2023年高考物理一模試題匯編全國(guó)通用05 萬有引力（解析版）

專題05月有引力定律

1、（2023?浙江省強(qiáng)基聯(lián)盟高三下學(xué)期2月統(tǒng)測(cè)）地球公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁

的橢圓。天文學(xué)家哈雷成功預(yù)言哈雷彗星的回歸，它最近出現(xiàn)的時(shí)間為1986年，預(yù)測(cè)下次飛近地球?qū)⒃?/p>

2061年左右。如圖為地球與哈雷彗星繞日運(yùn)動(dòng)的示意圖，且圖中M點(diǎn)為兩跡的交點(diǎn)。則下列分析正確的

是（）

地球、C......................................................-

八安、哈南彗星、

太春.—-—

A.哈雷彗星在近日點(diǎn)的速度大于地球繞日公轉(zhuǎn)的速度

B.哈雷彗星在“點(diǎn)時(shí)的加速度小于地球在M點(diǎn)時(shí)的加速度

C.根據(jù)已知數(shù)據(jù)可估算哈雷彗星軌道的半長(zhǎng)軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的反倍

D.地球與太陽的連線和哈雷彗星與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等

【答案】A

【解析】A.哈雷彗星在橢圓軌道上繞日公轉(zhuǎn)，在近日點(diǎn)的速度大于太陽的第一宇宙速度，而地球繞日軌

道比近日軌道要遠(yuǎn)一些，根據(jù)

所以地球環(huán)日速度小于太陽的第一宇宙速度，A正確；

B.根據(jù)牛頓第二定律

（J=F-,,—=GM---m----=GM------

mr^tnr2

哈雷彗星在M點(diǎn)時(shí)的加速度等于地球在M點(diǎn)時(shí)的加速度，B錯(cuò)誤;

C.根據(jù)開普勒第三定律

C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)開普勒第二定律可知同一顆行星與太陽的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，所以地球與太陽的

連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積與哈雷彗星與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積不相等，D錯(cuò)誤。

故選A0

2、（2023?安徽省江南十校高三下學(xué)期聯(lián)考）我國(guó)載人航天事業(yè)已邁入"空間站"時(shí)代。2023年2月9日,

神舟十五號(hào)航天員乘組迎來了首次出艙活動(dòng)，兩名航天員先后成功出艙，一名航天員在核心艙內(nèi)配合支持,

經(jīng)過約7小時(shí)圓滿完成既定任務(wù)。已知空間站離地面的高度約為450km,地球半徑約為6400km,則下列

說法正確的是（）

A.漂浮在核心艙內(nèi)的航天員不受地球引力作用

B.空間站在軌運(yùn)行的速度大于第一宇宙速度

C.艙內(nèi)的航天員每24h只可觀察到一次日出日落

D.若宇航員乘坐飛船返回地球，則飛船與空間站分離后需要點(diǎn)火減速

【答案】D

【解析】A.漂浮在核心艙內(nèi)的宇航員仍然受地球引力作用，引力提供向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，處于完全

失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；

B.據(jù)引力作為向心力可得，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為

第一宇宙速度為近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，則空間站繞地球運(yùn)行線速度小于第一宇宙速度，B錯(cuò)

誤；

C.根據(jù)引力作為向心力可得

解得

^≈L5h

T=

GM

故24h內(nèi)大約可看到16次II出［I落，C錯(cuò)誤;

D.飛船返回地球，做向心運(yùn)動(dòng)，因此需要減速，D正確。

故選Do

3、（2023?湖北省八市高三下學(xué)期3月聯(lián)考）2022年，北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)入服務(wù)全球的新時(shí)代。北

斗系統(tǒng)空間段由多種類衛(wèi)星組合而成，其中地球靜止軌道衛(wèi)星A在赤道平面運(yùn)轉(zhuǎn)，傾斜地球同步軌道衛(wèi)星

B的軌道與赤道平面有一個(gè)夾角，兩衛(wèi)星的運(yùn)行周期均為24h。假設(shè)兩星均沿圓軌道運(yùn)行，則衛(wèi)星A與B

一定相同的物理量是（）

A.線速度B.軌道半徑

C.加速度D.地球?qū)πl(wèi)星的引力大小

【答案】B

【解析】A.線速度為矢量，衛(wèi)星A與B的線速度方向不相同，故A錯(cuò)誤。

B.根據(jù)

