2020-2024年高考物理試題分類訓(xùn)練：萬有引力與航天

專題05萬有引力與航天

一、單選題

1.（2024?山東?統(tǒng)考高考真題）牛頓認(rèn)為物體落地是由于地球?qū)ξ矬w的吸引，這種吸

Mm

引力可能與天體間（如地球與月球）的引力具有相同的性質(zhì)、且都滿足尸8；丁。已知

地月之間的距離r大約是地球半徑的60倍，地球表面的重力加速度為鄉(xiāng)依據(jù)牛頓的

猜想，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為（)

A.30KB.30TI.￡C.120KD.120K

gg

【答案】c

【詳解】設(shè)地球半徑為兄由題知，地球表面的重力加速度為g,則有

mS=G^-

K

月球繞地球公轉(zhuǎn)有

加地四月4/

G加月亍-

r2

r=607?

聯(lián)立有

r

7=120%

g

故選Co

2.（2024?北京?統(tǒng)考高考真題）2024年10月9日，我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父

一號”成功放射，實(shí)現(xiàn)了對太陽探測的跨越式突破。“夸父一號”衛(wèi)星繞地球做勻速圓

周運(yùn)動，距地面高度約為720km,運(yùn)行一圈所用時間約為100分鐘。如圖所示，為了隨

時跟蹤和觀測太陽的活動，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，須要其軌道平

面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”，下列說法正確的是

A.“夸父一號”的運(yùn)行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為1。

B.“夸父一號”繞地球做圓周運(yùn)動的速度大于7.9km/s

C.“夸父一號”繞地球做圓周運(yùn)動的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.由題干信息，依據(jù)開普勒第三定律，可求出日地間平均距離

【答案】A

【詳解】A.因?yàn)椤翱涓敢惶枴避壍酪冀K保持要太陽光照射到，則在一年之內(nèi)轉(zhuǎn)動360。

角，即軌道平面平均每天約轉(zhuǎn)動1°,故A正確；

B.第一宇宙速度是全部繞地球做圓周運(yùn)動的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，則“夸父一號”的

速度小于7.9km/s,故B錯誤;

C.依據(jù)

可知“夸父一號”繞地球做圓周運(yùn)動的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故c錯

誤；

D.“夸父一號”繞地球轉(zhuǎn)動，地球繞太陽轉(zhuǎn)動，中心天體不同，則依據(jù)題中信息不能

求解地球與太陽的距離，故D錯誤。

故選Ao

3.（2024?北京?統(tǒng)考高考真題）在太空試驗(yàn)室中可以利用勻速圓周運(yùn)動測量小球質(zhì)量。

如圖所示，不行伸長的輕繩一端固定于。點(diǎn)，另一端系一待測小球，使其繞。做勻速圓

周運(yùn)動，用力傳感器測得繩上的拉力為“用停表測得小球轉(zhuǎn)過〃圈所用的時間為力，

用刻度尺測得。點(diǎn)到球心的距離為圓周運(yùn)動的半徑幾下列說法正確的是（）

A.圓周運(yùn)動軌道可處于隨意平面內(nèi)

B.小球的質(zhì)量為上紀(jì)

C.若誤將n-l圈記作〃圈，則所得質(zhì)量偏大

D.若測7?時未計(jì)入小球半徑，則所得質(zhì)量偏小

【答案】A

【詳解】A.空間站內(nèi)的物體都處于完全失重狀態(tài)，可知圓周運(yùn)動的軌道可處于隨意平

面內(nèi)，故A正確；

B.依據(jù)

F=mco^R

解得小球質(zhì)量

Ff

rn=----------

故B錯誤；

C.若誤將ml圈記作〃圈，則得到的質(zhì)量偏小，故C錯誤；

D.若測〃時未計(jì)入小球的半徑，則A偏小，所測質(zhì)量偏大，故D錯誤。

故選Ao

4.（2024?湖南?統(tǒng)考高考真題）依據(jù)宇宙大爆炸理論，密度較大區(qū)域的物質(zhì)在萬有引

力作用下，不斷聚集可能形成恒星。恒星最終的歸宿與其質(zhì)量有關(guān)，假如質(zhì)量為太陽質(zhì)

量的1~8倍將坍縮成白矮星，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的10~20倍將坍縮成中子星，質(zhì)量更大

