2026年春学期高一物理教科版（2019）第11周周测试卷

第三章第三章万有引力定律第十一周·周末小测卷考查范围：人造卫星宇宙、太空探索一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。1.“北斗三号全球卫星导航系统”由3颗地球静止轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星、24颗中圆地球轨道卫星组成.中圆卫星的轨道高度约为，静止卫星的轨道高度约为.若将卫星的运动均看作是绕地球的匀速圆周运动，则()A.中圆地球轨道卫星的运行周期大于24hB.地球静止轨道卫星轨道平面与北京所在纬度圈的平面相同C.中圆地球轨道卫星运行的角速度大于地球自转的角速度D.中圆地球轨道卫星运行的线速度小于地球静止轨道卫星运行的线速度2.2021年10月，中国发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，用于实现太阳波段光谱成像的空间探测.如图所示，a为“羲和号”，b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上匀速运行的三颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于点P，b、d在同一个圆形轨道上，某时刻b卫星恰好处于c卫星的正上方.下列说法中正确的是()A.b、d存在相撞危险B.a、c的加速度大小相等，且小于d的加速度C.b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度D.a、c的线速度大小相等，且大于d的线速度3.下列关于宇宙速度的说法中正确的是()A.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度B.第二宇宙速度是在地面附近使物体挣脱地球引力束缚，不再绕地球运行的最小发射速度C.人造地球卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D.我国发射的火星探测器，其发射速度大于第三宇宙速度4.2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射，约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，之后成功与离地高度约为400km的中国空间站对接，下列说法正确的是()A.空间站绕地球的运行速度大于第一宇宙速度B.空间站与地心连线在相等时间内扫过的面积相等C.空间站绕地球的运行周期大于月球绕地球的运行周期D.该飞船的发射速度大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度5.恒星演化发展到一定阶段，可能成为恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半径较小，一般在7~20km，但它的密度大得惊人.若某中子星的半径为10km，密度为，引力常量，该中子星的第一宇宙速度约为()A. B. C. D.6.神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接.对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为的圆轨道Ⅲ，神舟十二号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B点与天和核心舱对接.则下列说法正确的是()A.神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运行时不受力的作用B.神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的线速度小于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的线速度C.神舟十二号飞船沿轨道Ⅱ运行的周期为D.正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的向心加速度大于在轨道Ⅲ上经过B点的向心加速度7.有四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道表面随地球一起转动，b处于近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，地球自转周期为24h，所有卫星均视为做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则有()A.a的向心加速度等于c的向心加速度 B.b在相同时间内转过的弧长最长C.c在4h内转过的圆心角是 D.d的运行周期有可能是23h8.