2025年高考物理復習：萬有引力與航天問題（分層練）（原卷版）

專題05萬有引力與航天問題

A??？碱}不丟分

命題點01一般題型即求m、八g.v,co,7等

命題點02衛(wèi)星和赤道上物體參數(shù)的大小問題

命題點03衛(wèi)星發(fā)射和變軌問題

命題點04衛(wèi)星追及問題

命題點05雙星問題

B?拓展培優(yōu)拿高分

C-挑戰(zhàn)真題爭滿分

%風?？碱}不番解

【命題點01一般題型即求冽、八g、八co、T等】

【針對練習112023年9月5日傍晚5點30分左右，一顆命名為“合肥高新一號”的衛(wèi)星，從海上發(fā)射基地

飛向太空，成為中國低軌衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)的一部分。假設(shè)此衛(wèi)星在赤道平面內(nèi)繞地球做圓周運動，離地面高度

等于地球半徑R,運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。已知地球自轉(zhuǎn)周期為To,地球兩極處重力加速度為g,萬

有引力常量用G表示。下列說法正確的是（）

A.地球的平均密度為照

GT。

B.衛(wèi)星做圓周運動的周期為2兀后

C.赤道表面的重力加速度為g-胃R

丁。,氣片

D.若赤道上有一衛(wèi)星測控站，忽略衛(wèi)星信號傳輸時間，衛(wèi)星與測控站能連續(xù)通信的最長時間為?

【針對練習2】我國發(fā)射的“嫦娥五號”月球探測器靠近月球后，在月球表面附近的圓軌道上繞月球運行，通

過觀測可知每經(jīng)過時間f探測器通過的弧長相同，且弧長對應的圓心角為0,如圖所示。若將月球看作質(zhì)量

分布均勻的球體，已知引力常量為G,由上述已知條件可以求出（）

I

I

輸娥五號

B.月球的半徑C.月球的密度D.月球表面的重力加速度

【針對練習3】過去幾千年中，人類對行星的認識與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星"51Pegb”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究

太陽系外行星的序幕?！?lPegb”繞其中心恒星做勻速圓周運動，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽運

動半徑的玄，已知太陽的質(zhì)量約為2xl03，g,則該中心恒星的質(zhì)量約為（）

A.2x1030kgB.1x1029kgc.4x1028kgD.2x1028kg

【命題點02衛(wèi)星和赤道上物體參數(shù)的大小問題】

【針對練習4）2023年10月5號，長征二號丁運載火箭成功將遙感三十九號衛(wèi)星送入預定軌道。如圖所示，

假設(shè)衛(wèi)星B是“遙感三十九號“衛(wèi)星，衛(wèi)星C是地球同步衛(wèi)星，它們均繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星A是地

球赤道上還未發(fā)射的衛(wèi)星，A、B、C三顆衛(wèi)星的所受萬有引力大小分別是以、FB、FC，線速度大小分別為外、

為、VC,角速度大小分別為3A、3B、3C，周期分別為勿、TB、TC。下列判斷正確的是（）

BC

A.FA>FB>FcB.vB>vc>VAC.3A<3<3D.TA—TB=TC

【針對練習5】2023年6月15日，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運載火箭成功發(fā)射“霍爾果斯

一號”“哈測農(nóng)遙一號”等41顆衛(wèi)星，創(chuàng)下中國航天發(fā)射一箭多星新紀錄，“霍爾果斯一號”“哈測農(nóng)遙一號”都

是高分辨光學遙感衛(wèi)星，兩者質(zhì)量幾乎相等，均可視為繞地球做勻速圓周運動，已知“霍爾果斯一號”離地面

的高度為心，周期為“哈測農(nóng)遙一號''離地面的高度為心，周期為72。已知地球的半徑艮心<%，則根

據(jù)以上信息可知（）

A.“霍爾果斯一號”繞地球做勻速圓周運動的線速度比“哈測農(nóng)遙一號”小

B.“霍爾果斯一號”的機械能一定小于“哈測農(nóng)遙一號”的機械能

C.“霍爾果斯一號”和“哈測農(nóng)遙一號”繞地球做勻速圓周運動的周期之比為§

D.“霍爾果斯一號，，和“哈測農(nóng)遙一號，，所在軌道處的重力加速度之比為^

【針對練習6］北京時間2023年5月10日21時22分，搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭,

在我國文昌航天發(fā)射場發(fā)射成功。中國文昌航天發(fā)射場位于海南省文昌市龍樓鎮(zhèn)，是世界上為數(shù)不多的低

緯度（靠近赤道）發(fā)射場之一，與甘肅省酒泉市的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心（北緯41。）相比，文昌航天發(fā)射場低