因?yàn)檐壍罏閳A軌道，兩衛(wèi)星的運(yùn)行周期相同，則兩衛(wèi)星的軌道半徑一定相同，故B正確；

C.加速度是矢量，衛(wèi)星A與B的加速度方向不相同，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)

LGMm

衛(wèi)星A和衛(wèi)星B的質(zhì)量不一定相同，則地球?qū)尚l(wèi)星的引力大小不一定相同，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

4、（2023?福建省龍巖市高三下學(xué)期3月質(zhì)檢）北京時(shí)間2022年11月30日，"神舟十五號(hào)"載人飛船與“天

和”核心艙成功對(duì)接，6名航天員"勝利會(huì)師，如圖所示，對(duì)接前，飛船沿圓軌道1運(yùn)行，核心艙在距地面

約40Okm高度的軌道團(tuán)運(yùn)行。飛船從軌道I加速后，經(jīng)過調(diào)整到達(dá)軌道SI與核心艙完成對(duì)接，對(duì)接后共同沿

軌道回運(yùn)行。下面說法正確的是（）

A.航天員在核心艙中處于失重狀態(tài)

B.對(duì)接后核心艙的運(yùn)行速度小于7.9km∕s

C.飛船在軌道I的機(jī)械能大于在軌道13的機(jī)械能

D.飛船在軌道I的運(yùn)行周期大于在軌道團(tuán)的運(yùn)行周期

【答案】AB

【解析】A?航天員隨飛船及核心艙一起在萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，故A正

確；

B.7.9km∕s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，對(duì)接后飛船的速度小于7.9km∕s,故B正確；

C.飛船從I至峋軌道需要加速，所以機(jī)械能增加，則飛船對(duì)接前機(jī)械能小于對(duì)接后機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)萬有引力提供向心力有

GMm4π2

F=W

解得

4π2r3

T=

GM

可知，飛船在軌道I的運(yùn)行周期小于在軌道團(tuán)的運(yùn)行周期，故D錯(cuò)誤。

故選AB,

5、（2023?遼寧省鞍山市高三下學(xué)期一模）12月10日，改編自劉慈欣同名系列長(zhǎng)篇科幻小說的《三體》

動(dòng)畫在曄哩彈哩上線便備受關(guān)注。動(dòng)畫版《三體》總編劇之一趙佳星透露，為了還原太空電梯的結(jié)構(gòu)，他

們研究太空電梯的運(yùn)行原理。太空電梯的原理并不復(fù)雜，與生活的中的普通電梯十分相似。只需要在地球

同步軌道上建造一個(gè)空間站，并用某種足夠長(zhǎng)且足夠結(jié)實(shí)的"繩索"將其與地面相連，在引力作用下，繩索

會(huì)繃緊，宇航員、乘客以及貨物可以通過像電梯轎廂一樣的升降艙沿繩索直入太空，這樣就不需要依靠火

箭、飛船這類復(fù)雜的航天工具。如圖乙所示，假設(shè)有一長(zhǎng)度為r的太空電梯連接地球赤道上的固定基地與

同步空間站”（相對(duì)地球靜止），衛(wèi)星人與同步空間站。的運(yùn)行方向相同，其軌道半徑比同步軌道半徑大。

此時(shí)二者距離最近,經(jīng)過時(shí)間f之后第一次相距最遠(yuǎn)。已知地球自轉(zhuǎn)周期T,下列說法正確的是（）

A.太空電梯各點(diǎn)均處于完全失重狀態(tài)

B.衛(wèi)星6比同步空間站“運(yùn)行的線速度大

C.衛(wèi)星6的周期為薨27號(hào)7

D.太空電梯上各點(diǎn)線速度與該點(diǎn)離地球球心距離成正比

【答案】CD

【解析】A.對(duì)地球衛(wèi)星有

解得

可知，衛(wèi)星軌道半徑越大，角速度越小，由于人與貨物沿著"太空電梯"上行期間，在未到達(dá)地球同步軌道

位置的時(shí)候，其角速度與同步軌道相同，即"太空電梯”該位置的角速度小于該位置軌道半徑上衛(wèi)星的角速

度，則"太空電梯"上該位置圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力小于該位置的萬有引力，人與貨物還受到電梯向上的力

的作用，人與貨物處于失重狀態(tài)，但不是完全失重，只有人與貨物上升到同步衛(wèi)星軌道上時(shí)，其角速度與

同步軌道衛(wèi)星的角速度相等，此時(shí)萬有引力恰好等于圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)人與貨物才處于完全失

