專題05 萬有引力定律-2025年高考真題和模擬題物理分類匯編（學生卷）

專題05萬有引力定律1.（2024年新課標考題）3.天文學家發(fā)現(xiàn)，在太陽系外的一顆紅矮星有兩顆行星繞其運行，其中行星GJ1002c的軌道近似為圓，軌道半徑約為日地距離的0.07倍，周期約為0.06年，則這顆紅矮星的質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的（）A.0.001倍 B.0.1倍 C.10倍 D.1000倍2.（2024全國甲卷考題）3.2024年5月，嫦娥六號探測器發(fā)射成功，開啟了人類首次從月球背面采樣返回之旅。將采得的樣品帶回地球，飛行器需經(jīng)過月面起飛、環(huán)月飛行、月地轉(zhuǎn)移等過程。月球表面自由落體加速度約為地球表面自由落體加速度的。下列說法正確的是（）A.在環(huán)月飛行時，樣品所受合力為零B.若將樣品放置在月球正面，它對月球表面壓力等于零C.樣品在不同過程中受到的引力不同，所以質(zhì)量也不同D.樣品放置在月球背面時對月球的壓力，比放置在地球表面時對地球的壓力小3.（2024年安徽卷考題）5.2024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?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年江西卷考題）4.兩個質(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.5.（2024年廣東卷考題）9.如圖所示，探測器及其保護背罩通過彈性輕繩連接降落傘。在接近某行星表面時以的速度豎直勻速下落。此時啟動“背罩分離”，探測器與背罩斷開連接，背罩與降落傘保持連接。已知探測器質(zhì)量為1000kg，背罩質(zhì)量為50kg，該行星的質(zhì)量和半徑分別為地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大氣對探測器和背罩的阻力。下列說法正確的有（）A.該行星表面的重力加速度大小為B.該行星的第一宇宙速度為C.“背罩分離”后瞬間，背罩的加速度大小為D.“背罩分離”后瞬間，探測器所受重力對其做功的功率為30kW6.(2024年湖北考題)4.太空碎片會對航天器帶來危害。設(shè)空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動，如圖中實線所示。為了避開碎片，空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體，使空間站獲得一定的反沖速度，從而實現(xiàn)變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示，其半長軸大于原軌道半徑。則（）A.空間站變軌前、后在P點的加速度相同B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小D.空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的大7.(2024浙江1月考題)9.如圖所示，2023年12月9日“朱雀二號”運載火箭順利將“鴻鵠衛(wèi)星”等三顆衛(wèi)星送入距離地面約的軌道。取地球質(zhì)量，地球半徑，引力常量。下列說法正確的是（）A.火箭的推力是空氣施加的B.衛(wèi)星的向心加速度大小約C.衛(wèi)星運行周期約D.發(fā)射升空初始階段，裝在火箭上部的衛(wèi)星處于失重狀態(tài)8.（2024年山東卷考題）5.“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.9.(2024年.河北高考題)8.2024年3月0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/s10.（2024年湖南卷考題）7．2024年5月3日，“嫦娥六號”探測器順利進入地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號”和“嫦娥五號”，本次的主要任務(wù)是登陸月球背面進行月壤采集并通過升空器將月壤轉(zhuǎn)移至繞月運行的返回艙，返回艙再通過返回軌道返回地球。設(shè)返回艙繞月運行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑。己知月球表面重力加速度約為地球表面的，月球半徑約為地球半徑的。關(guān)于返回艙在該繞月軌道上的運動，下列說法正確的是（）A．