緯度選址的優(yōu)點是（）

A.向心加速度較小B.隨地球自轉(zhuǎn)線速度較大

C.重力加速度較大D.隨地球自轉(zhuǎn)角速度較大

【命題點03衛(wèi)星發(fā)射和變軌問題】

【針對練習7】如圖所示為“天問一號”探測器圍繞火星多次變軌的簡化圖景。軌道I、HI為橢圓，軌道II為

圓，。點是這三個軌道的相切點，。、。分別是遠火星點和近火星點，0、尸、。三點連線經(jīng)過火星中心，已

知火星的半徑為R,OQ=4R,探測器在軌道n上經(jīng)過O點時的速度為v。下列說法正確的是（）

A.在多次變軌過程中，探測器與火星中心的連線經(jīng)過相等時間掃過的面積都相等

B,探測器在軌道n上運動時，經(jīng)過。點的加速度等于1

3R

C.探測器在軌道I上運動時，經(jīng)過。點的速度小于I，

D.探測器在軌道n和HI上運動的周期之比是3:2

【針對練習8】中國在2022年發(fā)射的實踐二十一號（SJ-21）衛(wèi)星，實施了一項“太空城管”的“軌道清掃”任

務，捕獲并拖走了一顆失效的北斗二號地球同步軌道衛(wèi)星。發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程如圖所示，衛(wèi)星首先

進入橢圓軌道I，然后在。點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道H,則（）

II

A.衛(wèi)星在同步軌道II上的運行速度可能大于7.9km/s

B.衛(wèi)星在。點通過減速實現(xiàn)由軌道I進入軌道n

C.在軌道I上，衛(wèi)星在尸點的加速度小于在。點的加速度

D.在。點，衛(wèi)星在軌道I時的加速度等于在軌道II時的加速度

【針對練習9］北京時間2023年2月23日19時49分，我國首顆超百Gbps容量的高通量衛(wèi)星——中星26

號搭乘長征三號乙運載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心起飛，隨后衛(wèi)星進入預定軌道，發(fā)射任務取得圓滿成功。

假設(shè)該衛(wèi)星發(fā)射后先繞地球表面做勻速圓周運動，之后通過轉(zhuǎn)移軌道I進入離地較遠的圓軌道，在圓軌道上

繞行一段時間后，再通過地球同步轉(zhuǎn)移軌道II轉(zhuǎn)移到目標軌道，同時定點于東經(jīng)125°,下列說法正確的是

A.衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道I遠地點的加速度小于轉(zhuǎn)移軌道II近地點的加速度

B.衛(wèi)星在地球同步轉(zhuǎn)移軌道n運動的過程中，萬有引力不做功

c.該衛(wèi)星在不同圓軌道上與地心的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相同

D.衛(wèi)星整個運動過程中，速度的最大值大于第一宇宙速度

【命題點04衛(wèi)星追及問題】

【針對練習10】如圖，衛(wèi)星甲、乙均繞地球做勻速圓周運動，軌道平面互相垂直，乙的軌道半徑是甲的儂

倍，甲做圓周運動的周期為兀將兩衛(wèi)星和地心在同一直線且乙在甲正上方的位置狀態(tài)稱為“相遇”，則某次

“相遇”后，甲、乙衛(wèi)星再次“相遇”經(jīng)歷的最短時間為（）

A.5TB.2.5TC.TD.0.57

【針對練習11】如圖所示，A、B是繞地球近視做圓周運動的兩顆衛(wèi)星，其軌道半徑分別為小處已知A、

B的運行周期分別為。、T2,且A、B反向旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是()

A.A、B從相距最近至第一次相距最遠的時間間隔Af為

T1+T2

B.A、B從相距最近至第一次相距最遠的時間間隔與為

Ti-T2

丁

C.A、B從相距最近至第一次相距最遠的時間間隔Af為172

28+&)

丁廣

D.A、B從相距最近至第一次相距最遠的時間間隔。為2

【針對練習12】近年來，高頻率且高質(zhì)量的衛(wèi)星發(fā)射使得我國逐漸成為航天強國。2023年3月13號，在

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，長征二號丙運載火箭成功將荷魯斯2號遙感衛(wèi)星送入預定軌道。兩天后，酒泉衛(wèi)星發(fā)

射中心使用長征十一號運載火箭將試驗十九號衛(wèi)星送入預定軌道。已知遙感衛(wèi)星繞地球圓周運動的軌道半

徑為此，線速度可。試驗十九號衛(wèi)星繞地球圓周運動的周期為72,求：

(1)實驗十九號衛(wèi)星繞地球圓周運動的軌道半徑尺2；

(2)已知某時刻，兩衛(wèi)星以及地心恰在同一直線上。則還過多長時間兩衛(wèi)星以及地心可以在同一

直線上？

【命題點05雙星問題】

【針對練習13】（多選）夜空中我們觀測到的亮點，其實大部分并不是單一的恒星，而是多星系統(tǒng)。在多星

系統(tǒng)中，雙星系統(tǒng)又是最常見的，圖甲為繞連線上的某點做周期相同的勻速圓周運動的兩顆中子星組成的

雙星系統(tǒng),其抽象示意圖如圖乙所示,若雙中子星的間距不變,各自的質(zhì)量也不變且質(zhì)量之比mp：mQ=k-1,

則（）

A.雙中子星做勻速圓周運動所需向心力大小相等

B.根據(jù)乙圖可以判斷出雙中子星的質(zhì)量之比中k>1

C.雙中子星中P星的線速度與雙星間距離成正比

D.雙中子星P和Q做圓周運動的線速度之和一定

【針對練習14］如圖所示，地球與月球可以看作雙星系統(tǒng)，它們均繞連線上的C點（圖中未畫出）轉(zhuǎn)動。

沿地月球心連線的延長線上有一個拉格朗日點P,位于這個點的衛(wèi)星能在地球引力和月球引力的共同作用下

繞C點做勻速圓周運動，并保持與地球月球相對位置不變。我國發(fā)射的“鵲橋”中繼衛(wèi)星位于P點附近，它

為“嫦娥四號”成功登陸月球背面提供了穩(wěn)定的通信支持。已知地球質(zhì)量M是月球質(zhì)量的81倍，“鵲橋”中繼

星質(zhì)量為〃2,地月球心距離為LP點與月球球心距離為心若忽略太陽對“鵲橋”中繼星的引力，則（）

-.....@---'

