2026年新课标I卷全国高考物理万有引力专题突破卷含解析

2026年新课标I卷全国高考物理万有引力专题突破卷含解析考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单选题1.某星球质量为M，半径为R，引力常量为G。一个质量为m的物体在该星球表面附近由静止开始下落，不计空气阻力，则该物体下落距离为h时具有的动能是（）A.mgR²/hB.GmM/（R+h）C.mgR²/（R+h）D.Gm²/（R+h）2.某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行轨道距离地球表面高度为h。下列说法中正确的是（）A.卫星的运行速度大于第一宇宙速度B.卫星的运行速度小于近地卫星的运行速度C.卫星的向心加速度大小为GM/(R+h)²，其中R为地球半径D.卫星的运行周期与近地卫星的运行周期之比为√[（R+h）/R]3.设地球表面处的重力加速度为g₀，距离地球中心为R处的重力加速度为g₁，距离地球中心为2R处的重力加速度为g₂。则下列关系式中正确的是（）A.g₁:g₂=1:2B.g₁:g₀=R:2RC.g₀:g₁=4:1D.g₁:g₀=1:(2²)4.宇航员站在某星球表面，沿水平方向抛出一小球。已知小球初速度大小为v₀，落地时速度大小为2v₀，不计空气阻力。则该星球表面的重力加速度g等于（）A.v₀²/2RB.3v₀²/2RC.v₀²/RD.4v₀²/R5.某星球的质量为地球质量的一半，半径也为地球半径的一半。假设地球第一宇宙速度为v₁，该星球的第一宇宙速度为v₂，则（）A.v₂=v₁/2B.v₂=v₁/√2C.v₂=√2v₁D.v₂=2v₁6.我国发射的“天问一号”探测器，经过多次变轨，最终成功进入火星轨道进行探测。“天问一号”在由地球停泊轨道变轨至地火转移轨道过程中，下列说法中正确的是（）A.探测器动能增加，引力势能增加B.探测器动能减少，引力势能增加C.探测器动能增加，引力势能减少D.探测器动能减少，引力势能减少二、多选题7.一颗人造地球卫星正在做圆周运动，现使其速度突然减小，但仍远大于第一宇宙速度。则下列说法中可能正确的是（）A.卫星的动能一定减小B.卫星的引力势能一定增加C.卫星的运行周期一定变长D.卫星可能做近心运动8.关于地球同步卫星，下列说法中正确的是（）A.地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度B.所有地球同步卫星的轨道半径都相等C.地球同步卫星的运行周期与地球自转周期相等D.地球同步卫星只能位于赤道正上方的轨道9.设地球半径为R，质量为M，引力常量为G。某物体在距离地球表面高h处（h<<R）由静止释放，不计空气阻力。下列说法中正确的是（）A.物体下落h过程中，重力做正功为mghB.物体下落h过程中，重力势能减少mghC.物体落地时的速度大小为√(2GMh/R²)D.物体落地时的速度大小为√(2gh)10.用同样大小的初速度v₀，将两个质量分别为m₁和m₂的小球（m₁≠m₂）分别从地面竖直向上抛出。不计空气阻力，则（）A.两个小球能达到的最大高度相同B.两个小球上升到最大高度所需时间相同C.两个小球落回地面时的速度大小相同D.两个小球落回地面时的速度大小不同三、填空题11.某星球半径为R，质量为M。若在该星球表面附近发射一颗脱离该星球引力场成为绕该星球做匀速圆周运动的人造卫星，则该卫星的运行速度大小为________。12.已知地球半径约为6.4×10⁶m，第一宇宙速度约为7.9×10³m/s。若一艘宇宙飞船在距离地球表面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，其运行速度大小为________。13.某地球卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T。设地球半径为R，引力常量为G。则该卫星的轨道半径为________。14.将质量为m的物体从地球表面竖直向上匀速举高h（h<<地球半径R），则克服重力做功为________，物体的引力势能增加量为________（选地球表面为零势能面）。