其相對于月球的速度大于地球第一宇宙速度B．其相對于月球的速度小于地球第一宇宙速度C．其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍D．其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍11.(2024年遼寧卷考題)7.如圖（a），將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標原點O，豎直向上為正方向建立x軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放，其在地球與某球狀天體表面做簡諧運動的圖像如（b）所示（不考慮自轉(zhuǎn)影響），設(shè)地球、該天體的平均密度分別為和，地球半徑是該天體半徑的n倍。的值為（）A. B. C. D.12.（2024年上海卷考題）8.圖示虛線為某慧星繞日運行的橢圓形軌道，a、c為橢圓軌道長軸端點，b、d為橢圓軌道短軸端點?；坌茄貓D中箭頭方向運行。（1）該彗星某時刻位于a點，經(jīng)過四分之一周期該慧星位于軌道的______A．a(chǎn)b之間B．b點C．bc之間D．c點（2）已知太陽質(zhì)量為M，引力常量為G。當慧日間距為時，彗星速度大小為。求慧日間距為時的慧星速度大小。（計算）______一、單項選擇題1．（2024·全國·模擬預測）海衛(wèi)一是海王星的一顆衛(wèi)星，它是太陽系中目前所發(fā)現(xiàn)的唯一具有逆行軌道的大衛(wèi)星，其運行方向與海王星的自轉(zhuǎn)方向相反。已知海王星極地表面的重力加速度為，海王星的半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，海衛(wèi)一的軌道半徑為r，則在海衛(wèi)一連續(xù)兩次經(jīng)過海王星赤道正上空的時間間隔內(nèi)，海王星自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過的角度為（

）A． B． C． D．2．（2024·湖北·三模）我國首個大型巡天空間望遠鏡（CSST）將于2024年發(fā)射升空，它將與我國空間站共軌并獨立飛行，已知巡天空間望遠鏡預定軌道離地面高度約為400km，地球同步衛(wèi)星離地面高度約為36000km，下列說法正確的是（）A．巡天空間望遠鏡加速就可以與空間站對接B．巡天空間望遠鏡運行的線速度大于7.9km/sC．巡天空間望遠鏡在軌道上運行的周期比同步衛(wèi)星的周期大D．巡天空間望遠鏡的加速度大于放在赤道上物體的向心加速度3．（2024·河北唐山·二模）一顆在低圓軌道上運行的衛(wèi)星，軌道平面與赤道平面的夾角為30°，衛(wèi)星運行到某一位置時恰好能觀測到南極點或北極點，已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g。則該衛(wèi)星運行的周期為（）A． B．C． D．4．（2024·河北滄州·二模）如圖所示，發(fā)射一個高軌道人造地球衛(wèi)星一般需要三步走，第一步在地球表面的A點把衛(wèi)星發(fā)射到圓軌道1上，第二步在B點噴火讓衛(wèi)星在橢圓軌道2上運行，第3步在C點噴火讓衛(wèi)星在圓軌道3上運動，已知軌道1、3的半徑分別為R、5R，衛(wèi)星在軌道1上運行的周期為T，下列說法正確的是（

）A．衛(wèi)星的發(fā)射點A的緯度越高越好B．衛(wèi)星在軌道2上運行經(jīng)過B點時的線速度小于在軌道1上運行經(jīng)過B點時的線速度C．衛(wèi)星從軌道2變軌到軌道3，需要在C點噴火來減小動能D．衛(wèi)星在軌道2上運行的周期為T5．（2024·吉林·二模）如圖所示，哈雷彗星繞太陽運行的軌道為橢圓，哈雷彗星最近出現(xiàn)在近日點的時間是1986年，預計哈雷彗星下次回歸到近日點將在2061年。已知橢圓軌道的近日點到太陽中心的距離是地球公轉(zhuǎn)軌道半徑R的0.6倍，則橢圓軌道遠日點到太陽的距離為（）A．17.2R B．17.8R C．35R D．36R6．（2024·河北·三模）2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，發(fā)射取得圓滿成功。如圖所示，神舟十七號載人飛船運行在半徑為的圓軌道Ⅰ上，“天宮”空間站組合體運行在半徑為的圓軌道Ⅲ上。神舟十七號載人飛船通過變軌操作，變軌到橢圓軌道Ⅱ上運行數(shù)圈后從近地點A沿軌道運動到遠地點B，并在B點與空間站組合體對接成功。