月球

地球

A.地球球心和月球球心到C點的距離之比為81：1

B.地球和月球?qū)Α谤o橋”中繼星的引力大小之比為81：1

C.月球與“鵲橋”中繼星的線速度大小之比為>?+署刈

D.月球與“鵲橋”中繼星的向心加速度大小之比為（L+d）2：j

【針對練習15】如圖所示，宇宙中一對年輕的雙星，在距離地球16萬光年的蜘蛛星云之中。該雙星系統(tǒng)由

兩顆熾熱又明亮的大質(zhì)量恒星構(gòu)成，二者圍繞連接線上中間某個點旋轉(zhuǎn)。通過觀測發(fā)現(xiàn)，兩顆恒星正在緩

慢靠近。不計其他天體的影響，且兩顆恒星的質(zhì)量不變。則以下說法中正確的是（）

A.雙星之間引力變小

B.雙星系統(tǒng)周期逐漸變大

C.每顆星的加速度均變大

D.雙星系統(tǒng)轉(zhuǎn)動的角速度恒定

-I***

1B.《i展培休隼高克

一、單選題

i.太陽系中各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。“行星沖日”是指某行星、地球和太陽

幾乎排成一直線的狀態(tài)，地球位于太陽與該行星之間。已知相鄰兩次“沖日”的時間間隔火星約為800天，土

星約為378天，則（）

A.火星公轉(zhuǎn)周期約為1.8年

B.火星的公轉(zhuǎn)周期比土星的公轉(zhuǎn)周期大

C.火星的公轉(zhuǎn)軌道半徑比土星的公轉(zhuǎn)軌道半徑大

D.火星和土星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為:/（第）2

\378

2.如圖所示，甲、乙分別為常見的三星系統(tǒng)模型和四星系統(tǒng)模型。甲圖中三顆質(zhì)量均為根的行星都繞邊長

為左的等邊三角形的中心做勻速圓周運動，周期為A；乙圖中三顆質(zhì)量均為m的行星都繞靜止于邊長為人的

等邊三角形中心的中央星做勻速圓周運動，周期為72,不考慮其它星系的影響。已知四星系統(tǒng)內(nèi)中央星的

質(zhì)量”=舊小，則兩個系統(tǒng)的周期之比為（）

L2=2L1；

A.71：72=1：1B.Tr-.T2=1：V2C.Tr-.T2=1：V3D.T1：r2=1:2

3.中國科幻大片《流浪地球2》中描述的“太空電梯”讓人印象深刻?？茖W家們在地球同步軌道上建造了一

個空間站，再用超級纜繩連接地球赤道上的固定基地，通過超級纜繩承載太空電梯，使轎廂沿繩索從地球

基地直入太空，而向空間站運送貨物。原理如圖甲所示，圖中的太空電梯正停在離地面高R處的站點修整，

并利用太陽能給蓄電池充電。圖乙中廠為貨物到地心的距離，R為地球半徑，曲線A為地球引力對貨物產(chǎn)生

的加速度大小與r的關(guān)系；直線B為貨物由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的向心加速度大小與r的關(guān)系。關(guān)于相對地面

靜止在不同高度的電梯中貨物，下列說法正確的有（）

乙

A.貨物的線速度隨著r的增大而減小

B.貨物在處的線速度等于第一宇宙速度

C.地球自轉(zhuǎn)的周期7=2兀戊

D?圖甲中質(zhì)量為m的貨物對電梯底板的壓力大小為等-中

4.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“，可認為均勻分布，球體內(nèi)外的所有恒星都繞星系中心做勻速圓周運動，恒星到星系中心

