專題8萬有引力定律（原卷版）-2025年高考物理二輪復(fù)習(xí)培優(yōu)練（新高考用）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題8萬有引力定律TOC\o"1-1"\h\u一、開普勒三大定律 2二、衛(wèi)星的各個物理量計算 3三、同步衛(wèi)星與近地衛(wèi)星 5四、衛(wèi)星發(fā)射及變軌問題 6五、雙星與多星系統(tǒng) 8六、拉格朗日問題 9專題一開普勒三大定律1．（2024·浙江·高考真題）與地球公轉(zhuǎn)軌道“外切”的小行星甲和“內(nèi)切”的小行星乙的公轉(zhuǎn)軌道如圖所示，假設(shè)這些小行星與地球的公轉(zhuǎn)軌道都在同一平面內(nèi)，地球的公轉(zhuǎn)半徑為R，小行星甲的遠日點到太陽的距離為R1，小行星乙的近日點到太陽的距離為R2，則（）A．小行星甲在遠日點的速度大于近日點的速度B．小行星乙在遠日點的加速度小于地球公轉(zhuǎn)加速度C．小行星甲與乙的運行周期之比D．甲乙兩星從遠日點到近日點的時間之比=2．（2024·河北·高考真題）2024年3月20日，鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空，為嫦娥六號在月球背面的探月任務(wù)提供地月間中繼通訊。鵲橋二號采用周期為24h的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道（如圖），近月點A距月心約為2.0×103km，遠月點B距月心約為1.8×104km，CD為橢圓軌道的短軸，下列說法正確的是（

）A．鵲橋二號從C經(jīng)B到D的運動時間為12hB．鵲橋二號在A、B兩點的加速度大小之比約為81：1C．鵲橋二號在C、D兩點的速度方向垂直于其與月心的連線D．鵲橋二號在地球表面附近的發(fā)射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s3．（2024·安徽·高考真題）2024年3月20日，我國探月工程四期鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空。當(dāng)?shù)诌_距離月球表面某高度時，鵲橋二號開始進行近月制動，并順利進入捕獲軌道運行，如圖所示，軌道的半長軸約為51900km。后經(jīng)多次軌道調(diào)整，進入凍結(jié)軌道運行，軌道的半長軸約為9900km，周期約為24h。則鵲橋二號在捕獲軌道運行時（

）A．周期約為144hB．近月點的速度大于遠月點的速度C．近月點的速度小于在凍結(jié)軌道運行時近月點的速度D．近月點的加速度大于在凍結(jié)軌道運行時近月點的加速度4．（2024·山東·高考真題）“鵲橋二號”中繼星環(huán)繞月球運行，其24小時橢圓軌道的半長軸為a。已知地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r，則月球與地球質(zhì)量之比可表示為（）A． B． C． D．專題二衛(wèi)星的各個物理量計算5．（2025·安徽黃山·二模）2024年11月3日，神舟十八號載人飛船與空間站組合體成功分離，航天員葉光富、李聰、李廣蘇即將踏上回家之旅?？臻g站組合體距離地面的高度為h，運動周期為T，繞地球的運動可視為勻速圓周運動。已知萬有引力常量為G，地球半徑為R，根據(jù)以上信息可知（）A．懸浮在空間站內(nèi)的物體，不受力的作用B．空間站組合體的質(zhì)量C．地球的密度D．神舟十八號飛船與空間站組合體分離后做離心運動6．（2024·貴州·高考真題）土星的部分衛(wèi)星繞土星的運動可視為勻速圓周運動，其中的兩顆衛(wèi)星軌道半徑分別為，且，向心加速度大小分別為，則（）A． B． C． D．7．（2024·江西·高考真題）兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，半徑分別為、，則動能和周期的比值為（

）A． B．C． D．8．（2025·山東·二模）2023年6月15日13時30分，長征二號丁運載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功將“吉林一號”高分06A星等41顆衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星均順利進入預(yù)定圓周軌道，創(chuàng)造了“一箭41星”的中國航天新紀(jì)錄。若本次發(fā)射的某衛(wèi)星軌道距離地球表面的高度是地球半徑R的n倍，地球自轉(zhuǎn)周期為，地球表面的重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．該衛(wèi)星在軌道上運行的線速度大小為B．若該衛(wèi)星加速飛行，則它的運行軌道半徑會變小C．該衛(wèi)星在軌道上運行的周期是D．同步衛(wèi)星的軌道半徑是該衛(wèi)星軌道半徑的倍專題三同步衛(wèi)星與近地衛(wèi)星9．（2022·山東·高考真題）“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)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n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（

