2024年高考真題和模擬題物理分類匯編專題05 萬有引力定律（原卷版）

專題05萬有引力定律1.（2024年新課標(biāo)考題）3.天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在太陽系外的一顆紅矮星有兩顆行星繞其運(yùn)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(guó)甲卷考題）3.2024年5月，嫦娥六號(hào)探測(cè)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(shí)，樣品所受合力為零B.若將樣品放置在月球正面，它對(duì)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(shí)對(duì)月球的壓力，比放置在地球表面時(shí)對(duì)地球的壓力小3.（2024年安徽卷考題）5.2024年3月20日，我國(guó)探月工程四期鵲橋二號(hào)中繼星成功發(fā)射升空。當(dāng)?shù)诌_(dá)距離月球表面某高度時(shí)，鵲橋二號(hào)開始進(jìn)行近月制動(dòng)，并順利進(jìn)入捕獲軌道運(yùn)行，如圖所示，軌道的半長(zhǎng)軸約為51900km。后經(jīng)多次軌道調(diào)整，進(jìn)入凍結(jié)軌道運(yùn)行，軌道的半長(zhǎng)軸約為9900km，周期約為24h。則鵲橋二號(hào)在捕獲軌道運(yùn)行時(shí)（）A.周期約為144hB.近月點(diǎn)的速度大于遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度C.近月點(diǎn)的速度小于在凍結(jié)軌道運(yùn)行時(shí)近月點(diǎn)的速度D.近月點(diǎn)的加速度大于在凍結(jié)軌道運(yùn)行時(shí)近月點(diǎn)的加速度4.（2024年江西卷考題）4.兩個(gè)質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑分別為、，則動(dòng)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(cè)器及其保護(hù)背罩通過彈性輕繩連接降落傘。在接近某行星表面時(shí)以的速度豎直勻速下落。此時(shí)啟動(dòng)“背罩分離”，探測(cè)器與背罩?jǐn)嚅_連接，背罩與降落傘保持連接。已知探測(cè)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(duì)探測(cè)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(cè)器所受重力對(duì)其做功的功率為30kW6.(2024年湖北考題)4.太空碎片會(huì)對(duì)航天器帶來危害。設(shè)空間站在地球附近沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖中實(shí)線所示。為了避開碎片，空間站在P點(diǎn)向圖中箭頭所指徑向方向極短時(shí)間噴射氣體，使空間站獲得一定的反沖速度，從而實(shí)現(xiàn)變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示，其半長(zhǎng)軸大于原軌道半徑。則（）A.空間站變軌前、后在P點(diǎn)的加速度相同B.空間站變軌后的運(yùn)動(dòng)周期比變軌前的小C.空間站變軌后在P點(diǎn)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(diǎn)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(hào)”運(yùn)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(yùn)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(hào)”中繼星環(huán)繞月球運(yùn)行，其24小時(shí)橢圓軌道的半長(zhǎng)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(hào)中繼星成功發(fā)射升空，為嫦娥六號(hào)在月球背面探月任務(wù)提供地月間中繼通訊。鵲橋二號(hào)采用周期為24h的環(huán)月橢圓凍結(jié)軌道（如圖），近月點(diǎn)A距月心約為2.0×103km，遠(yuǎn)月點(diǎn)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(hào)從C經(jīng)B到D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為12hB.鵲橋二號(hào)在A、B兩點(diǎn)的加速度大小之比約為81：1C.鵲橋二號(hào)在C、D兩點(diǎn)的速度方向垂直于其與月心的連線D.鵲橋二號(hào)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(hào)”探測(cè)器順利進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號(hào)”和“嫦娥五號(hào)”，本次的主要任務(wù)是登陸月球背面進(jìn)行月壤采集并通過升空器將月壤轉(zhuǎn)移至繞月運(yùn)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(yùn)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(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．其相對(duì)于月球的速度大于地球第一宇宙速度B．其相對(duì)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(biāo)原點(diǎn)O，豎直向上為正方向建立x軸。若將小球從彈簧原長(zhǎng)處由靜止釋放，其在地球與某球狀天體表面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的橢圓形軌道，a、c為橢圓軌道長(zhǎng)軸端點(diǎn)，b、d為橢圓軌道短軸端點(diǎn)?；坌茄貓D中箭頭方向運(yùn)行。（1）該彗星某時(shí)刻位于a點(diǎn)，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(diǎn)C．bc之間D．c點(diǎn)（2）已知太陽質(zhì)量為M，引力常量為G。當(dāng)慧日間距為時(shí)，彗星速度大小為。求慧日間距為時(shí)的慧星速度大小。（計(jì)算）______一、單項(xiàng)選擇題1．