的距離為廣，引力常量為G。萬有引力定律和庫侖定律在形式上極其相似，這種形式上的相似決定了萬有引

力和庫侖力具有一系列類同的性質(zhì)。可以證明均勻帶電球體在球的外部產(chǎn)生的電場與一個位于球心、電荷

量相等的點電荷在同一點產(chǎn)生的電場相同，電荷均勻分布的球殼對殼內(nèi)電荷的庫侖力為零。由以上信息,

可求得aK區(qū)域內(nèi)的恒星做勻速圓周運動的速度大小v與r的關(guān)系，下列選項正確的是（）

5.2023年10月26日消息，韋伯望遠鏡首次檢測到恒星合并后啼（tellurium）等重元素的存在，可以幫助

天文學家探究地球生命起源的奧秘。韋伯望遠鏡位于“拉格朗日打點”上，跟隨地球一起圍繞太陽做圓周運動，

圖中的虛線圓周表示地球和韋伯望遠鏡繞太陽運動的軌道，韋伯望遠鏡和地球相對位置總是保持不變。已

知太陽質(zhì)量為Mi、地球質(zhì)量為M2,地球到太陽的距離為R,用/表示韋伯望遠鏡到地球的距離，把太陽、

地球都看做是質(zhì)點。由于:的值很小，根據(jù)數(shù)學知識可以解出匡R,你可能不知道這個解是用怎樣的

R\3Ml

數(shù)學方法求出的，但根據(jù)物理知識你可以得出這個解對應的方程式為（）

R+l.11M

---------------—----2-

22

R3(R+l)I%

R+l1_1MR+l,11M

2-------------——----2--

R3(7?+Z)2-I23MlR3(R+l)2I23Ml

二、多選題

6.如圖所示，2022年7月15日，由清華大學天文系祝偉教授牽頭的國際團隊近日宣布在宇宙中發(fā)現(xiàn)兩個

罕見的恒星系統(tǒng)。該系統(tǒng)均是由兩顆互相繞行的中央恒星組成，被氣體和塵埃盤包圍，且該盤與中央恒星

的軌道成一定角度，呈現(xiàn)出“霧繞雙星”的奇幻效果。如圖所示為該雙星模型的簡化圖，已知。］。2=人,

01。-002=L2>0,假設(shè)兩星球的半徑遠小于兩球球心之間的距離。則下列說法正確的是（）

A.星球P、Q的軌道半徑之比為三

L1-L2

B.星球P的質(zhì)量大于星球Q的質(zhì)量

C.星球P、Q的線速度之和與線速度之差的比值?

D.星球P、Q的質(zhì)量之和與P、Q質(zhì)量之差的比值暑

L2

7.馬斯克的SpaceX“獵鷹”重型火箭將一輛跑車發(fā)射到太空，其軌道示意圖如圖中橢圓H所示，其中A、C

分別是近日點和遠日點，圖中I、III軌道分別為地球和火星繞太陽運動的圓軌道，B點為軌道II、III的交點，

若運動中只考慮太陽的萬有引力，則以下說法正確的是（）

火星

A.跑車經(jīng)過A點時的速率大于火星繞日的速率

B.跑車經(jīng)過8點時的加速度等于火星經(jīng)過B點時的加速度

C.跑車在C點的速率一定大于火星繞日的速率

D.跑車在C點的速率可能等于火星繞日的速率

8.2023年10月26日，神舟十七號載人飛船與天和核心艙進行了對接，“太空之家”迎來湯洪波、唐勝杰、

江新林3名中國航天史上最年輕的乘組入駐。如圖為神舟十七號的發(fā)射與交會對接過程示意圖，圖中①為

飛船的近地圓軌道,其軌道半徑為飛,②為橢圓變軌軌道,③為天和核心艙所在的圓軌道,其軌道半徑為R2,

尸、。分別為②軌道與①、③軌道的交會點。關(guān)于神舟十七號載人飛船與天和核心艙交會對接過程，下列說

法正確的是（）

A.飛船在軌道3上運行的速度大于第一宇宙速度

B.飛船從②軌道到變軌到③軌道需要在。點點火加速

C,飛船在①軌道的動能一定大于天和核心艙在③軌道的動能

D.若核心艙在③軌道運行周期為T,則飛船在②軌道從P到。的時間為T因再7

9.如圖甲，“星下點”是指衛(wèi)星和地心連線與地球表面的交點。圖乙是航天控制中心大屏幕上顯示衛(wèi)星FZ01

的“星下點”在一段時間內(nèi)的軌跡，己知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r,FZ01繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，

則下列說法正確的是（）

A.衛(wèi)星FZ01的軌道半徑約為（

B.衛(wèi)星FZO1的軌道半徑約為g

C.衛(wèi)星FZO1可以記錄到北極點的氣候變化

D.衛(wèi)星FZ01不可以記錄到北極點的氣候變化

10.如圖所示，某航天器圍繞一顆半徑為R的行星做勻速圓周運動，其環(huán)繞周期為T,經(jīng)過軌道上A點時發(fā)

出了一束激光，與行星表面相切于8點，若測得激光束與軌道半徑AO夾角為仇引力常量為G,不考

慮行星的自轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）

A.行星的質(zhì)量為離

B.行星的平均密度為區(qū)

C.行星表面的重力加速度為懸

D.