）A． B．C． D．10．（2024·天津·高考真題）衛(wèi)星未發(fā)射時靜置在赤道上隨地球轉(zhuǎn)動，地球半徑為R。衛(wèi)星發(fā)射后在地球同步軌道上做勻速圓周運動，軌道半徑為r。則衛(wèi)星未發(fā)射時和在軌道上運行時（）A．角速度之比為 B．線速度之比為C．向心加速度之比為 D．受到地球的萬有引力之比為11．（2022·湖北·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12．（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（）A． B． C． D．專題四衛(wèi)星發(fā)射及變軌問題13．（24-25高三上·安徽·二模）土星是太陽系中的第二大行星，距離地球約30億千米。如圖所示為發(fā)射土星探測器的簡易圖，探測器經(jīng)地土轉(zhuǎn)移軌道后，經(jīng)停泊軌道1、2，最后到達探測軌道3。已知土星的半徑約為地球半徑的9.5倍，質(zhì)量約為地球質(zhì)量的95倍，地球表面的重力加速度大小為g，下列說法正確的是（）A．探測器的發(fā)射速度一定大于B．土星表面的重力加速度大小為C．探測器在軌道1，2，3的運行周期關(guān)系為D．探測器在軌道1經(jīng)點的速度小于軌道3經(jīng)點的速度14．（2025·湖南長沙·二模）2024年10月30日，搭載神舟十九號載人飛船的長征二號F遙十九運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，發(fā)射取得圓滿成功。70后、80后、90后航天員齊聚“天宮”，完成中國航天史上第5次“太空會師”。飛船入軌后先在近地軌道上進行數(shù)據(jù)確認(rèn)，后經(jīng)橢圓轉(zhuǎn)移軌道與在運行軌道上做勻速圓周運動的空間站組合體完成自主快速交會對接，其變軌過程可簡化為如圖所示，假設(shè)除了變軌瞬間，飛船在軌道上運行時均處于無動力航行狀態(tài)。下列說法正確的是（）A．飛船在近地軌道的A點減速后進入轉(zhuǎn)移軌道B．飛船在轉(zhuǎn)移軌道上的A點速度大于點速度C．飛船在近地軌道時的速度小于在運行軌道時的速度D．飛船在近地軌道時的周期大于在運行軌道時的周期15．（2022·浙江·高考真題）“天問一號”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天問一號（）A．發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間B．從P點轉(zhuǎn)移到Q點的時間小于6個月C．在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小D．在地火轉(zhuǎn)移軌道運動時的速度均大于地球繞太陽的速度16．（2021·天津·高考真題）2021年5月15日，天問一號探測器著陸火星取得成功，邁出了我國星際探測征程的重要一步，在火星上首次留下國人的印跡。天問一號探測器成功發(fā)射后，順利被火星捕獲，成為我國第一顆人造火星衛(wèi)星。經(jīng)過軌道調(diào)整，探測器先沿橢圓軌道Ⅰ運行，之后進入稱為火星停泊軌道的橢圓軌道Ⅱ運行，如圖所示，兩軌道相切于近火點P，則天問一號探測器（）A．在軌道Ⅱ上處于受力平衡狀態(tài) B．在軌道Ⅰ運行周期比在Ⅱ時短C．從軌道Ⅰ進入Ⅱ在P處要加速 D．沿軌道Ⅰ向P飛近時速度增大17．（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(wù)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2.8102km、遠火點距離火星表面5.9105km，則“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)繞火星做圓周運動專題五雙星與多星系統(tǒng)18．（2024·重慶·高考真題）在萬有引力作用下，太空中的某三個天體可以做相對位置不變的圓周運動，假設(shè)a、b兩個天體的質(zhì)量均為M，相距為2r，其連線的中點為O，另一天體（圖中未畫出）質(zhì)量為m（m<<M），若c處于a、b連線的垂直平分線上某特殊位置，a、b、c可視為繞O點做角速度相同的勻速圓周，且相對位置不變，忽略其他天體的影響。引力常量為G。則（