的恒星將坍縮成黑洞。設(shè)恒星坍縮前后可看成質(zhì)量勻整分布的球體，質(zhì)量不變，體積縮

小，自轉(zhuǎn)變快.不考慮恒星與其它物體的相互作用.已知逃逸速度為第一宇宙速度的血

倍，中子星密度大于白矮星。依據(jù)萬有引力理論，下列說法正確的是（）

A.同一恒星表面隨意位置的重力加速度相同

B.恒星坍縮后表面兩極處的重力加速度比坍縮前的大

C.恒星坍縮前后的第一宇宙速度不變

D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度

【答案】B

【詳解】A.恒星可看成質(zhì)量勻整分布的球體，同一恒星表面隨意位置物體受到的萬有

引力供應(yīng)重力加速度和繞恒星自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的向心加速度，不同位置向心加速度可能不

同，故不同位置重力加速度的大小和方向可能不同，A錯誤；

B.恒星兩極處自轉(zhuǎn)的向心加速度為零，萬有引力全部供應(yīng)重力加速度。恒星坍縮前后

可看成質(zhì)量勻整分布的球體，質(zhì)量不變，體積縮小，由萬有引力表達(dá)式心可知,

恒星表面物體受到的萬有引力變大，依據(jù)牛頓其次定律可知恒星坍縮后表面兩極處的重

力加速度比坍縮前的大。B正確;

C.由第一宇宙速度物理意義可得

GMmv2

———=m一

R?R

整理得

恒星坍縮前后質(zhì)量不變，體積縮小，故第一宇宙速度變大，C錯誤;

D.由質(zhì)量分布勻整球體的質(zhì)量表達(dá)式加=^尺"得

3M

R=i

4年

已知逃逸速度為第一宇宙速度的血倍，則

2GM

v'=y/2v=

聯(lián)立整理得

"2=27=3

R

由題意可知中子星的質(zhì)量和密度均大于白矮星，結(jié)合上式表達(dá)式可知中子星的逃逸速度

大于白矮星的逃逸速度，D錯誤。

故選Bo

5.（2024?浙江?統(tǒng)考高考真題）木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動

的周期之比為1:2:4。木衛(wèi)三周期為7,公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的〃倍。

月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為八，則（)

n

A.木衛(wèi)一軌道半徑為3rB-木衛(wèi)二軌道半徑為y

16

3D.木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為卻

c.周期7與3之比為“5

【答案】D

【詳解】依據(jù)題意可得，木衛(wèi)3的軌道半徑為

r3=nr

AB.依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力

?Mm472

Grm^R

可得

GMT2

R=h

47r2

木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運(yùn)動的周期之比為1:2:4,可得木衛(wèi)一軌道半徑為

nr

木衛(wèi)二軌道半徑為

nr

故AB錯誤;

C.木衛(wèi)三圍繞的中心天體是木星，月球的圍繞的中心天體是地球，依據(jù)題意無法求出

周期T與％之比，故C錯誤；

D.依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，分別有

聯(lián)立可得

一與③

故D正確。

故選Do

6.（2024?遼寧?統(tǒng)考高考真題）在地球上視察，月球和太陽的角直徑（直徑對應(yīng)的張

角）近似相等，如圖所示。若月球繞地球運(yùn)動的周期為V，地球繞太陽運(yùn)動的周期為

T2,地球半徑是月球半徑的4倍，則地球與太陽的平均密度之比約為（）

眼角直徑________

一①

月球太陽

z、2z、2

…悟K腐_C.中D.平

【答案】D

【詳解】設(shè)月球繞地球運(yùn)動的軌道半徑為r?地球繞太陽運(yùn)動的軌道半徑為念，依據(jù)

Mm

G-金

T2

可得

/地一月4/

r；-二機(jī)月T2

4/

二根地丁2%

丫2

其中

ri生k?

聯(lián)立可得

。地=1

。日Z3

故選Do

7.（2024?湖北?統(tǒng)考高考真題）2024年12月8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”?；鹦呛偷厍驇缀踉谕黄矫鎯?nèi)

沿同一方向繞太陽做圓周運(yùn)動，火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3:2,如圖所示。