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”，图为探测任务的标识，已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的.下列说法正确的是()A.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间B.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度中国行星探测C.火星探测器环绕火星做圆周运动的最大速度约为地球第一宇宙速度的0.5倍D.探测器环绕火星匀速圆周运动时，其内部的仪器处于受力平衡状态9.一颗在赤道平面内自西向东绕地球做匀速圆周运动的近地卫星P，在某时刻处于地面上一标志性建筑物Q的正上方，P做圆周运动的半径可近似看作地球半径，周期为85min，考虑地球自转，则()A.P的角速度小于Q的角速度 B.P的向心加速度等于Q的向心加速度C.经过5分钟，P位于Q的东侧 D.经过85分钟，P位于Q的正上方10.2024年3月5日，经过近一个月的漂移和业务调试后，“风云四号”B星成功接替“风云四号”A星，在东经105度的静止轨道上恢复业务服务，实现万里之外的“太空搬家”.“风云四号”A星与“风云四号”B星均为地球静止轨道卫星（距地面的高度约为36000km）.关于地球静止轨道卫星，下列说法正确的是()A.可能出现在沈阳的正上空B.运行的周期大于地球自转的周期C.线速度比在赤道上随地球一起自转的物体的线速度大D.向心加速度比在赤道上随地球一起自转的物体的向心加速度小11.（多选）潘多拉是电影《阿凡达》虚构的一个天体，其属于阿尔法半人马星系，即阿尔法半人马星系B-4号行星，大小与地球相差无几（半径与地球半径近似相等），若把电影中的虚构视为真实的，地球人登上该星球后发现自己在该星球上体重只有在地球上体重的n倍（），忽略自转影响，由此可以判断()A.潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的倍B.潘多拉星球的质量是地球质量的n倍C.若在潘多拉星球上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的倍D.地球人站在该星球上时处于失重状态12.（多选）中国于2024年4月25日成功发射“神舟十八号”载人飞船.如图，“神舟十八号”载人飞船发射后先在近地圆轨道Ⅰ上运动，到达轨道a点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达b点时，再次，点火进入圆轨道Ⅲ.下列说法正确的是()A.飞船在轨道Ⅰ上运行的周期大于在轨道Ⅲ上运行的周期B.飞船在a处变轨要加速，在b处变轨也要加速C.飞船在轨道Ⅰ上经过a点的加速度小于在轨道Ⅱ上经过a点的加速度D.飞船在轨道Ⅱ上经过b点的速率小于在轨道Ⅲ上经过b点的速率二、非选择题：本题共2小题，共40分。13.（20分）银河系的半径约为光年，可见物质总质量约为太阳质量的2100亿倍，是地球质量的倍.太阳在银河系的一条旋臂上，离银河系的中心约光年，约为地球半径的倍.（1）不妨把银河系看作一个质量均匀分布的球，计算太阳绕银心旋转的线速度；（2）已知太阳绕银心旋转一周约亿年，太阳绕银河系的中心旋转的实际平均速度多大？（3）实际上太阳转得快可以用银河系内存在暗物质来解释.假定暗物质也均匀分布，计算银河系内暗物质密度与可见物质密度之比.14.（20分）神舟飞船在预定轨道上飞行时，每绕地球一圈需要的时间为T，每圈飞行的路程为L.已知地球的半径为R，引力常量为G.（1）请用以上物理量表示地球的质量；（2）已知如果飞船沿赤道平面自西向东飞行，太阳直射赤道，如图所示，请计算航天员每天能看到日出日落的次数及飞船每转一圈航天员看不见太阳的时间（结果与题中单位统一，保留到整数）.参考答案参考答案1.答案：C解析：由题可知，中圆地球轨道卫星的轨道半径小于地球静止轨道卫星的轨道半径，由开普勒第三定律可知，中圆地球轨道卫星的周期小于地球静止轨道卫星的周期，其中地球静止轨道卫星周期为24h，故中圆地球轨道卫星的运行周期小于24h，故A错误；地球静止轨道卫星周期与地球自转周期相同，且轨道平面与赤道平面平行，运动方向与地球自转方向相同，其相对地面静止，故地球静止卫星轨道平面与北京所在纬度圈的平面不相同，故B错误；中圆地球轨道卫星的周期小于地球静止轨道卫星的周期，且地球自转周期与地球静止轨道卫星的周期相同，由可知中圆地球轨道卫星的角速度大于地球自转角速度，故C正确；根据，可得，由于中圆地球轨道卫星轨道高度小于地球静止轨道卫星的轨道高度，则中圆地球轨道卫星运行的线速度大于地球静止轨道卫星运行的线速度，故D错误.2.答案：D解析：根据万有引力提供向心力得，可得在同一轨道上运行，轨道半径相同，其线速度大小相等，不存在相撞的危险，故A错误；a、c的轨道半径相同，则a、c的加速度大小相同，且大于d的加速度，故B错误；b的角速度小于a、c的角速度，故C错误；a、c的轨道半径相同，则线速度大小相等，且大于d的线速度，故D正确.3.