重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)

解得

軌道半徑越小，線速度越大，可知，衛(wèi)星人比同步空間站”運(yùn)行的線速度小，B錯(cuò)誤：

C.經(jīng)過時(shí)間，之后，〃、6第一次相距最遠(yuǎn)，則有

2乃2%

----t------t—71

TT'

解得

衛(wèi)

It-T

C正確；

D.根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系有

v=ωr

由于太空電梯上各點(diǎn)的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，可知，太空電梯上各點(diǎn)線速度與該點(diǎn)離地球球心距

離成正比，D正確。

故選CDo

6、(2023?河北省新高考九師聯(lián)盟高三下學(xué)期2月質(zhì)檢)"雙星"是宇宙中普遍存在的一種天體系統(tǒng)，這種

系統(tǒng)之所以穩(wěn)定的原因之一是系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒且總動(dòng)量為0,如圖所示，A、B兩顆恒星構(gòu)成雙星系統(tǒng),

繞共同的圓心O互相環(huán)繞做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距離不變，角速度相等,已知A的動(dòng)量大小為p,A、B的總

質(zhì)量為M,A、3軌道半徑之比為k,則2的動(dòng)能為()

?>?<--??//

A—嚨—BO+")-c(I”'kp2

,2(1+Z)M-2kM'IkMD，2(1-OM

【答案】B

【解析】設(shè)A、8的質(zhì)量分別為MA、MR,軌道半徑分別為以、相互間的萬有引力充當(dāng)向心力，則有

2

M√w%=Maωrti

根據(jù)題意

*%=k

MA+MB=M

綜合解得

,,Mk

MBKl=+--?---

A、B組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒且總動(dòng)量為0,則B的動(dòng)量大小與A的動(dòng)量大小相等，即A的動(dòng)量大小為p,

則B的動(dòng)能為

E-P2_（1+一爐

KB

2MB2kM

故選Bo

7、（2023?湖南省長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)高三下學(xué)期第七次月考）設(shè)計(jì)貫通地球的弦線光滑真空列車隧道：質(zhì)量

為〃?的列車不需要引擎，從入口的A點(diǎn)由靜止開始穿過隧道到達(dá)另一端的B點(diǎn)，。，為隧道的中點(diǎn)，0,與地

心。的距離為A=@R,假設(shè)地球是半徑為R的質(zhì)量均勻分布的球體，地球表面的重力加速度為g。己

2

知質(zhì)量均勻分布的球殼對(duì)球內(nèi)物體引力為O,P點(diǎn)到。'的距離為X,則（）

A.列車在隧道中A點(diǎn)的合力大小為〃密

B.列車在尸點(diǎn)的重力加速度等于g

C.列車在P點(diǎn)的加速度等于α=^/g

D.列車在運(yùn)動(dòng)中的最大速度為巫

2

【答案】D

【解析】

A.設(shè)列車在A時(shí)，ZAOO==，，列車在A點(diǎn)受到地球的引力

K=mg

列車在4點(diǎn)受到合力

一=%Sine

根據(jù)幾何關(guān)系有

.A√F≡F

sinθ=-----------

R

解得

1

FrA=~mS

故A錯(cuò)誤;

B.由

,Mm,

Gr^^=mg

r

,f43

Mλ=-πpr

聯(lián)立可得

“等

可知列車在P點(diǎn)的重力加速度小于g,故B錯(cuò)誤；

C.設(shè)地球的質(zhì)量為M,列車運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)距地心為，?，/POO=U，根據(jù)兒何關(guān)系有

sinθ,=—

r

列車運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)加速度

cM"m.

G——?sιn6/=ιna

r

地球?yàn)榫鶆蚯蝮w

Mft_r3

又

_Mm

G方=理

解得

X

a=-g

R

故C錯(cuò)誤；

D.列車在隧道內(nèi)距0'的距離X時(shí)合力

FL=ma=-mgX

R

F，隨X均勻變化，既列車從4到0'做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，則列車在。'點(diǎn)有最大速度，則有

-FA--+--F-O??x.,=-1mv2-八0

2n2

解得

故D正確。

故選D。

8、（2023?山東省濰坊市高三下學(xué)期一模）如圖所示，霍曼轉(zhuǎn)移軌道是以較低能耗從地球發(fā)送探測(cè)器到火

星的轉(zhuǎn)移軌道，該軌道以太陽為焦點(diǎn)，近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別與地球軌道、火星軌道相切。在地球上將火星