依據(jù)以上信息可以得出（）

A.火星與地球繞太陽運(yùn)動的周期之比約為27：8

B.當(dāng)火星與地球相距最遠(yuǎn)時，兩者的相對速度最大

C.火星與地球表面的自由落體加速度大小之比約為9：4

D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2024年12月8日之前

【答案】B

【詳解】A.火星和地球均繞太陽運(yùn)動，由于火星與地球的軌道半徑之比約為3：2,依

據(jù)開普勒第三定律有

故A錯誤；

B.火星和地球繞太陽勻速圓周運(yùn)動，速度大小均不變，當(dāng)火星與地球相距最遠(yuǎn)時，由

于兩者的速度方向相反，故此時兩者相對速度最大，故B正確；

C.在星球表面依據(jù)萬有引力定律有

廠Mm

G—r=mg

由于不知道火星和地球的質(zhì)量比，故無法得出火星和地球表面的自由落體加速度，故C

錯誤；

D.火星和地球繞太陽勻速圓周運(yùn)動，有

要發(fā)生下一次火星沖日則有

2%2%

可知下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2024年12月18日之后，故D錯誤。

故選Bo

8.（2024?山西?統(tǒng)考高考真題）2024年5月，世界現(xiàn)役運(yùn)輸實(shí)力最大的貨運(yùn)飛船天

舟六號，攜帶約5800kg的物資進(jìn)入距離地面約400km（小于地球同步衛(wèi)星與地面的距

離）的軌道，順當(dāng)對接中國空間站后近似做勻速圓周運(yùn)動。對接后，這批物資（）

A.質(zhì)量比靜止在地面上時小B.所受合力比靜止在地面上時小

C.所受地球引力比靜止在地面上時大D.做圓周運(yùn)動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)

角速度大

【答案】D

【詳解】A.物體在低速（速度遠(yuǎn)小于光速）宏觀條件下質(zhì)量保持不變，即在空間站和

地面質(zhì)量相同，故A錯誤；

BC.設(shè)空間站離地面的高度為力，這批物質(zhì)在地面上靜止合力為零，在空間站所受合力

為萬有引力即

（R+/7）2

在地面受地球引力為

因此有片＞P，故BC錯誤;

D.物體繞地球做勻速圓周運(yùn)動萬有引力供應(yīng)向心力

這批物質(zhì)在空間站內(nèi)的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，因此這批物質(zhì)的角速度大于

同步衛(wèi)星的角速度，同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，即這批物質(zhì)的角速度大

于地球自轉(zhuǎn)的角速度，故D正確。

故選D。

9.（2024?江蘇?統(tǒng)考高考真題）設(shè)想將來放射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運(yùn)動的

軌道上穩(wěn)定運(yùn)行，該軌道可視為圓軌道.該衛(wèi)星與月球相比，確定相等的是（）

A.質(zhì)量B.向心力大小

C.向心加速度大小D.受到地球的萬有引力大小

【答案】C

【詳解】依據(jù)

-Mm

CJ—2~=ma

可得

GM

a=~

因該衛(wèi)星與月球的軌道半徑相同，可知向心加速度相同；因該衛(wèi)星的質(zhì)量與月球質(zhì)量不

同，則向心力大小以及受地球的萬有引力大小均不相同。

故選Co

10.（2024?浙江?高考真題）太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓

周運(yùn)動.當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象,

稱為“行星沖日”，己知地球及各地外行星繞太陽運(yùn)動的軌道半徑如下表：

行星名稱地球火星木星土星天王星海王星

軌道半徑R/AU1.01.55.29.51930

則相鄰兩次“沖日”時間間隔約為（）

A.火星365天B.火星800天

C.天王星365天D.天王星800天

【答案】B

【詳解】依據(jù)開普勒第三定律有

解得

設(shè)相鄰兩次“沖日”時間間隔為J則

2萬=（也衛(wèi)）t

9T

解得

由表格中的數(shù)據(jù)可得

故選Bo

11.（2024?天津?高考真題）2024年3月，中國空間站“天宮課堂”再次開講，授課

期間利用了我國的中繼衛(wèi)是系統(tǒng)進(jìn)行信號傳輸，天地通信始終高效穩(wěn)定。已知空間站在

距離地面400公里左右的軌道上運(yùn)行，其運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動，中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中某衛(wèi)

星是距離地面36000公里左右的地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），則該衛(wèi)星（）

A.授課期間經(jīng)過天津正上空B.加速度大于空間站的加速度

C.運(yùn)行周期大于空間站的運(yùn)行周期D.運(yùn)行速度大于地球的第一宇宙速度

【答案】C

【詳解】A.該衛(wèi)星在地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）上，處于赤道平面上，不行能經(jīng)

過天津正上空，A錯誤；

BCD.衛(wèi)星正常運(yùn)行，由萬有引力供應(yīng)向心力

得

由于該衛(wèi)星軌道半徑大于空間站半徑，故加速度小于空間站的加速度；運(yùn)行周期大于空

間站的運(yùn)行周期；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度，則該衛(wèi)星的運(yùn)行速度小于地球

