2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 萬有引力與宇宙航行 基礎(chǔ)訓(xùn)練（含解析）

2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)萬有引力與宇宙航行

學(xué)校:姓名:班級:考號：

一、單選題（本大題共5小題）

1.2024年5月8日，“嫦娥六號”月球探測器成功實(shí)施近月制動，順利進(jìn)入繞

月橢圓軌道。如圖所示，位置/距離月球最近，位置。距離月球最遠(yuǎn)?！版隙鹆?/p>

號”（）

B

。月球

A.在。點(diǎn)的速度最大B.從/點(diǎn)到6點(diǎn)做加速運(yùn)動

C.在/點(diǎn)的加速度最大D.從6點(diǎn)到。點(diǎn)加速度方向沿軌跡的

切線方向

2.“天問一號”于2020年7月23日成功發(fā)射，經(jīng)過多次變軌，于2021年5月

15日成功著陸火星，著陸后“祝融號”火星車成功傳回遙測信號。己知“天問

一號”在距火星表面高度為。的圓形軌道上運(yùn)行的周期為T,火星的半徑為R,

引力常量為G,忽略火星自轉(zhuǎn)的影響，則以下說法正確的是（）

A.“天問一號”在地球上的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

B.“天問一號”在著陸火星的過程中，引力勢能增大，動能減少，機(jī)械能守

恒

C.火星的平均密度為券

D.火星的第一宇宙速度為四H瞅

TVR

3.2024年4月25日，搭載神舟十八號載人飛船的長征二號運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星

發(fā)射中心圓滿的完成了發(fā)射，與“天和”核心艙成功對接。飛船變軌前繞地穩(wěn)定

運(yùn)行在圓形軌道I上，橢圓軌道II為飛船的轉(zhuǎn)移軌道，核心艙繞地沿逆時針方向

運(yùn)行在圓形軌道III上，軌道I和H、II和III分別相切于48兩點(diǎn)，則神舟十八

號（）

A.在I軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的速度可能大于7.9km/s

B.在II軌道上由4向6運(yùn)動時，速度減小，機(jī)械能減小

C.在II軌道上經(jīng)過4點(diǎn)的速度大于在I軌道上經(jīng)過4點(diǎn)的速度

D.應(yīng)先變軌到m軌道，然后再通過加速完成與“天和”核心艙的對接

4.這次考試，是同學(xué)們進(jìn)入高中物理大門后的第一次考試，希望同學(xué)們盡情展

示自己的才情。通過初中物理的學(xué)習(xí)，通過跨過高中物理大門時研讀那“激動人

心的萬千體驗(yàn)”，相信你們一定明白“世界是由物質(zhì)組成的，物質(zhì)是不斷運(yùn)動變

化著的，物質(zhì)運(yùn)動變化是有規(guī)律的，規(guī)律是可以被人們認(rèn)識的?！边@一物理學(xué)的

基本觀念，物理學(xué)正是探索和認(rèn)識物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。期待同學(xué)們通過物理的

繼續(xù)學(xué)習(xí)，成為具有深厚人文積淀和廣博科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)代中國人。以下與物理學(xué)

有關(guān)的說法，不正確的是（）

A.觀察、實(shí)驗(yàn)及科學(xué)推理，是物理學(xué)的基本方法

B.物理規(guī)律可運(yùn)用函數(shù)關(guān)系表示，也可運(yùn)用圖像表示

C.牛頓通過幾條簡單的定律，說明了地面上物體的運(yùn)動與宇宙空間中天體的

運(yùn)動遵循相同的規(guī)律

D.物理學(xué)的研究中，不會運(yùn)用數(shù)學(xué)中的“統(tǒng)計”、“概率”等方法或思想

5.如圖所示，一顆衛(wèi)星繞地球做橢圓運(yùn)動，運(yùn)動周期為T,圖中虛線為衛(wèi)星的運(yùn)

行軌跡，4、B、C、〃是軌跡上的四個位置，其中/距離地球最近，。距離地球最

遠(yuǎn)。方和〃點(diǎn)是弧線4%和4%的中點(diǎn)，下列說法正確的是（）

---------

，/二B

/ft地球

星

A.衛(wèi)星在C點(diǎn)的速度最大、加速度最小

B.衛(wèi)星在C點(diǎn)的引力勢能最大、機(jī)械能最小

C.衛(wèi)星從/經(jīng)〃到，點(diǎn)的運(yùn)動時間為工

2

D.衛(wèi)星從6經(jīng)/到，點(diǎn)的運(yùn)動時間為工

2

二、多選題（本大題共3小題）

6.如圖所示，有A、B兩顆行星繞同一恒星。做圓周運(yùn)動，運(yùn)行方向相反。A行

星的周期為北，B行星的周期為"，在某一時刻兩行星相距最近，則（）

A.經(jīng)過時間”,兩行星將再次相距最近

TB+TA

/A"