探測(cè)器發(fā)射，探測(cè)器從地球軌道出發(fā)，在太陽引力作用下，沿霍曼轉(zhuǎn)移軌道無動(dòng)力運(yùn)行到達(dá)火星軌道。地

球、火星的公轉(zhuǎn)軌道可近似為圓軌道，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑的1.5倍，則探測(cè)器從地

球軌道運(yùn)動(dòng)至火星軌道用時(shí)約為（）

"一一一火星軌道

/'，\

,贏球軌宦\\

'j林金曼轉(zhuǎn)移軌道

A.0.4年B.0.7年C.1年D.1.4年

【答案】B

【解析】霍曼地火轉(zhuǎn)移軌道為橢圓，則其軌道半長(zhǎng)軸，?約為地球公轉(zhuǎn)軌道半徑為的〃倍，則

1.5+1…

n=--------=1.25

2

設(shè)，探測(cè)器經(jīng)過轉(zhuǎn)移軌道的時(shí)間為，則有

皮=工

"2⑵）2

其中

7>1年

解得

，=嚕公0.7年

故選Bo

9、（2023?湖北省華中師大新高考聯(lián)盟高三下學(xué)期一模）夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙已成功發(fā)射并與中國(guó)空間站完成對(duì)接，

至此中國(guó)空間站建造進(jìn)入收官階段。己知夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙在近地軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，空間站的運(yùn)行軌道為

橢圓，近地點(diǎn)距離地面的高度為力∕=400km,且近地點(diǎn)與地球近地軌道相切，遠(yuǎn)地點(diǎn)距離地面的高度為

力2=45Okm。則下列說法正確的是（)

A.在近地點(diǎn)，中國(guó)空間站的繞行速度等于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的繞行速度

B.在近地點(diǎn)，中國(guó)空間站的向心加速度等于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的向心加速度

C.中國(guó)空間站在遠(yuǎn)地點(diǎn)的機(jī)械能大于在近地點(diǎn)的機(jī)械能

D.夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙減速才能在遠(yuǎn)地點(diǎn)追上中國(guó)空間站完成對(duì)接

【答案】B

【解析】A.由萬有引力提供向心力可得

2

「MmV

CJ-----------------7=機(jī)------------

(R+4)R+4

夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的環(huán)繞速度為

V=陣

由于空間站運(yùn)行軌道為橢圓軌道，在近地點(diǎn)，加速才能從近地衛(wèi)星軌道切換到橢圓軌道，即中國(guó)空間站在

近地點(diǎn)的繞行速度大于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的繞行速度，故A錯(cuò)誤；

B.由萬有引力提供向心力可得

Mm

Cr-----------=ma

(R+。

解得

ɑ?

(?+R)

在近地點(diǎn)，中國(guó)空間站的向心加速度等于夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的向心加速度，故B正確；

C.中國(guó)空間站在橢圓運(yùn)動(dòng)過程中，只有萬有引力做功，機(jī)械能守恒，故C錯(cuò)誤；

D.夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙減速，實(shí)際受到的萬有引力大于所需要的向心力，發(fā)生近心運(yùn)動(dòng)，離地球越來越近，不可

能在遠(yuǎn)地點(diǎn)追上中國(guó)空間站完成對(duì)接，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

10、（2023?渝瓊遼高三下學(xué)期仿真模擬聯(lián)考）2023年2月10日神舟十五號(hào)乘組圓滿完成了中國(guó)空間站全

面建成后的首次出艙任務(wù)，空間站如圖所示。若中國(guó)空間站繞地球可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知空間站運(yùn)行

周期為T，軌道離地面的高度為/?,地球半徑為R,引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，則下列說法正確

的是（）

1π∣(R+∕I)3

地球的第一宇宙速度為

B.空間站的運(yùn)行速度為干

C.航天員出艙與空間站保持相對(duì)靜止時(shí)受到的合力為零

D.空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地面的重力加速度

【答案】A

【解析】A.設(shè)地球質(zhì)量為空間站質(zhì)量為布，對(duì)空間站根據(jù)萬有引力提供向心力有

GMm

(R+h)2

對(duì)質(zhì)量為名的物體在地球上達(dá)到第一宇宙速度時(shí)有

2

GMmnV

-------?—=∕77—

R20aR

聯(lián)立解得

4秒科

A正確;