已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則（）A．神舟十七號載人飛船在圓軌道Ⅰ上A點的加速度小于其在橢圓軌道Ⅱ上A點的加速度B．“天宮”空間站組合體在軌道Ⅲ上運動的周期為C．神舟十七號載人飛船在橢圓軌道Ⅱ上由A點運動至B點所需的時間為D．神舟十七號載人飛船在橢圓軌道Ⅱ的近地點和遠地點的線速度大小之比為7．（2024·河北·二模）已知一個星球x的密度與地球的密度相同，星球x與地球的半徑之比為，假設(shè)衛(wèi)星A與衛(wèi)星B分別繞地球和星球x做勻速圓周運動，且兩衛(wèi)星的軌道半徑相同，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的加速度大小之比為B．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的線速度大小之比為C．衛(wèi)星A與衛(wèi)星B的環(huán)繞周期之比為D．地球與星球x的第一宇宙速度之比為8．（2024·湖北黃石·一模）電影中的太空電梯非常吸引人?，F(xiàn)假設(shè)已經(jīng)建成了如圖所示的太空電梯，其通過超級纜繩將地球赤道上的固定基地、同步空間站和配重空間站連接在一起，它們隨地球同步旋轉(zhuǎn)。圖中配重空間站比同步空間站更高，P是纜繩上的一個平臺。則下列說法正確的是（

）A．太空電梯上各點加速度與該點離地球球心的距離的平方成反比B．超級纜繩對P平臺的作用力方向背離地心C．若從配重空間站向外自由釋放一個小物塊，則小物塊會一邊朝配重空間站轉(zhuǎn)動的方向向前運動一邊落向地球D．若兩空間站之間纜繩斷裂，配重空間站將繞地球做橢圓運動，且斷裂處為橢圓的遠地點9．（2024·黑龍江·三模）華為mate60實現(xiàn)了手機衛(wèi)星通信，只要有衛(wèi)星信號覆蓋的地方，就可以實現(xiàn)通話。如圖所示，三顆赤道上空的通信衛(wèi)星就能實現(xiàn)環(huán)赤道全球通信，已知三顆衛(wèi)星的離地高度均為h，地球的半徑為R，地球同步衛(wèi)星的離地高度為6R，地球表面重力加速度為g，引力常量為G，下列說法正確的是（）A．三顆通信衛(wèi)星受到地球的萬有引力大小相等B．三顆通信衛(wèi)星的線速度大小為C．通信衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)周期之比為D．能實現(xiàn)全球通信時，衛(wèi)星離地面高度至少2R10．（2024·江西·一模）火星探測器“天問一號”成功發(fā)射，標志著我國已經(jīng)開啟了探索火星之旅。如圖所示，天問一號通過虛線橢圓軌道從地球軌道到達火星軌道，已知橢圓軌道近日點A距離太陽中心距離為，遠日點B距離太陽中心距離為地球、火星繞太陽的運動近似為勻速圓周運動，下列說法正確的是（

）A．地球與火星的速度大小之比為B．“天問一號”在橢圓軌道A和B處的速度大小之比等于C．“天問一號”在橢圓軌道A和B處的加速度大小之比等于D．要實現(xiàn)從橢圓軌道B處進入火星軌道，“天問一號”需向前噴氣11．（2024·四川成都·三模）2024年4月3日，遙感四十二號01星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，衛(wèi)星的軌道如圖所示，其中Ⅰ和Ⅲ為高度不同的圓軌道，橢圓軌道Ⅱ分別與Ⅰ和Ⅲ相切于P點和Q點。下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上從P點運動到Q點的過程中動能增大B．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運行的周期小于在軌道Ⅲ上運行的周期C．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點的速度D．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上經(jīng)過Q點的加速度小于在軌道Ⅲ上經(jīng)過Q點的加速度12．（2024·遼寧大連·二模）2024年3月20日“鵲橋二號”衛(wèi)星順利發(fā)射成功，它主要是為探月工程提供中繼通信平臺?！谤o橋二號”在靠近月球過程中需要進行變軌，如圖所示，軌道I、II相切于M點，“鵲橋二號”在軌道I的運行周期為、軌道II的運行周期為，“鵲橋二號”經(jīng)過軌道I上M點的速度為，經(jīng)過軌道II上M點的速度為，則正確的是（）A．， B．，C．， D．，二、多項選擇題13．