（2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）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(yùn)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(shí)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(guó)首個(gè)大型巡天空間望遠(yuǎn)鏡（CSST）將于2024年發(fā)射升空，它將與我國(guó)空間站共軌并獨(dú)立飛行，已知巡天空間望遠(yuǎn)鏡預(yù)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(yuǎn)鏡加速就可以與空間站對(duì)接B．巡天空間望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行的線速度大于7.9km/sC．巡天空間望遠(yuǎn)鏡在軌道上運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期大D．巡天空間望遠(yuǎn)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(yùn)行的衛(wèi)星，軌道平面與赤道平面的夾角為30°，衛(wèi)星運(yùn)行到某一位置時(shí)恰好能觀測(cè)到南極點(diǎn)或北極點(diǎn)，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(yùn)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(gè)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(diǎn)把衛(wèi)星發(fā)射到圓軌道1上，第二步在B點(diǎn)噴火讓衛(wèi)星在橢圓軌道2上運(yùn)行，第3步在C點(diǎn)噴火讓衛(wèi)星在圓軌道3上運(yùn)動(dòng)，已知軌道1、3的半徑分別為R、5R，衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行的周期為T，下列說法正確的是（

）A．衛(wèi)星的發(fā)射點(diǎn)A的緯度越高越好B．衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的線速度小于在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的線速度C．衛(wèi)星從軌道2變軌到軌道3，需要在C點(diǎn)噴火來減小動(dòng)能D．衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行的周期為T5．（2024·吉林·二模）如圖所示，哈雷彗星繞太陽運(yùn)行的軌道為橢圓，哈雷彗星最近出現(xiàn)在近日點(diǎn)的時(shí)間是1986年，預(yù)計(jì)哈雷彗星下次回歸到近日點(diǎn)將在2061年。已知橢圓軌道的近日點(diǎn)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(yuǎn)日點(diǎn)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(shí)14分，搭載神舟十七號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十七運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，發(fā)射取得圓滿成功。如圖所示，神舟十七號(hào)載人飛船運(yùn)行在半徑為的圓軌道Ⅰ上，“天宮”空間站組合體運(yùn)行在半徑為的圓軌道Ⅲ上。神舟十七號(hào)載人飛船通過變軌操作，變軌到橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)行數(shù)圈后從近地點(diǎn)A沿軌道運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)B，并在B點(diǎn)與空間站組合體對(duì)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(hào)載人飛船在圓軌道Ⅰ上A點(diǎn)的加速度小于其在橢圓軌道Ⅱ上A點(diǎn)的加速度B．“天宮”空間站組合體在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的周期為C．神舟十七號(hào)載人飛船在橢圓軌道Ⅱ上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)所需的時(shí)間為D．神舟十七號(hào)載人飛船在橢圓軌道Ⅱ的近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的線速度大小之比為7．（2024·河北·二模）已知一個(gè)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(yùn)動(dòng)，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。現(xiàn)假設(shè)已經(jīng)建成了如圖所示的太空電梯，其通過超級(jí)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(gè)平臺(tái)。則下列說法正確的是（

）A．太空電梯上各點(diǎn)加速度與該點(diǎn)離地球球心的距離的平方成反比B．超級(jí)纜繩對(duì)P平臺(tái)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(gè)小物塊，則小物塊會(huì)一邊朝配重空間站轉(zhuǎn)動(dòng)的方向向前運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，且斷裂處為橢圓的遠(yuǎn)地點(diǎn)9．（2024·黑龍江·三模）華為mate60實(shí)現(xiàn)了手機(jī)衛(wèi)星通信，只要有衛(wèi)星信號(hào)覆蓋的地方，就可以實(shí)現(xiàn)通話。如圖所示，三顆赤道上空的通信衛(wèi)星就能實(shí)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(shí)現(xiàn)全球通信時(shí)，衛(wèi)星離地面高度至少2R10．（2024·江西·一模）火星探測(cè)器“天問一號(hào)”成功發(fā)射，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)開啟了探索火星之旅。