答案：B解析：第一宇宙速度是人造地球卫星的最小发射速度，为7.9km/s，也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A错误；第二宇宙速度是在地面附近使物体挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行或飞向其他行星的人造卫星的最小发射速度，为11.2km/s，故B正确；人造地球卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度不大于第一宇宙速度，故C错误；我国发射的火星探测器，其发射速度应大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故D错误.4.答案：B解析：第一宇宙速度是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，空间站绕地球的运行速度小于第一宇宙速度，A错误；根据开普勒第二定律可知，空间站与地心连线在相等时间内扫过的面积相等，B正确；由万有引力提供向心力可得，解得，空间站轨道比月球轨道低，故空间站绕地球的运行周期小于月球绕地球的运行周期，C错误；第二宇宙速度为卫星摆脱地球引力束缚的最小发射速度，故该飞船的发射速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度，D错误.5.答案：D解析：中子星的第一宇宙速度为该中子星表面轨道上卫星做匀速圆周运动的线速度，根据万有引力提供向心力可得，解得该中子星的第一宇宙速度为，D正确.6.答案：C解析：神舟十二号飞船在轨道Ⅰ上运行时受万有引力作用，全部用来提供向心力，飞船处于完全失重状态，A错误；根据万有引力提供向心力，有，得，可知轨道半径越大，线速度越小，故神舟十二号飞船沿轨道Ⅰ运行的线速度大于天和核心舱沿轨道Ⅲ运行的线速度，B错误；根据开普勒第三定律得，又，联立解得，C正确；根据得，可知正常运行时，神舟十二号飞船在轨道Ⅱ上经过B点的向心加速度等于在轨道Ⅲ上经过B点的向心加速度，D错误.7.答案：B解析：与c的角速度相同，c的轨道半径大，则c的向心加速度大，A错误；由万有引力提供向心力得，解得，则，由，得，则b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，B正确；c是地球同步卫星，所以c的运行周期为24h，其在4h内转过的圆心角为，C错误；由万有引力提供向心力得，解得，则轨道半径越大，周期越长，故d的运行周期一定大于c的运行周期，即大于24h，D错误.8.答案：C解析：火星探测器最终将摆脱地球的引力束缚，故其发射速度应该大于地球的第二宇宙速度，故A错误；根据，可得星球表面的重力加速度为，代入数据可得，故B错误；根据第一宇宙速度的定义有，解得，可知，故C正确；探测器环绕火星运行时，其内部的仪器随探测器一起做匀速圆周运动，受到的万有引力提供向心力，不处于受力平衡状态，故D错误.9.答案：C解析：赤道平面内的建筑物Q与地球同步卫星的周期相同，因为，由可知，P的角速度大于同步卫星的角速度，即P的角速度大于Q的角速度，故A错误；因为，由可知，P的向心加速度大于同步卫星的向心加速度，由可知，同步卫星的向心加速度大于Q的向心加速度，则P的向心加速度大于Q的向心加速度，故B错误；因为P比Q转动更快，则经过5分钟，P位于Q的东侧，故C正确；经过85分钟，P转动一圈回到起点，而Q转动了一小段距离，则P不可能在Q的正上方，故D错误.10.答案：C解析：地球静止轨道卫星位于赤道正上空，运行的周期等于地球自转的周期，A、B错误；地球静止轨道卫星转动的半径大于地球的半径，根据可知，其线速度比在赤道上随地球一起自转的物体的线速度大，C正确；根据可知，地球静止轨道卫星的向心加速度比在赤道上随地球一起自转的物体的向心加速度大，D错误.11.答案：BC解析：在该星球上体重只有在地球上体重的n倍，可知潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的n倍，故A错误；在星球表面，有，解得，两星球半径相等，可知潘多拉星球的质量与地球质量之比为，故B正确；设在星球上发射卫星，最小发射速度为v，有，解得，可知，故C正确；地球人站在该星球上时，相对该星球的加速度为零，不处于失重状态，故D错误.12.答案：BD解析：根据开普勒第三定律可知，运行轨道半径越大，周期越大，所以飞船在轨道Ⅰ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期，故A错误；飞船在a处变轨和在b处变轨都是从低轨道变到高轨道，都需要加速，故B正确；飞船在轨道Ⅰ上和在轨道Ⅱ上经过a点时受到的万有引力相同，加速度相等，故C错误；根据前面分析可知，飞船在轨道Ⅱ上经过b点的速率小于在轨道Ⅲ上经过b点的速率，故D正确.13.答案：（1）126km/s（2）199km/s（3）3:2解析：（1）设可见物质的总质量为M，太阳轨道内可见物质的质量为，则有，其中，联立得，其中地球的第一宇宙速度，