B.空間站的運(yùn)行速度為

2π(R+h)

V.=-----------

,T

B錯(cuò)誤；

C.航天員出艙與空間站保持相對(duì)靜止時(shí)仍然受到地球的萬有引力作用，所受合力不為零，C錯(cuò)誤;

D.空間站繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)有

GMm

--------Tr=ιna

(R+〃)

在地面時(shí)有

GMtn

——廠="ig

R2e

可得

a<g

D錯(cuò)誤。

故選Ao

11、（2023?山東省荷澤市高三下學(xué)期一模）距地心R=3.6萬千米的高度上，有一個(gè)"地球同步軌道"，各

國(guó)向太空發(fā)射的同步衛(wèi)星都運(yùn)行在該軌道上，而從“地球同步軌道”再上升300千米，就是國(guó)際社會(huì)處理太

空垃圾的地方，稱為"墓地軌道"，軌道半徑為r,如圖所示.將廢棄飛行物處理到這兒，可以為“地球同步

軌道”釋放更多的空間，這樣的操作，沒幾個(gè)國(guó)家能做到。2022年1月，運(yùn)行在地球同步軌道上的中國(guó)“實(shí)

踐21號(hào)"衛(wèi)星，發(fā)揮"太空拖船”的作用，將一顆失效的北斗二號(hào)衛(wèi)星送入到了"墓地軌道，地球表面的重

力加速度為g,下列說法正確的是（）

A."地球同步軌道”處的重力加速度為0

B.北斗二號(hào)衛(wèi)星在"墓地軌道"和"同步軌道"上運(yùn)行的角速度之比為

C.北斗二號(hào)衛(wèi)星從“同步軌道"到"墓地軌道”其機(jī)械能減小

D."實(shí)踐21號(hào)"衛(wèi)星從"墓地軌道"返回"地球同步軌道"，需要減速

【答案】BD

【解析】A.設(shè)地球質(zhì)量為M,根據(jù)

LMm

G下小

可得"地球同步軌道”處的重力加速度

GM

g=R

可知"地球同步軌道”處的重力加速度不為0,故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)萬有引力提供向心力

G粵=〃/R

R2

可得

[GM

-7N

寫,故B正確;

可得北斗二號(hào)衛(wèi)星在"墓地軌道"和"同步軌道"上運(yùn)行的角速度之比為

C.北斗二號(hào)衛(wèi)星從“同步軌道"到"墓地軌道”需要將北斗二號(hào)衛(wèi)星加速做離心運(yùn)動(dòng)，除萬有引力外其他力對(duì)

其做正功，機(jī)械能增大，故C錯(cuò)誤；

D."實(shí)踐21號(hào)"衛(wèi)星從"墓地軌道"返回"地球同步軌道"，需要使其減速做近心運(yùn)動(dòng)，故D正確。

故選BD0

12.(2023泗省高三下學(xué)期2月適應(yīng)性測(cè)試)一顆在赤道平面內(nèi)自西向東繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星P,

在某時(shí)刻處于地面上一標(biāo)志性建筑物。的正上方，P做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑可近似看作地球半徑，考慮地球自

轉(zhuǎn)，貝I」()

A.P始終位于Q的正上方B.經(jīng)過5分鐘后，P處于Q的東側(cè)

C.經(jīng)過5分鐘后，P處于Q的西側(cè)D.P的角速度大小大于地球自轉(zhuǎn)角速度大小

【答案】BD

【解析】地球的自轉(zhuǎn)方向?yàn)樽晕飨驏|，近地衛(wèi)星產(chǎn)也自西向東運(yùn)動(dòng)，尸和Q初始位置如圖所示

近地衛(wèi)星的軌道半徑接近地球半徑Ha64（X）km,萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可知

=m—

[GM

?~R^

衛(wèi)星的速度接近地球的第一宇宙速度7.9kπ√s,繞行地球一周用時(shí)約85min左右，繞行速度和角速度遠(yuǎn)大于

地球自轉(zhuǎn)一周24h的速度和角速度，因此產(chǎn)不可能始終處于。的上方；5min后衛(wèi)星P轉(zhuǎn)過的角度為

-?-×360°=1.25°,處于。的東側(cè)。

24×60

故選BD.