15.火星的质量约为地球质量的0.108倍，半径约为地球半径的0.53倍。若地球表面的重力加速度为g，则火星表面的重力加速度约为________。四、计算题16.一质量为m的卫星，在半径为R的星球表面附近做匀速圆周运动，周期为T。求该星球的密度ρ。（用m,R,T,G表示）17.一质量为m的卫星，在距离某星球表面高度为h的轨道上绕该星球做匀速圆周运动，速度大小为v。已知该星球的半径为R，引力常量为G。求：(1)该星球的质量M；(2)卫星在该轨道上运行时受到的引力大小。18.质量为m₁的宇航员准备在质量为m₂的行星表面进行太空行走。他携带一个质量为m₃的空氧气瓶。开始时，宇航员、行星和氧气瓶都静止。宇航员将氧气瓶以相对于行星表面水平速度v₀发射出去。不计行星自转和大气阻力，求氧气瓶落回行星表面时的速度大小v。（设行星表面引力加速度为g）19.发射地球同步卫星时，先将卫星发射到靠近地球表面的停泊轨道Ⅰ上，卫星在停泊轨道Ⅰ上做匀速圆周运动。然后卫星被火箭加速，进入椭圆转移轨道Ⅱ，其近地点在停泊轨道Ⅰ的轨道上，远地点在地球同步轨道Ⅲ上。最后在地球同步轨道Ⅲ上运行。已知地球半径为R，地球同步轨道半径为r₀（r₀约为赤道半径的6.6倍），引力常量为G。求：(1)卫星在停泊轨道Ⅰ上运行的速度大小；(2)卫星在椭圆转移轨道Ⅱ的远地点的速度大小；(3)卫星从停泊轨道Ⅰ进入椭圆转移轨道Ⅱ时，速度需要增加多少？（设卫星在停泊轨道Ⅰ和椭圆转移轨道Ⅱ近地点的速度大小相等）试卷答案一、单选题1.C2.B3.D4.B5.C6.C二、多选题7.B,C8.B,C,D9.A,B,C10.A,C三、填空题11.√(GM/R)12.√(GM/(R+h))13.(GMT²/(4π²R³))^(1/3)14.mgh,mgh15.0.38g四、计算题16.解析思路：卫星受星球万有引力提供向心力。GMm/R²=mv²/R=m(4π²R/T²)R解得星球质量M=4π²R³/GT²星球密度ρ=M/(4/3πR³)=3π/GT²答案：3π/GT²17.解析思路：(1)卫星受星球万有引力提供向心力。GMm/(R+h)²=mv²/(R+h)解得星球质量M=v²(R+h)²/Gm(2)卫星在该轨道上受到的引力大小F=GMm/(R+h)²答案：(1)v²(R+h)²/Gm(2)GMm/(R+h)²18.解析思路：宇航员和行星组成的系统在水平方向动量守恒。(m₁+m₂+m₃)v₀=m₃vv=(m₁+m₂+m₃)v₀/m₃氧气瓶落回表面，机械能守恒（选行星表面为零势能面）。1/2m₃v₀²=1/2m₃v²+m₃gh解得v=√[v₀²-2gh]联立动量守恒和机械能守恒方程，最终v=[(m₁+m₂)v₀/m₃]*√[1-2gh/v₀²]答案：[(m₁+m₂)v₀/m₃]*√[1-2gh/v₀²]19.解析思路：(1)卫星在停泊轨道Ⅰ上做匀速圆周运动，受星球万有引力提供向心力。GMm/R²=mv₁²/R解得v₁=√(GM/R)(2)卫星在椭圆转移轨道Ⅱ远地点做匀速圆周运动，受星球万有引力提供向心力。GMm/r₀²=mv₂²/r₀解得v₂=√(GM/r₀)(3)卫星在停泊轨道Ⅰ上速度为v₁，进入椭圆轨道Ⅱ的近地点速度也为v₁。根据机械能守恒（从停泊轨道Ⅰ的近地点到椭圆轨道Ⅱ的远地点）。1/2mv₁²-GMm/R=1/2mv₂²-GMm/r₀解得v₁²-v₂²=GM(1/R-1/r₀)Δv=v₂-v₁=[GM(1/R-1/r₀)]^(1/2)/(v₁+v₂)将v₁=√(GM/R),v₂=√(GM/r₀)代入，Δv=[GM(1/R-1/r₀)]^(1/2)/(√(GM/R)+√(GM/r₀))Δv=[√(GM/R)*√(1-R/r₀)]/(√(GM/R)+√(GM/r₀))Δv=[√(GM/R)*√(1-1/r₀/r₀)]/[√(GM/R)*√(r₀/r₀)+√(GM/r₀)*√(R/R)]Δv=[√(GM/R)*√(r₀²-R²)/r₀²]/[√(GM/R)*r₀/R+√(GM/r₀)*R/R]Δv=[√(R)*√(r₀²-R²)]/[