B經(jīng)過時間t=,兩行星將再次相距最近

TB-TA

經(jīng)過時間公（…）兩行星相距最遠(yuǎn)

c.2（1+，）77=1,3,5,

D經(jīng)過時間公（…）兩行星相距最遠(yuǎn)

2（”-4）72=1,3,5,

7.假設(shè)“天問一號”火星探測器在著陸火星前,‘天問一號"距火星表面高度

為h,繞火星做周期為7的勻速圓周運(yùn)動，已知火星半徑為R,引力常量為G,

下列說法正確的是（）

A.“天問一號”做圓周運(yùn)動的角速度大小為2學(xué)7r

B.“天問一號”做圓周運(yùn)動的線速度大小為2萬（R+，

T

C.火星表面重力加速度為等

D.火星的質(zhì)量為物萃

GT2

8.天舟七號貨運(yùn)飛船將采用3小時快速交會對接方式與天和核心艙實(shí)現(xiàn)地球外

400公里高度對接，由于北斗衛(wèi)星的精準(zhǔn)定位，將遠(yuǎn)距離導(dǎo)引過程由多圈次壓縮

為一圈左右，從而實(shí)現(xiàn)快速對接。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)沿霍曼橢圓軌道為最省錢軌道，如

圖所示，天舟七號從近地點(diǎn)運(yùn)動到遠(yuǎn)地點(diǎn)后再與天和核心艙對接，已知天和核心

艙的軌道半徑是天舟七號在近地圓軌道I半徑的〃倍；天和核心艙在軌道II上的

運(yùn)動周期為"，地球半徑為A,地球表面重力加速度為g。下面說法正確的是

（）

A.天舟七號通過加速從近地圓軌道I進(jìn)入霍曼軌道

B.天舟七號在軌道II上通過加速可實(shí)現(xiàn)與天和核心艙對接

C.天和核心艙軌道離地面的高度為J鄴組一R

V4兀2

D.若天舟七號從軌道I進(jìn)入圓軌道n在霍曼軌道上恰好運(yùn)動半周，其運(yùn)動時

間為外于70

三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共1小題）

9.(1)卡文迪許通過實(shí)驗(yàn)研究得出萬有引力恒量的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖是

圖;庫侖通過實(shí)驗(yàn)研究得出電荷之間相互作用力規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

是圖_________

旋鈕

懸絲

固

定金

屬

球

/懸

吊

/在

的

絲

1上

棒

，

，

動

活

金

屬

球

屬

金

平

棒

端

衡

玻璃容器刻度

(b)

(2)卡文迪許利用如圖所示的扭秤實(shí)驗(yàn)裝置測量了引力常量2為了測量石英

絲極微的扭轉(zhuǎn)角，該實(shí)驗(yàn)裝置中采取使“微小量放大”的主要措施是。

A.增大T形架橫梁的長度

B.利用平面鏡對光線的反射

C.增大刻度尺與平面鏡的距離

四、解答題(本大題共3小題)

10.中國探月工程(“嫦娥工程”)分為“繞”“落”“回”3個階段，嫦娥五

號月球探測器已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)采樣返回，不久的將來中國宇航員將登上月球。已知

引力常量為G。

(1)若探測器在靠近月球表面的圓形軌道無動力飛行，測得其環(huán)繞周期為T,

忽略探測器到月面的高度，求月球的密度。

(2)忽略其他星球的影響，將地球和月球稱為雙星，他們受到彼此的萬有引力

作用，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)。做周期相同的勻速圓周運(yùn)動，如圖所示。已

知地球和月球中心之間的距離為3地球質(zhì)量〃，月球質(zhì)量〃，求月球的運(yùn)動周

期為小

11.2023年，中國航天成功發(fā)射近七十次，其中某一衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)

動，已知地球的半徑為凡已知該衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為7,距地球表面的高

度為R,引力常量為G。求：

(1)地球的質(zhì)量M-,

(2)地球的密度夕。

12.改編自劉慈欣科幻小說的電影一一《流浪地球2》中，電影中的太空電梯非

常吸引人。如圖甲所示。太空電梯的原理并不復(fù)雜，與生活中的普通電梯十分相

似。只需在地球同步軌道上建造一個空間站，并用某種足夠長也足夠結(jié)實(shí)的“繩

索”將其與地面相連，當(dāng)空間站圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時，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，這樣不需要依靠火箭、飛船這