13、（2023?山東省濟(jì)寧市高三下學(xué)期一模）新華社酒泉2022年11月30日電，神舟十五號(hào)航天員乘組于

11月30日清晨入駐“天宮”空間站，與神舟十四號(hào)航天員乘組首次實(shí)現(xiàn)“太空會(huì)師”，開啟中國(guó)空間站

長(zhǎng)期有人駐留時(shí)代，空間站運(yùn)行軌道視為圓形軌道。下列說法正確的是（）

A.空間站的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度

B.航天員在空間站中處于完全失重狀態(tài)，不受地球的引力作用

C.若已知空間站在軌運(yùn)行周期、環(huán)繞速度及引力常量，則可估算出地球的質(zhì)量

D.航天員出艙時(shí)，若與空間站連接的安全繩脫落，航天員將做離心運(yùn)動(dòng)飛離空間站

【答案】C

【解析】

A.第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，根據(jù)

由于空間站的運(yùn)行軌道半徑大于近地衛(wèi)星的半徑，可知空間站的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，A錯(cuò)誤；

B.航天員在空間站中處于完全失重狀態(tài)，但是航天員仍然受地球的引力作用，由地球引力提供圓周運(yùn)動(dòng)

的向心力，B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)

CMmV22πr

G-=m-------V=--

r^rrT

解得

可知，若已知空間站在軌運(yùn)行周期、環(huán)繞速度及引力常量，則可估算出地球的質(zhì)量，C正確;

D.航天員出艙時(shí)，由于慣性，航天員仍然與空間站具有近似相等的速度，此時(shí)仍然滿足

即此時(shí)若與空間站連接的安全繩脫落，航天員仍然在該軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。

故選C。

14、（2023?遼寧省沈陽市高三下學(xué)期教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)一）中國(guó)預(yù)計(jì)將在2028年實(shí)現(xiàn)載人登月計(jì)劃，把月球

作為登上更遙遠(yuǎn)行星的一個(gè)落腳點(diǎn)。如圖所示是“嫦娥一號(hào)奔月”的示意圖，“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星發(fā)射后經(jīng)

多次變軌，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，最終被月球引力捕獲，成為繞月衛(wèi)星。關(guān)于“嫦娥一號(hào)”下列說法正確的

是（）

A.發(fā)射時(shí)的速度必須達(dá)到第三宇宙速度

B.在繞地軌道中，公轉(zhuǎn)半長(zhǎng)軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方之比不變

C.在軌道I上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度小于軌道∏上任意位置的速度

D.在不同的繞月軌道上，相同時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星與月心連線掃過的面積相同

【答案】B

【解析】

A.第三宇宙速度是指發(fā)射物體能夠脫離太陽系的最小發(fā)射速度，而“嫦娥一號(hào)”仍然沒有脫離地球引力

的范圍，所以其發(fā)射速度小于第二宇宙速度，故A錯(cuò)誤；

B.在繞地軌道中，根據(jù)開普勒第三定律

可知，同一中心天體，橢圓軌道半長(zhǎng)軸的立方與周期的平方之比為定值，故B正確；

C.設(shè)軌道I的速度為也，軌道II近地點(diǎn)速度為V2,軌道II遠(yuǎn)地點(diǎn)速度為V3,在軌道II的遠(yuǎn)月點(diǎn)建立一以

月球?yàn)閳A心的圓軌道，其速度為V4,則根據(jù)離月球的遠(yuǎn)近，再根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)加速離心原理，可得

結(jié)合萬有引力提供向心力圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，有

V

-m一

可知，圓軌道半徑越大，線速度越小，所以

V2>V∣>V4>V3

故在軌道I上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度也不是小于軌道II上任意位置的速度，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)開普勒第二定律，可知在同一繞月軌道上，相同時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星與月心連線打過的面積相同，但是在

不同的繞月軌道上不滿足，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

15>（2023?山東省臨沂市普通高中高三下學(xué)期一模）人類首次發(fā)現(xiàn)的引力波來源于距地球之外13億光年

的兩個(gè)黑洞互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過程.設(shè)兩個(gè)黑洞A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示,

黑洞A的軌道半徑大于黑洞B的軌道半徑,兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量為M,兩個(gè)黑洞中心間的距離為L(zhǎng),則（）

\'、、、JaB1

O

A.黑洞A的質(zhì)量一定大于黑洞B的質(zhì)量

B.黑洞A的線速度一定小于黑洞B的線速度

C.其運(yùn)動(dòng)周期T=JaC

NGM

D.兩個(gè)黑洞的總質(zhì)量M一定，L越大，角速度越大

【答案】C

【解析】

A.設(shè)兩個(gè)黑洞質(zhì)量分別為，WA、SB,軌道半徑分別為RA、RB，角速度為力

則由萬有引力定律可知

等j

L

RA+RB=L

聯(lián)立可以得到

如=殳

mBRA

而&>凡，所以

WA<mB

故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B.由于二者角速度相等，則線速度分別為

VA=*

VB="RB

則

VA>?