的第一宇宙速度。BD錯誤，C正確。

故選Co

12.(2024?福建?高考真題)2024年美國“星鏈”衛(wèi)星曾近距離接近我國運(yùn)行在距地

390km近圓軌道上的天宮空間站。為避開發(fā)生緊急，天宮空間站實(shí)施了發(fā)動機(jī)點(diǎn)火變軌

的緊急避碰措施。已知質(zhì)量為m的物體從距地心r處運(yùn)動到無窮遠(yuǎn)處克服地球引力所做

的功為G干，式中〃為地球質(zhì)量，G為引力常量；現(xiàn)將空間站的質(zhì)量記為，叫，變軌前

后穩(wěn)定運(yùn)行的軌道半徑分別記為小r2,如圖所示?？臻g站緊急避碰過程發(fā)動機(jī)做的功

至少為()

A.-GMm0\---\B.GM/?0---

23r2)Hr2)

C.-GMm0\---\D.2GMm0\---\

214ri)Pr2)

【答案】A

【詳解】空間站緊急避碰的過程可簡化為加速、變軌、再加速的三個階段；空間站從軌

道弓變軌到4過程，依據(jù)動能定理有

依題意可得引力做功

Mm°Mm

---------<X---0----

萬有引力供應(yīng)在圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動的向心力，由牛頓其次定律有

求得空間站在軌道上運(yùn)動的動能為

動能的變更

故選Ao

13.（2024?河北?統(tǒng)考高考真題）2008年，我國天文學(xué)家利用國家天文臺興隆觀測基

地的2.16米望遠(yuǎn)鏡，發(fā)覺了一顆繞恒星HD173416運(yùn)動的系外行星HD173416b,2024年，

該恒星和行星被國際天文學(xué)聯(lián)合會分別命名為“羲和”和“和“望舒”，天文觀測得到

恒星羲和的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，若將望舒與地球的公轉(zhuǎn)均視為勻速圓周運(yùn)動，且公

轉(zhuǎn)的軌道半徑相等。則望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值為（）

行

A.2應(yīng)B.2C.72口.學(xué)

【答案】C

【詳解】地球繞太陽公轉(zhuǎn)和行星望舒繞恒星羲和的勻速圓周運(yùn)動都是由萬有引力供應(yīng)向

心力，有

〃Mmv2

Cr——=m—

rr

解得公轉(zhuǎn)的線速度大小為

其中中心天體的質(zhì)量之比為2:1,公轉(zhuǎn)的軌道半徑相等，則望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的

比值為0,故選C。

14.（2024?湖北?統(tǒng)考高考真題）2024年5月，我國成功完成了天舟四號貨運(yùn)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(yùn)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

【答案】C

【詳解】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，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行能大于第一宇宙速度，B錯誤；

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

（D=——

T

由于T*T組合體,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，有

八Mm4萬2

下='W

整理有

T=2兀.

GM

由于T齡T組合體,則r同〉育物且同步衛(wèi)星和組合體在天上有

〃Mm

ma=G-r—

r

則有

a扃組■仔體

D錯誤。

故選Co

15.（2024?浙江?統(tǒng)考高考真題）神舟十三號飛船接受“快速返回技術(shù)”，在近地軌

道上，返回艙脫離天和核心艙，在圓軌道環(huán)繞并擇機(jī)返回地面。則（）

A.天和核心艙所處的圓軌道距地面高度越高，環(huán)繞速度越大

B.返回艙中的宇航員處于失重狀態(tài)，不受地球的引力

C.質(zhì)量不同的返回艙與天和核心艙可以在同一軌道運(yùn)行

D.返回艙穿越大氣層返回地面過程中，機(jī)械能守恒

【答案】C

【詳解】AC.依據(jù)

〃Mmv~

CJ—r-=tn——

rr

可得

GM

v=

可知圓軌道距地面高度越高，環(huán)繞速度越小；而只要環(huán)繞速度相同，返回艙和天和核心

艙可以在同一軌道運(yùn)行，與返回艙和天和核心艙的質(zhì)量無關(guān)，故A錯誤，C正確；

B.返回艙中的宇航員處于失重狀態(tài)，照舊受到地球引力作用，地球的引力供應(yīng)宇航員

繞地球運(yùn)動的向心力，故B錯誤;

D.返回艙穿越大氣層返回地面過程中，有阻力做功產(chǎn)生熱量，機(jī)械能減小，故D錯誤。

故選C。

16.（2024?廣東?高考真題）“祝融號”火星車須要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。

假設(shè)火星和地球的冬季是各自公轉(zhuǎn)周期的四分之一，且火星的冬季時長約為地球的1.88

倍?；鹦呛偷厍蚶@太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動。下列關(guān)于火星、地球公轉(zhuǎn)的說法