）A．c的線速度大小為a的倍 B．c的向心加速度大小為b的一半C．c在一個周期內(nèi)的路程為2πr D．c的角速度大小為19．（2025·重慶·二模）依托我國自主研制的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠鏡，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆迄今為止質(zhì)量最大的恒星級黑洞LB-1。這個黑洞與一顆恒星形成了一個雙星系統(tǒng)，黑洞和恒星都繞二者的質(zhì)量中心做圓周運動，恒星的質(zhì)量約為，恒星距黑洞的距離約為，恒星做圓周運動的周期約為，為太陽的質(zhì)量、為日地距離，為地球繞太陽的運動周期。由此估算該黑洞的質(zhì)量約為（）A． B． C． D．20．（2025·重慶·二模）“食雙星”是指兩顆恒星在相互引力作用下繞連線上某點做勻速圓周運動。由于距離遙遠，觀測者不能把兩顆星區(qū)分開，但由于兩顆恒星的彼此掩食，會造成其亮度發(fā)生周期性變化，觀測者可以通過觀察雙星的亮度研究雙星。如圖，t1時刻，由于較亮的恒星遮擋較暗的恒星，造成亮度L減弱，t2時刻則是較暗的恒星遮擋較亮的恒星。若較亮的恒星與較暗的恒星的質(zhì)量和圓周運動的半徑分別為m1、r1和m2、r2，下列說法正確的是（）A． B．C． D．21．（2024·河北·二模）科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一個雙星系統(tǒng)，由質(zhì)量約為（為太陽質(zhì)量）的致密白矮星與質(zhì)量約為的熱亞矮星兩顆星體組成。它們的軌道平面幾乎與地球的觀測平面重合，用望遠鏡觀測，發(fā)現(xiàn)雙星系統(tǒng)的亮度周期性地變暗和變亮，這是因為兩個天體周期性地互相遮擋造成的。某次觀測記錄該雙星系統(tǒng)的亮度隨時間的變化情況如圖所示，亮度可用“星等”進行描述，圖中實線為實驗數(shù)據(jù)經(jīng)最佳擬合得到的正弦式曲線。已知太陽質(zhì)量約為，引力常量，下列說法正確的是（）A．該雙星系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)周期約為B．該雙星系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)周期約為C．兩星體之間的距離約為D．兩星體之間的距離約為專題六拉格朗日問題22．（2024·全國·二模）2024年6月25日“嫦娥六號”實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回，先期進入環(huán)月大橢圓使命軌道的“鵲橋二號”中繼星功不可沒。而2018年發(fā)射的“鵲橋一號”運行在地月延長線上的拉格朗日L2點附近并以該點為圓心做圓周運動，同時與月球保持相對靜止一起繞地球運動，目前正在超期服役中。“鵲橋一號”和“鵲橋二號”軌道位置示意圖如圖所示。已知地球球心與月球球心間距離為L，L2點到月球球心距離為d（遠大于“鵲橋一號”到L2點的距離），“鵲橋一號”繞地球運動的周期為“鵲橋二號”在使命軌道周期的n倍，若忽略地球和月球外其他天體對“鵲橋一號”的影響、忽略月球外其他天體對“鵲橋二號”的影響、忽略地球外其他天體對月球的影響，則“鵲橋二號”環(huán)月大橢圓使命軌道的半長軸為（）A． B．C． D．23．（2024·北京海淀·二模）1772年，法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日在論文《三體問題》中指出：兩個質(zhì)量相差懸殊的天體（如太陽和地球）所在同一平面上有5個特殊點，如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人們稱為拉格朗日點。若飛行器位于這些點上，會在太陽與地球共同引力作用下，可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步做圓周運動。若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日L2點，下列說法正確的是（）A．該衛(wèi)星繞太陽運動周期大于地球公轉(zhuǎn)周期B．該衛(wèi)星繞太陽運動的向心加速度大于地球繞太陽運動的向心加速度C．該衛(wèi)星在L2點處于平衡狀態(tài)D．該衛(wèi)星在L2處所受太陽和地球引力的合力比在L1處小24．（2023·福建·高考真題）人類為探索宇宙起源發(fā)射的