远地点离地面的高度分别为、，地球表面附近的重力加速度为，“鹊桥一号”绕地球圆周运动的周期为“鹊桥二号”在环月使命轨道周期的倍，若忽略地球和月球外其他天体对“鹊桥一号”的影响、忽略月球外其他天体对“鹊桥二号”的影响、忽略地球外其他天体对月球的影响，月球绕地球运行的周期为。则下列说法错误的是（ ）
A．卫星在停泊轨道II上运行时的周期为
B．“鹊桥一号”在“转移轨道”上点的加速度等于“停泊轨道”上点的加速度
C．“鹊桥一号”在“转移轨道”上的点运行速度大于
D．“鹊桥二号”环月使命轨道（可以视为圆轨道）半径为
9．科学家依靠天文照相方法，利用行星探测器等发现了许多行星卫星。现在，除水星和金星外，其他大行星都发现了卫星。海王星的卫星就有14颗。已知海卫一、海卫二、海卫三绕海王星做匀速圆周运动的周期之比为，海王星的质量为M，海王星的自转周期为T，海卫三绕海王星运动的轨道半径为，引力常量为G，不计星球自转，根据上述信息可以求出（ ）
A．海王星表面的重力加速度大小
B．海王星同步卫星的线速度大小
C．海卫一绕海王星运动的周期
D．海卫二离海王星表面的高度
10．我国计划完成下一代北斗系统关键技术攻关，形成由地球同步卫星和中轨道卫星组成的星座体系。如图甲所示，同步卫星a和中轨道卫星b在同一平面内环绕地球同向做匀速圆周运动。两卫星之间距离d随时间t变化关系如图乙所示。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑卫星间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A．a与b的轨道半径之比为4∶1
B．a与b的线速度之比为1∶4
C．图乙中t0的值为
D．a卫星所在处的重力加速度大小为
11．北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性三维卫星定位与通信系统，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。如图所示，若北斗卫星导航系统中的一颗卫星a位于赤道上空的轨道Ⅰ上，其对地张角为60°，Ⅱ为地球赤道上方的近地卫星b的轨道，两卫星都沿逆时针方向转动。已知地球的半径为R，地球的自转周期为T0，引力常量为G，地球表面重力加速度为g，根据题中条件，可求出（ ）
A．地球的平均密度为
B．卫星a的周期为
C．同步卫星的轨道半径为
D．卫星b可以连续直接接收到卫星a发出的电磁波信号的时间为
12．在天文观测中，科学家们发现有一些远离地球的双星系统的运动很奇怪——两个天体时而重合，时而分开，如图甲所示；天文学家推测，这样的系统实际上是由如图乙所示的两个绕着二者连线上某点做匀速圆周运动的天体组成，但地球正好与该双星系统的圆周轨道处在同一平面，所以在地球上只能观测到它们的投影运动。天文学家已经测得某个这样的双星系统投影运动的振幅、，已知万有引力常量G。对该双星系统，下列说法正确的有（ ）
A．天体1的质量大于天体2的质量
B．天体1、天体2的质量之比为
C．若测得该双星系统的运动周期为T，则该双星系统的总质量为
D．地球上观测到两个天体的投影运动均为简谐运动
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、填空题(本题共2小题，共14分)
13．（6分）在物理学中，常常用等效替代法、类比法、微小量放大法等来研究问题。如在牛顿发现万有引力定律一百多年后，卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了引力常量的数值。由的数值及其他已知量，就可计算出地球的质量，卡文迪许也因此被誉为“第一个称量地球的人”。如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图。
(1)若在某次实验中，卡文迪许测出质量分别为、，且球心相距为的两个小球之间引力的大小为，则引力常量 ；计算的引力常量 （填写国际单位）。
(2)为了测量石英丝极微的扭转角，该实验装置中采取“微小量放大”思想的措施是________
A．增大石英丝的直径
B．增大刻度尺与平面镜的距离
C．利用平面镜对光线的反射
D．减小T形架横梁的长度
14．（8分）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验——“景到，在午有端，与景长。说在端...远近有端，与于光。”小明受其启发，利用小孔成像原理估测太阳的密度，如图1所示，准备的器材有：不透光圆筒，不透光的厚纸、透光的薄纸、米尺、毫米刻度尺、螺旋测微器等。
实验步骤如下：
①圆筒的一端封上不透光的厚纸，另一端封上透光的薄纸；
②用米尺测得圆筒的长度L；
③用针在厚纸的中心扎一个小孔，用螺旋测微器测得针的直径d（即小孔的直径）；
④把圆筒有小孔的一端对准太阳，在圆筒的另一端薄纸上可以看到清晰圆形光斑（即太阳的实像），用毫米刻度尺测得光斑的直径D。
(1)圆筒的一端与零刻度对齐，则图2测得该圆筒的长度L= cm，如图3测得小孔的直径d= mm，如图4测得太阳像的直径D= cm。
(2)设地球环绕太阳的周期为T，引力常量为G，θ很小时，，则估算太阳的平均密度表达式为 （用题中给的字母表示）。
三、计算题(本题共4小题，共38分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15．(9分)一个质量均匀分布的球体，半径为，在其内部挖去一个半径为的球形空穴，其表面与球面相切，如图所示。已知挖去小球的质量为，在球心和空穴中心连线上，距球心处有一质量为的质点。已知万有引力常量为，球的体积与半径关系为，求：
(1)被挖去的小球对的万有引力为多大？
(2)剩余部分对的万有引力为多大？
16．(9分)如图所示，某行星周围有一宽为的卫星环，卫星环中有大量绕行星做圆周运动的卫星。已知卫星环中的卫星最大线速度为，最小周期为，引力常量为，求：
(1)卫星环中卫星的最小半径及行星的质量；
(2)卫星环中卫星的最小线速度。
17．(9分)2024年5月16日消息，詹姆斯·韦伯空间望远镜在木星观测到比5级飓风更强的急流．木星是太阳系八大行星中体积最大、自转最快，距离太阳第五远的行星。已知木星的质量约为地球的300倍，木星的直径约为地球直径的11倍，地球和木星绕太阳运行的轨道可以看作是圆形的，木星绕太阳公转的轨道半径约为地球公转轨道半径的5倍．请估算：
（1）木星表面与地球表面的重力加速度大小之比；
（2）木星与地球的公转周期之比；
（3）木星与地球的第一宇宙速度大小之比。
18．(11分)设想在未来的某一天，有一位航天员到达了宇宙中的某一行星表面，航天员利用携带的实验仪器做如下的实验：把一个光滑的“过山车”轨道固定在一个台式电子测力计上，调节测力计示数为零，然后将一个质量为m的小球从倾斜轨道上释放，如图所示。实验过程中发现当把小球从与圆周最高点等高处静止释放时，小球运动到轨道最低点，电子测力计的读数为F，已知行星半径为R，引力常量为G，忽略星球的自转，求：
(1)该行星表面附近的重力加速度大小g；
(2)该行星的平均密度ρ。
(3)在该星球上发射卫星的最小发射速度v。