類復(fù)雜航天工具?，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)。圖中同步空間站與地球同步衛(wèi)星處在同一個運(yùn)行軌道，距離地面的高度為

%。配重空間站比同步空間站更高，P是纜繩上的一個平臺，距離地面高度為

為。已知地球的半徑大小為A,地球自轉(zhuǎn)周期為7,引力常量為2求：

(1)求地球質(zhì)量的表達(dá)式。

(2)平臺P跟隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的大小。

(3)若綁定同步空間站與配重空間站的纜繩均斷裂，同步空間站將做―

(填圓周運(yùn)動/離心運(yùn)動/近心運(yùn)動)，配重空間站將做______(填圓周運(yùn)動/離

心運(yùn)動/近心運(yùn)動)。若此后配重空間站開始調(diào)整速度，最終以速度■在更高的

軌道環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動，求：

此時配重空間站距離地面的高度H的表達(dá)式。

一地步衛(wèi)星、、、

「二、超級纜繩.、、、、、'、配重空間站

——A/、、口

參考答案

I.【答案】C

【詳解】A.位置C距離月球最遠(yuǎn)，因此勢能最大，根據(jù)機(jī)械能守恒，探測器動

能最小，速度最小，A錯誤；

B.從4點(diǎn)到5點(diǎn)，勢能增大，動能減小，做減速運(yùn)動，B錯誤；

Mm

C.根據(jù)萬有引力提供向心力G器=ma,則在4點(diǎn)的距離最近，加速度最大，C

正確；

D.從夕點(diǎn)到C點(diǎn)加速度方向都指向月球，D錯誤；選C。

2.【答案】D

【詳解】A.由于“天問一號”飛到火星位置時，已經(jīng)脫離地球的束縛，但沒有

脫離太陽的束縛，因此在地球上的發(fā)射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之

間，A錯誤；

B.“天問一號”在著陸火星的過程中，火星引力做正功，因此引力勢能減少,

動能增加，機(jī)械能守恒，B錯誤；

GMm47r4

C.由于^^二根才依+力①，而萬《o夕，可得火星的密度

(?+/?)-1"3

3兀（R+協(xié)3

P=c錯誤;

GT2R3

D.根據(jù)嗎=m匕②，①②聯(lián)立解得火星的第一宇宙速度y=

R2RTNR

D正確。選D。

3.【答案】C

【詳解】A.根據(jù)=解得v=\甲,近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度等于第一宇

rrVr

宙速度7.9km/s,圓形軌道I的軌道半徑大于地球半徑，則神舟十八號在I軌道

上穩(wěn)定運(yùn)行的速度小于7.9km/s,A錯誤；

B.神舟十八號在II軌道上由4向6運(yùn)動時，只有萬有引力做負(fù)功，則速度減

小，機(jī)械能不變，B錯誤；

C.II軌道相對于I軌道是高軌道，由高軌道到低軌道，需要在切點(diǎn)位置減速，

可知。在H軌道上經(jīng)過4點(diǎn)的速度大于在I軌道上經(jīng)過A點(diǎn)的速度，C正確；

D.神舟十八號應(yīng)先變軌到n軌道，然后再通過加速完成與“天和”核心艙的對

接，D錯誤。選C。

4.【答案】D

【詳解】A.觀察、實(shí)驗(yàn)及科學(xué)推理，是物理學(xué)的基本方法，A正確；

B.物理規(guī)律可運(yùn)用函數(shù)關(guān)系表示，也可運(yùn)用圖像表示，B正確；

C.牛頓通過幾條簡單的定律，說明了地面上物體的運(yùn)動與宇宙空間中天體的運(yùn)