一、單選題

1.（2023?北京?統(tǒng)考高考真題）2022年10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”成功發(fā)射，實現(xiàn)了

對太陽探測的跨越式突破。“夸父一號”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，距地面高度約為720km,運行一圈所用

時間約為100分鐘。如圖所示，為了隨時跟蹤和觀測太陽的活動，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中,

需要其軌道平面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”，下列說法正確的是（）

A.“夸父一號，，的運行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為1。

B.“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度大于7.9km/s

C.，，夸父一號，，繞地球做圓周運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.由題干信息，根據(jù)開普勒第三定律，可求出日地間平均距離

2.（2023?北京?統(tǒng)考高考真題）在太空實驗室中可以利用勻速圓周運動測量小球質(zhì)量。如圖所示，不可伸長

的輕繩一端固定于。點，另一端系一待測小球，使其繞。做勻速圓周運動，用力傳感器測得繩上的拉力為

F,用停表測得小球轉(zhuǎn)過“圈所用的時間為用刻度尺測得。點到球心的距離為圓周運動的半徑七下列

說法正確的是（）

A.圓周運動軌道可處于任意平面內(nèi)

B.小球的質(zhì)量為整

47rznz

C.若誤將幾-1圈記作”圈，則所得質(zhì)量偏大

D.若測R時未計入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小

3.（2023?山東?統(tǒng)考高考真題）牛頓認為物體落地是由于地球?qū)ξ矬w的吸引，這種吸引力可能與天體間（如

地球與月球）的引力具有相同的性質(zhì)、且都滿足Foe等。已知地月之間的距離r大約是地球半徑的60倍,

地球表面的重力加速度為g,根據(jù)牛頓的猜想，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為（）

A.30n口B.30n口C.120it日D.120TT

\r\口r

4.（2023?浙江?統(tǒng)考高考真題）木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運動的周期之比為1:2:4。

木衛(wèi)三周期為T,公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑廠的九倍。月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為To,則（）

A.木衛(wèi)一軌道半徑為2rB.木衛(wèi)二軌道半徑為3r

162

3rp2

C.周期T與To之比為位D.木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為之〃

5.（2023?湖北?統(tǒng)考高考真題）2022年12月8日，地球恰好運行到火星和太陽之間，且三者幾乎排成一條

直線，此現(xiàn)象被稱為“火星沖日”?；鹦呛偷厍驇缀踉谕黄矫鎯?nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，火星與地球

的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3:2,如圖所示。根據(jù)以上信息可以得出（）

A.火星與地球繞太陽運動的周期之比約為27:8

B.當火星與地球相距最遠時，兩者的相對速度最大

C.火星與地球表面的自由落體加速度大小之比約為9:4

D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前

6.（2023?遼寧?統(tǒng)考高考真題）在地球上觀察，月球和太陽的角直徑（直徑對應的張角）近似相等，如圖所

示。若月球繞地球運動的周期為Ti,地球繞太陽運動的周期為八，地球半徑是月球半徑的左倍，則地球

與太陽的平均密度之比約為（）

D?爭

7.（2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題）設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運動的軌道上穩(wěn)定運行，該軌

道可視為圓軌道.該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是（）

A.質(zhì)量B.向心力大小

C.向心加速度大小D.受到地球的萬有引力大小

8.（2023?山西?統(tǒng)考高考真題）2023年5月，世界現(xiàn)役運輸能力最大的貨運飛船天舟六號，攜帶約5800kg

的物資進入距離地面約400km（小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離）的軌道，順利對接中國空間站后近似做

勻速圓周運動。對接后，這批物資（）

A.質(zhì)量比靜止在地面上時小

B.所受合力比靜止在地面上時小

C.所受地球引力比靜止在地面上時大

D.做圓周運動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大

9.（2023?湖南?統(tǒng)考高考真題）根據(jù)宇宙大爆炸理論，密度較大區(qū)域的物質(zhì)在萬有引力作用下，不斷聚集可

能形成恒星。恒星最終的歸宿與其質(zhì)量有關(guān)，如果質(zhì)量為太陽質(zhì)量的1?8倍將坍縮成白矮星，質(zhì)量為太陽質(zhì)

量的10?20倍將坍縮成中子星，質(zhì)量更大的恒星將坍縮成黑洞。設(shè)恒星坍縮前后可看成質(zhì)量均勻分布的球體,

質(zhì)量不變，體積縮小，自轉(zhuǎn)變快.不考慮恒星與其它物體的相互作用.已知逃逸速度為第一宇宙速度的四倍，

中子星密度大于白矮星。根據(jù)萬有引力理論，下列說法正確的是（）

A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同

B.恒星坍縮后表面兩極處的重力加速度比坍縮前的大

C.恒星坍縮前后的第一宇宙速度不變

D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度

10.（2022?天津.高考真題）2022年3月，中國空間站“天宮課堂”再次開講，授課期間利用了我國的中繼衛(wèi)

是系統(tǒng)進行信號傳輸，天地通信始終高效穩(wěn)定。已知空間站在距離地面400公里左右的軌道上運行，其運

動視為勻速圓周運動，中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中某衛(wèi)星是距離地面36000公里左右的地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），

則該衛(wèi)星（）

A.授課期間經(jīng)過天津正上空B.加速度大于空間站的加速度

C.運行周期大于空間站的運行周期D.運行速度大于地球的第一宇宙速度

11.（2022?河北?統(tǒng)考高考真題）2008年，我國天文學家利用國家天文臺興隆觀測基地的2.16米望遠鏡，發(fā)

現(xiàn)了一顆繞恒星HD173416運動的系外行星HD173416b,2019年，該恒星和行星被國際天文學聯(lián)合會分別

命名為“羲和”和“和“望舒”，天文觀測得到恒星羲和的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，若將望舒與地球的公轉(zhuǎn)均視

為勻速圓周運動，且公轉(zhuǎn)的軌道半徑相等。則望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值為（）