故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;

CD.聯(lián)立方程式

生泮=叫療RA

-GmAfnBB2?

RA+RB=L

可以得到

..ω1C

M=m?+mR=----------

ABG

而且

lfπ

1——

ω

整理可以得到

τT=?2πJn---r--

?GM

可知當(dāng)總質(zhì)量M一定，L越大，則T越大，角速度越小，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。

故選C。

16、（2023?廣東省深圳市高三下學(xué)期第一次調(diào)研）2022年11月30日，我國(guó)六名航天員在空間站首次“太

空會(huì)師”，向世界展示了中國(guó)航天工程的卓越能力。載人空間站繞地運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知空間

站距地面高度為力，運(yùn)行周期為7,地球半徑為R。忽略地球自轉(zhuǎn)，則（）

?rj

空間站的線速度大小為工4π2(R+h)3

A.B.地球的質(zhì)量可表示為

TT2

4π2(R+h)2

C.地球表面重力加速度為D.空間站的向心加速度大小為

T2R2T2R

【答案】C

【解析】

A.由題意可知，空間站繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r=R+∕ι,周期為T,因此空間站的線速度

大小為

2rzr_2(R+〃)乃

V=

A錯(cuò)誤;

B.由地球的吸引力提供向心力，可得

-Mm

G----------7=m

(/?+/?)■

解得

4∕(R+∕Z)3

M=

GT2

B錯(cuò)誤;

C.由地球的萬有引力等于地球表面的重力，可得

-Mm

G市r=mg

解得

M,2(R+〃)3

gR―_TrRi-

C正確；

D.由向心加速度公式，可得空間站的向心加速度大小為

2.2吟2N4∕(R+∕Z)

α=fy-r=［于J(/?+/?)=~~L

D錯(cuò)誤。

故選C。

17、(2023?山東省歷城二中高三下學(xué)期一模)2022年5月，我國(guó)成功完成了天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站

的對(duì)接，形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，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

【答案】C

【解析】

A.組合體在天上只受萬有引力的作用，則組合體中的貨物處于失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；

B.由題知組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，而第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，則組合體的

速度大小不可能大于第一宇宙速度，B錯(cuò)誤：

C.已知同步衛(wèi)星的周期為24h,則根據(jù)角速度和周期的關(guān)系有

rλπ

ω=——

T

由于TM>7-則組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大，C正確：

D.由題知組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，有

整理有

T=2π.

由于7同>TΛ∣??,則ri,il>raι??,且同步衛(wèi)星和組合體在天上有

aμj<a組合體

D錯(cuò)誤。

故選C。

18、（2023?安徽省淮北市高三下學(xué)期一模）2022年11月29日，神舟十五號(hào)飛船在酒泉發(fā)射成功，次日

凌晨對(duì)接于空間站組合體的前向?qū)涌?。至此，中?guó)空間站實(shí)現(xiàn)了“三大艙段”+“三艘飛船”的最大構(gòu)

型，天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙、天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船、神舟十四號(hào)、神舟十五號(hào)載人飛船同時(shí)

在軌。神舟十五號(hào)航天員順利進(jìn)駐中國(guó)空間站，與神舟十四號(hào)的三名航天員實(shí)現(xiàn)了首次“太空會(huì)師”。空

間站繞地球的運(yùn)動(dòng)可以看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知空間站離地面高度約為400km,地球半徑約為640Okm,

下列說法正確的是（）

A.神舟十五號(hào)飛船運(yùn)載火箭發(fā)射過程中，航天員處于完全失重狀態(tài)

B.由于對(duì)接后空間站的總質(zhì)量增加，會(huì)造成飛船的運(yùn)行周期增大

C.空間站運(yùn)行的向心加速度與地球表面重力加速度之比約為162:17?

D.考慮稀薄大氣阻力，若空間站沒有進(jìn)行動(dòng)力補(bǔ)充，運(yùn)行速度會(huì)越來越大

【