動遵循相同的規(guī)律，C正確；

D.物理學(xué)的研究中，同樣會運(yùn)用數(shù)學(xué)中的“統(tǒng)計”、“概率”等方法或思想，D

錯誤。選D。

5.【答案】C

【詳解】A.由圖可知/是近地點(diǎn)，C點(diǎn)是遠(yuǎn)地點(diǎn)，在A的速度最大，在。的速度

最小，根據(jù)牛頓第二定律與萬有引力定律有生旦=胸，可知在/點(diǎn)的加速度最

r

大，在C點(diǎn)的加速度最小，A錯誤；

B.衛(wèi)星從4到。過程中，引力做負(fù)功，引力勢能增大，即C點(diǎn)引力勢能最大，

由于只有引力做功，則機(jī)械能守恒，B錯誤；

C.衛(wèi)星從/經(jīng)6到，的速度一直減小，從/經(jīng)，到。的速度也一直減小，兩種

情況下路程一樣，根據(jù)對稱性規(guī)律可知，衛(wèi)星從/經(jīng)，到c點(diǎn)的運(yùn)動時間為

2

C正確；

D.衛(wèi)星從6經(jīng)/到。的速度一直大于從6經(jīng)，到〃的速度，兩種情況下的路程

一樣，所以可知衛(wèi)星從6經(jīng)/到〃點(diǎn)的運(yùn)動時間小于g,D錯誤。選C。

6.【答案】AC

【詳解】AB.當(dāng)A、B再次相距最近時，即A、B轉(zhuǎn)過的角度之和為2萬，即

In2"TT

一十一=21，解得”下、?》，A正確，B錯誤;

IB十iA

777977、

CD.經(jīng)過時間乙A、B相距最遠(yuǎn)，則有t=nji(〃=1,3,5,…)，解

得，=2(7+T)(〃=1，3,5,…),C正確，D錯誤。選AC。

7.【答案】AB

【詳解】AB.“天問一號”做圓周運(yùn)動的角速度大小為0=干，“天問一號”做

圓周運(yùn)動的線速度大小為v=o(R+/z)=二華也，AB正確;

D.根據(jù)萬有引力提供向心力可得看GM不m7=機(jī)4條42(R+/0,可得火星的質(zhì)量為

(/v+n)1

M=4/(W,口錯誤；

GT2

C.根據(jù)物體在火星表面受到的萬有引力等于重力，可得竿=感,解得火星表

面重力加速度為8=空="生史，C錯誤。選AB。

R-R2T2

8.【答案】ACD

【詳解】A.從近地圓軌道通過加速離心才能到達(dá)橢圓軌道，A正確;

B.天舟七號在軌道II上加速后將做離心運(yùn)動，向著更高的軌道運(yùn)動，即同軌道

上無法實(shí)現(xiàn)對接，B錯誤;

GMm4兀2又攀=g、h=r-R,解得

C.萬有引力等于向心力，有——--=m一丁丁

修喑一R,C正確；

D.根據(jù)題意可知，天舟七號在霍曼軌道運(yùn)動時間為橢圓軌道運(yùn)動周期的一半,

（〃廠+廠了

根據(jù)開普勒第三定律有T二變

4D正確。選

⑵）858V/

ACD?

9.【答案】a；b；BC/CB

【詳解】（1）[1]卡文迪許通過圖a扭秤實(shí)驗(yàn)裝置測得萬有引力常量；

[2]庫侖通過圖b實(shí)驗(yàn)裝置研究得出電荷之間相互作用力規(guī)律。

（2）[3]A.增大T形架橫梁的長度，對測量石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角沒有作用，A

錯誤；

BC.為了測量石英絲極微小的扭轉(zhuǎn)角，該實(shí)驗(yàn)裝置中采取使“微小量放大”。利

用平面鏡對光線的反射，來體現(xiàn)微小形變的。當(dāng)增大刻度尺與平面鏡的距離時，

轉(zhuǎn)動的角度更明顯，BC正確。選BC。

1。.【答案】⑴"善⑵『扁焉

【詳解】（1）探測器在靠近月球表面的圓形軌道無動力飛行，則有

“一MM二

~Mm4%~八?P=-=----HK/曰3兀

G至='“亍人又Vd乃&，斛倚。=守

（2）設(shè)地球和月球運(yùn)動的半徑分別為公2，則可+4=工，根據(jù)萬有引力提供向

、..-Mmx,4TC2-Mm4TI2?4W

心力，有G-^-=M^■可，G-^-二機(jī)亍■馬，聯(lián)乂，解Z得C3”=

G（M+m）

11.【答案】（1）葭；⑵。=券

32萬

【詳解】（1）根據(jù)G湍Mm=加方47r2-2r，解得地球的質(zhì)量川=

GT2

M_24萬

（2）地球的密度4乃.=布7

3萬

12.【答案】（1）“=4/（祟丫；（2）1^（R+生）；（3）圓周運(yùn)動，離心運(yùn)

4兀2（R+"j

動，-R

【詳解】(1)地球同步衛(wèi)星得繞行周期為7,由萬有引力提供向心力得

一

「Mm2兀iu)”=

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

(R+4)T

(2)P跟隨地球自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)角速度與地球同步衛(wèi)星的繞行角速度相同，即

。=學(xué)27r，由圓周運(yùn)動知識可知平臺P跟