A.2/B.2C.V2D.y

12.（2022?湖北?統(tǒng)考高考真題）2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間站的對接，形成的

組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運動，周期約90分鐘。下列說法正確的是（）

A.組合體中的貨物處于超重狀態(tài)

B.組合體的速度大小略大于第一宇宙速度

C.組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大

D.組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小

13.（2022?浙江?統(tǒng)考高考真題）神舟十三號飛船采用“快速返回技術(shù)”，在近地軌道上，返回艙脫離天和核心

艙,在圓軌道環(huán)繞并擇機返回地面。則（）

A.天和核心艙所處的圓軌道距地面高度越高，環(huán)繞速度越大

B.返回艙中的宇航員處于失重狀態(tài)，不受地球的引力

C.質(zhì)量不同的返回艙與天和核心艙可以在同一軌道運行

D.返回艙穿越大氣層返回地面過程中，機械能守恒

14.（2022?廣東?高考真題）“祝融號”火星車需要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。假設(shè)火星和地球的冬季是各

自公轉(zhuǎn)周期的四分之一，且火星的冬季時長約為地球的1.88倍?；鹦呛偷厍蚶@太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓

周運動。下列關(guān)于火星、地球公轉(zhuǎn)的說法正確的是（

A.火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大B.火星公轉(zhuǎn)的角速度比地球的大

C.火星公轉(zhuǎn)的半徑比地球的小D.火星公轉(zhuǎn)的加速度比地球的小

15.（2022?山東?統(tǒng)考高考真題）“羲和號”是我國首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星。如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地

球的運動視為勻速圓周運動，軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時刻，沿相同方向經(jīng)過地球

表面A點正上方，恰好繞地球運行〃圈。已知地球半徑為地軸R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球表面重力加速度為g,

則“羲和號”衛(wèi)星軌道距地面高度為（）

地軸;

gR2T2\3

、2712T2)

B.l

11

fgR2T2gR2T23

C.3-RD.

、47127T227T2

16.（2022?全國?統(tǒng)考高考真題）2022年3月，中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離地球表面約400km的

“天宮二號”空間站上通過天地連線，為同學們上了一堂精彩的科學課。通過直播畫面可以看到，在近地圓軌

道上飛行的“天宮二號”中，航天員可以自由地漂浮，這表明他們（）

A.所受地球引力的大小近似為零

B.所受地球引力與飛船對其作用力兩者的合力近似為零

C.所受地球引力的大小與其隨飛船運動所需向心力的大小近似相等

D.在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運動所需向心力的大小

17.（2021.江蘇.高考真題）我國航天人發(fā)揚“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇

跡?！氨倍贰钡?9顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運動，運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期

相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星（）

A.運動速度大于第一宇宙速度

B.運動速度小于第一宇宙速度

C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

18.（2021.海南.高考真題）2021年4月29日，我國在海南文昌用長征五號B運載火箭成功將空間站天和核

心艙送入預定軌道。核心艙運行軌道距地面的高度為400km左右，地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近36000km。

則該核心艙的（）

A.角速度比地球同步衛(wèi)星的小

B.周期比地球同步衛(wèi)星的長

C.向心加速度比地球同步衛(wèi)星的大

D.線速度比地球同步衛(wèi)星的小

19.（2021?湖北?統(tǒng)考高考真題）2021年5月，天問一號探測器軟著陸火星取得成功，邁出了我國星際探測

征程的重要一步?；鹦桥c地球公轉(zhuǎn)軌道近似為圓，兩軌道平面近似重合，且火星與地球公轉(zhuǎn)方向相同?；?/p>

星與地球每隔約26個月相距最近，地球公轉(zhuǎn)周期為12個月。由以上條件可以近似得出（）

A.地球與火星的動能之比

B.地球與火星的自轉(zhuǎn)周期之比

C.地球表面與火星表面重力加速度大小之比

D.地球與火星繞太陽運動的向心加速度大小之比

20.（2021?北京?高考真題）2021年5月，“天問一號”探測器成功在火星軟著陸，我國成為世界上第一個首

次探測火星就實現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦峭２窜壍肋\行時，近火點距離火星表面

2.8xlO2km,遠火點距離火星表面5.9x105km,貝I“天問一號”（）

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓周運動

21.（2021?山東?高考真題）從“玉兔”登月至獷祝融”探火,我國星際探測事業(yè)實現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。

已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球車的2倍。在著

陸前，“祝融”和“玉兔”都會經(jīng)歷一個由著陸平臺支撐的懸停過程。懸停時，“祝融”與“玉兔”所受陸平臺的作

用力大小之比為（）

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

22.（2021?浙江.高考真題）空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，軌道高度會發(fā)生變

化?？臻g站安裝有發(fā)動機，可對軌道進行修正。圖中給出了國際空間站在2020.02-2020.08期間離地高度隨

時間變化的曲線，則空間站（）

A.繞地運行速度約為2.0km/s

B.繞地運行速度約為8.0km/s

C.在4月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒

D.在5月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒

23.（2021?廣東.高考真題）2021年4月，我國自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成功發(fā)射并入軌運行，若核