如圖所示，天問一號(hào)通過虛線橢圓軌道從地球軌道到達(dá)火星軌道，已知橢圓軌道近日點(diǎn)A距離太陽中心距離為，遠(yuǎn)日點(diǎn)B距離太陽中心距離為地球、火星繞太陽的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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(hào)”在橢圓軌道A和B處的速度大小之比等于C．“天問一號(hào)”在橢圓軌道A和B處的加速度大小之比等于D．要實(shí)現(xiàn)從橢圓軌道B處進(jìn)入火星軌道，“天問一號(hào)”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(hào)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(diǎn)和Q點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中動(dòng)能增大B．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期小于在軌道Ⅲ上運(yùn)行的周期C．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度D．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度小于在軌道Ⅲ上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度12．（2024·遼寧大連·二模）2024年3月20日“鵲橋二號(hào)”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(tái)?！谤o橋二號(hào)”在靠近月球過程中需要進(jìn)行變軌，如圖所示，軌道I、II相切于M點(diǎn)，“鵲橋二號(hào)”在軌道I的運(yùn)行周期為、軌道II的運(yùn)行周期為，“鵲橋二號(hào)”經(jīng)過軌道I上M點(diǎn)的速度為，經(jīng)過軌道II上M點(diǎn)的速度為，則正確的是（）A．， B．，C．， D．，二、多項(xiàng)選擇題13．（2024·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）節(jié)氣是指二十四個(gè)時(shí)節(jié)和氣候，是中國(guó)古代訂立的一種用來指導(dǎo)農(nóng)事的補(bǔ)充歷法，早在《淮南子》中就有記載?，F(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(gè)節(jié)氣，如圖所示為北半球二十四個(gè)節(jié)氣時(shí)地球在公轉(zhuǎn)軌道上位置的示意圖，其中冬至?xí)r地球在近日點(diǎn)附近。根據(jù)下圖，下列說法正確的是（）A．芒種時(shí)地球公轉(zhuǎn)速度比小滿時(shí)小B．芒種到小暑的時(shí)間間隔比大雪到小寒的長(zhǎng)C．立春時(shí)地球公轉(zhuǎn)的加速度與立秋時(shí)大小相等D．春分、夏至、秋分、冬至四個(gè)節(jié)氣剛好將一年的時(shí)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(jìn)入中地圓軌道運(yùn)行。已知近地圓軌道的半徑可認(rèn)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(jìn)入中地圓軌道時(shí)需要在N點(diǎn)減速B．在轉(zhuǎn)移軌道上的M點(diǎn)和N點(diǎn)速度關(guān)系為C．該衛(wèi)星在中地圓軌道上運(yùn)行的速度為D．該衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上從M點(diǎn)運(yùn)行至N點(diǎn)（M、N與地心在同一直線上）所需的時(shí)間為15．（2024·江西·二模）預(yù)計(jì)在2025年1月16日，地球恰好運(yùn)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(yùn)動(dòng)，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(shí)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(yùn)動(dòng)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(shí)間約為801天16．（2024·遼寧丹東·一模）近年來我國(guó)在航天、天文領(lǐng)域已取得突出成就。2023年7月10日，經(jīng)國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn)，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)的、國(guó)際編號(hào)為381323號(hào)的小行星被命名為“樊錦詩星”。如圖所示，“樊錦詩星”繞日運(yùn)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(zhǎng)軸為3.18天文單位（日地距離為1天文單位），遠(yuǎn)日點(diǎn)到太陽中心距離為4.86天文單位。若只考慮太陽對(duì)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)的加速度與地球的加速度大小之比為D．“樊錦詩星”在遠(yuǎn)日點(diǎn)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(dǎo)航系統(tǒng)已服務(wù)全球200多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，正式進(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，其中衛(wèi)星A處于地球靜止軌道，衛(wèi)星B每天都會(huì)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(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn)，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)的國(guó)際編號(hào)為381323號(hào)的小行星被命名為“樊錦詩星”。如圖所示，地球繞日運(yùn)行近視為圓軌道，“樊錦詩星”繞日運(yùn)行為橢圓軌道，其軌道半長(zhǎng)軸為3.18天文單位（日地距離為1天文單位），遠(yuǎn)日點(diǎn)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(dòng)一圈，需要3.18年B．“