（2024·湖北武漢·模擬預測）節(jié)氣是指二十四個時節(jié)和氣候，是中國古代訂立的一種用來指導農(nóng)事的補充歷法，早在《淮南子》中就有記載。現(xiàn)行二十四節(jié)氣劃分是以地球和太陽的連線每掃過15°定為一個節(jié)氣，如圖所示為北半球二十四個節(jié)氣時地球在公轉(zhuǎn)軌道上位置的示意圖，其中冬至時地球在近日點附近。根據(jù)下圖，下列說法正確的是（）A．芒種時地球公轉(zhuǎn)速度比小滿時小B．芒種到小暑的時間間隔比大雪到小寒的長C．立春時地球公轉(zhuǎn)的加速度與立秋時大小相等D．春分、夏至、秋分、冬至四個節(jié)氣剛好將一年的時間分為四等份14．（2024·湖南·三模）如圖所示，一顆質(zhì)量為m的衛(wèi)星要發(fā)射到中地圓軌道上，通過M、N兩位置的變軌，經(jīng)橢圓轉(zhuǎn)移軌道進入中地圓軌道運行。已知近地圓軌道的半徑可認為等于地球半徑，中地圓軌道與近地圓軌道共平面且軌道半徑為地球半徑的3倍，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，下列說法中正確的是（）A．衛(wèi)星進入中地圓軌道時需要在N點減速B．在轉(zhuǎn)移軌道上的M點和N點速度關(guān)系為C．該衛(wèi)星在中地圓軌道上運行的速度為D．該衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上從M點運行至N點（M、N與地心在同一直線上）所需的時間為15．（2024·江西·二模）預計在2025年1月16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”。如圖所示，火星和地球幾乎在同一平面內(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，地球與火星的質(zhì)量之比約為，地球與火星的半徑之比約為，已知半徑為R的球的體積，取，根據(jù)以上信息結(jié)合生活常識可知（）A．火星與地球的平均密度之比約為B．火星與地球繞太陽運動的周期之比約為C．火星與地球表面的重力加速度大小之比約為D．相鄰兩次“火星沖日”的時間約為801天16．（2024·遼寧丹東·一模）近年來我國在航天、天文領(lǐng)域已取得突出成就。2023年7月10日，經(jīng)國際天文學聯(lián)合會小行星命名委員會批準，中國科學院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)的、國際編號為381323號的小行星被命名為“樊錦詩星”。如圖所示，“樊錦詩星”繞日運行的橢圓軌道面與地球圓軌道面間的夾角為20.11度，軌道半長軸為3.18天文單位（日地距離為1天文單位），遠日點到太陽中心距離為4.86天文單位。若只考慮太陽對行星的引力，下列說法正確的是（

）A．“樊錦詩星”與地球的自轉(zhuǎn)周期比約為B．由于“樊錦詩星”與地球分別繞太陽運動的軌道不在同一平面內(nèi)，所以他們之間不適用“開普勒第三定律”C．“樊錦詩星”在近日點的加速度與地球的加速度大小之比為D．“樊錦詩星”在遠日點的線速度小于地球的公轉(zhuǎn)線速度17．（2024·河南新鄉(xiāng)·二模）目前，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)已服務(wù)全球200多個國家和地區(qū)，正式進入服務(wù)全球的新時代。北斗系統(tǒng)空間段由多種類衛(wèi)星組合而成，其中衛(wèi)星A處于地球靜止軌道，衛(wèi)星B每天都會經(jīng)過新鄉(xiāng)市正上方，地球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，關(guān)于衛(wèi)星A、B，下列說法正確的是A．衛(wèi)星A一定位于赤道正上方 B．衛(wèi)星B一定位于地球傾斜同步軌道上C．兩衛(wèi)星的速度大小可能相等 D．兩衛(wèi)星的向心加速度大小可能相等18．（2024·四川瀘州·二模）2023年7月10日，經(jīng)國際天文學聯(lián)合會小行星命名委員會批準，中國科學院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)的國際編號為381323號的小行星被命名為“樊錦詩星”。如圖所示，地球繞日運行近視為圓軌道，“樊錦詩星”繞日運行為橢圓軌道，其軌道半長軸為3.18天文單位（日地距離為1天文單位），遠日點到太陽中心距離為4.86天文單位。下列說法正確的是（）A．“樊錦詩星”繞太陽轉(zhuǎn)動一圈，需要3.18年B．“