心艙繞地球的運行可視為勻速圓周運動，己知引力常量，由下列物理量能計算出地球質(zhì)量的是（）

A.核心艙的質(zhì)量和繞地半徑

B.核心艙的質(zhì)量和繞地周期

C.核心艙的繞地角速度和繞地周期

D.核心艙的繞地線速度和繞地半徑

24.（2021.全國.高考真題）科學家對銀河系中心附近的恒星S2進行了多年的持續(xù)觀測，給出1994年到2002

年間S2的位置如圖所示?？茖W家認為S2的運動軌跡是半長軸約為1000AU（太陽到地球的距離為1AU）的

橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學獎。若認為S2所受

的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力，設(shè)太陽的質(zhì)量為可以推測出該黑洞質(zhì)量約為（）

A.4x104MB.4x106MC.4x108MD.4x1010M

25.（2021?全國.高考真題）2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務的“天問一號”探測器在成功實施三次近火

制動后，進入運行周期約為1.8x105s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的最近距離約為2.8x105m。已知

火星半徑約為3.4x106m,火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7m/s2,貝臚天問一號”的停泊軌道與火星

表面的最遠距離約為（）

A.6x105mB.6x106mC.6x107mD.6xl08m

26.（2021?河北?高考真題）“祝融號”火星車登陸火星之前，“天問一號”探測器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛

行，其周期為2個火星日，假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行，其周期也為2個火星日，已知一個火星日的

時長約為一個地球日，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1倍，則該飛船的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的

比值約為（）

27.（2021?浙江?統(tǒng)考高考真題）嫦娥五號探測器是我國首個實施月面采樣返回的航天器，由軌道器、返回

器、著陸器和上升器等多個部分組成。為等待月面采集的樣品，軌道器與返回器的組合體環(huán)月做圓周運動。

已知引力常量G=6.67xlO"iN,m2/kg2地球質(zhì)量〃z=6.0xl（）24kg,月球質(zhì)量"Z2=7.3xl（）22kg,月地距離

5

n=3.8xlOkm,月球半徑廠2=1.7x103km。當軌道器與返回器的組合體在月球表面上方約200km處做環(huán)月勻

速圓周運動時，其環(huán)繞速度約為（）

A.16m/sB.1,lxlO2m/sC.1.6xl03m/sD.1.4xl04m/s

28.（2020?海南?統(tǒng)考高考真題）2020年5月5日，長征五號B運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場成功首飛，

將新一代載人飛船試驗船送入太空，若試驗船繞地球做勻速圓周運動，周期為T,離地高度為〃，已知地球

半徑為R,萬有引力常量為G,則（）

A.試驗船的運行速度為等

B.地球的第一宇宙速度為年，手

C.地球的質(zhì)量為空*

GT"

D.地球表面的重力加速度為空空

29.（2020?北京?統(tǒng)考高考真題）我國首次火星探測任務被命名為“天問一號”。已知火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的

10%,半徑約為地球半徑的50%,下列說法正確的是（）

A.火星探測器的發(fā)射速度應大于地球的第二宇宙速度

B.火星探測器的發(fā)射速度應介于地球的第一和第二宇宙速度之間

C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度

D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

30.（2020?天津.統(tǒng)考高考真題）北斗問天，國之夙愿。我國北斗三號系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星，

其軌道半徑約為地球半徑的7倍。與近地軌道衛(wèi)星相比，地球靜止軌道衛(wèi)星（）

A.周期大B.線速度大C.角速度大D.加速度大

31.（2020?山東?統(tǒng)考高考真題）我國將在今年擇機執(zhí)行“天問1號”火星探測任務。質(zhì)量為機的著陸器在著

陸火星前，會在火星表面附近經(jīng)歷一個時長為電、速度由現(xiàn)減速到零的過程。已知火星的質(zhì)量約為地球的

0.1倍，半徑約為地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小為g,忽略火星大氣阻力。若該減速過程可視

為一個豎直向下的勻減速直線運動，此過程中著陸器受到的制動力大小約為（）

A.ni（0.4g—廣）B.zn（0.4g+￡）C.zn（0.2g—D.m^0.2^+

32.（2020?浙江?統(tǒng)考高考真題）火星探測任務“天間一號”的標識如圖所示。若火星和地球繞太陽的運動均可

視為勻速圓周運動，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑與地球公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為3:2,則火星與地球繞太陽運動的（）

中國行星探測

Mans

A.軌道周長之比為2：3B.線速度大小之比為舊:企

C.角速度大小之比為2企:3百D.向心加速度大小之比為9：4

33.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）“嫦娥四號”探測器于2019年1月在月球背面成功著陸，著陸前曾繞月球飛

行，某段時間可認為繞月做勻速圓周運動，圓周半徑為月球半徑的K倍。已知地球半徑R是月球半徑的尸

倍，地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的。倍，地球表面重力加速度大小為g。則“嫦娥四號”繞月球做圓周運動的速率為

（）

A.陛B.陲C.陛D.陛

勺QP\Q\KP弋QK

34.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）若一均勻球形星體的密度為夕，引力常量為G,則在該星體表面附近沿圓軌

道繞其運動的衛(wèi)星的周期是（）

35.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的總，半徑約為地球半徑的點則同一物體在火星

表面與在地球表面受到的引力的比值約為（）

A.0.2B.0.4C.2.0D.2.5

36.（2020?浙江?高考真題）如圖所示，衛(wèi)星a、b、c沿圓形軌道繞地球運行。a是極地軌道衛(wèi)星，在地球兩

極上空約1000km處運行；6是低軌道衛(wèi)星，距地球表面高度與。相等；c是地球同步衛(wèi)星，則（）

A.a、6的周期比c大

B.a、b的向心力一定相等

C.a、b的速度大小相等

D.a、6的向心加速度比c小

37.（2019?海南?高考真題）2019年5月，我國第45顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功.已知該衛(wèi)星軌道距地面的高度約

為36000km,是“天宮二號”空間實驗室軌道高度的90倍左右，則（）

A.該衛(wèi)星的速率比“天宮二號”的大

B.該衛(wèi)星的周期比“天宮二號”的大

C.該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號”的大

D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號”的大

38.（2019?江蘇?高考真題）1970年成功發(fā)射的“東方紅一號”是我國第一顆人造地球衛(wèi)星，該衛(wèi)星至今仍沿

橢圓軌道繞地球運動，如圖所示，設(shè)衛(wèi)星在近地點、遠地點的速度分別為v/、V2,近地點到地心的距離為r,

GM

B.%>v,v>

2rr

GMGM

C.V=D./<v2,vr<

39.（2019?北京?高考真題）2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止

軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），該衛(wèi)星（)

A.入軌后可以位于北京正上方

B.入軌后的速度大于第一宇宙速度

C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度

D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少

40.（2019?天津?高考真題）2018年12月8日，肩負著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)

射，“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡”。已知月球的質(zhì)量為M、半徑

為R,探測器的質(zhì)量為小，引力常量為G,嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動時，探測器的

)

41.（2019?全國?高考真題）金星、地球和火星繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運動，它們的向心加速度大

小分別為。金、a地、a火,它們沿軌道運行的速率分別為v金、v地、V”.已知它們的軌道半徑R金cRgR如

由此可以判定

A.a金物火B(yǎng).d次地＞4金

C.y幽＞u次＞u金D.v^＞v^＞v±

42.（2019?全國?高考真題）2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸，在探測器“奔向”月

球的過程中，用力表示探測器與地球表面的距離，尸表示它所受的地球引力，能夠描尸隨/?變化關(guān)系的圖像

是（）

43.（2019?浙江?高考真題）某顆北斗導航衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（即衛(wèi)星相對于地面靜止），則此衛(wèi)星

的（

A.線速度大于第一宇宙速度

B.周期小于同步衛(wèi)星的周期

C.角速度大于月球繞地球運行的角速度

D.向心加速度大于地面的重力加速度

二、多選題

44.（2023?重慶?統(tǒng)考高考真題）某衛(wèi)星繞地心的運動視為勻速圓周運動，其周期為地球自轉(zhuǎn)周期T的。，運

行的軌道與地球赤道不共面（如圖）。曲時刻，衛(wèi)星恰好經(jīng)過地球赤道上P點正上方。地球的質(zhì)量為半

徑為R,引力常量為G。則（）

A.衛(wèi)星距地面的高度為（誓］-R

r1

B.衛(wèi)星與位于尸點處物體的向心加速度大小比值為0（180nGMT2A

971H

C.從to時刻到下一次衛(wèi)星經(jīng)過尸點正上方時，衛(wèi)星繞地心轉(zhuǎn)過的角度為207r

D.每次經(jīng)最短時間實現(xiàn)衛(wèi)星距P點最近到最遠的行程，衛(wèi)星繞地心轉(zhuǎn)過的角度比地球的多7兀

45.（2023?海南?統(tǒng)考高考真題）如圖所示，1、2軌道分別是天宮二號飛船在變軌前后的軌道，下列說法正

確的是（）

A.飛船從1軌道變到2軌道要點火加速B.飛船在1軌道周期大于2軌道周期

C.飛船在1軌道速度大于2軌道D.飛船在1軌道加速度大于2軌道

46.（2022?重慶?高考真題）我國載人航天事業(yè)已邁入“空間站時代”。若中國空間站繞地球近似做勻速圓周運

動，運行周期為T,軌道半徑約為地球半徑的措倍，已知地球半徑為凡引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影

16

響，則

漂浮在空間站中的宇航員不受地球的引力

空間站繞地球運動的線速度大小約為空

地球的平均密度約為條（居）

D.空間站繞地球運動的向心加速度大小約為地面重力加速度的）2倍

47.（2022?海南?高考真題）火星與地球的質(zhì)量比為m半徑比為6,則它們的第一宇宙速度之比和表面的重

力加速度之比分別是（）

48.（2022.遼寧?高考真題）如圖所示，行星繞太陽的公轉(zhuǎn)可以看成勻速圓周運動。在地圖上容易測得地球

—水星連線與地球一太陽連線夾角a,地球一金星連線與地球一太陽連線夾角￡,兩角最大值分別為

則（）

A.水星的公轉(zhuǎn)周期比金星的大

B.水星的公轉(zhuǎn)向心加速度比金星的大

C.水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為sin%n：sir1sm

D