正確的是（）

A.火星公轉(zhuǎn)的線速度比地球的大B.火星公轉(zhuǎn)的角速度比地球的大

C.火星公轉(zhuǎn)的半徑比地球的小D.火星公轉(zhuǎn)的加速度比地球的小

【答案】D

【詳解】由題意可知，火星的公轉(zhuǎn)周期大于地球的公轉(zhuǎn)周期

C.依據(jù)G一1斤廠廠可得

T=2TC,

GM

可知火星的公轉(zhuǎn)半徑大于地球的公轉(zhuǎn)半徑，故C錯誤;

A.依據(jù)G粵=〃?匕可得

rr

結(jié)合C選項(xiàng)，可知火星的公轉(zhuǎn)線速度小于地球的公轉(zhuǎn)線速度，故A錯誤;

B.依據(jù)。=拳可知火星公轉(zhuǎn)的角速度小于地球公轉(zhuǎn)的角速度，故B錯誤;

Mm

D.依據(jù)G=ma可得

GM

可知火星公轉(zhuǎn)的加速度小于地球公轉(zhuǎn)的加速度，故D正確。

故選Do

17.（2024?山東?統(tǒng)考高考真題）“羲和號”是我國首顆太陽探測科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。

如圖所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)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/點(diǎn)正上方，恰好繞地球運(yùn)行〃圈。已

知地球半徑為地軸尼自轉(zhuǎn)周期為7,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（）

地軸；

【詳解】地球表面的重力加速度為&依據(jù)牛頓其次定律得

GMm

解得

GM=gR2

依據(jù)題意可知，衛(wèi)星的運(yùn)行周期為

T

T'=-

n

依據(jù)牛頓其次定律，萬有引力供應(yīng)衛(wèi)星運(yùn)動的向心力，則有

GMm442

二川產(chǎn)伊+人）

（7?+/z）2

聯(lián)立解得

V繇-R

故選Co

18.（2024?全國?統(tǒng)考高考真題）2024年3月，中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富

在離地球表面約400km的“天宮二號”空間站上通過天地連線，為同學(xué)們上了一堂精彩

的科學(xué)課。通過直播畫面可以看到，在近地圓軌道上飛行的“天宮二號”中，航天員可

以自由地漂移，這表明他們（）

A.所受地球引力的大小近似為零

B.所受地球引力與飛船對其作用力兩者的合力近似為零

C.所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動所需向心力的大小近似相等

D.在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運(yùn)動所需向心力的大小

【答案】C

【詳解】ABC.航天員在空間站中所受萬有引力完全供應(yīng)做圓周運(yùn)動的向心力，飛船對

其作用力等于零，故C正確，AB錯誤；

D.依據(jù)萬有引力公式

k「Mm

FH=G—

r

可知在地球表面上所受引力的大小大于在飛船所受的萬有引力大小，因此地球表面引力

大于其隨飛船運(yùn)動所需向心力的大小，故D錯誤。

故選Co

19.（2024?浙江?統(tǒng)考高考真題）“天問一號”從地球放射后，在如圖甲所示的戶點(diǎn)

沿地火轉(zhuǎn)移軌道到0點(diǎn)，再依次進(jìn)入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停岸軌道，則天間一號

A.放射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間

B.從戶點(diǎn)轉(zhuǎn)移到0點(diǎn)的時間小于6個月

C.在環(huán)繞火星的停岸軌道運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上小

D,在地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動時的速度均大于地球繞太陽的速度

【答案】C

【詳解】A.因放射的衛(wèi)星要能變軌到繞太陽轉(zhuǎn)動，則放射速度要大于其次宇宙速度，

即放射速度介于IL2km/s與16.7km/s之間，故A錯誤；

B.因戶點(diǎn)轉(zhuǎn)移到。點(diǎn)的轉(zhuǎn)移軌道的半長軸大于地球公轉(zhuǎn)軌道半徑，則其周期大于地球

公轉(zhuǎn)周期（1年共12個月），則從尸點(diǎn)轉(zhuǎn)移到0點(diǎn)的時間為軌道周期的一半時間應(yīng)大于

6個月，故B錯誤；

C.因在環(huán)繞火星的停岸軌道的半長軸小于調(diào)相軌道的半長軸，則由開普勒第三定律可

知在環(huán)繞火星的停岸軌道運(yùn)行的周期比在調(diào)相軌道上小，故C正確；

D.衛(wèi)星從。點(diǎn)變軌時，要加速增大速度，即在地火轉(zhuǎn)移軌道Q點(diǎn)的速度小于火星軌道

的速度，而由

GMmv2

——--=m——

rr

可得

可知火星軌道速度小于地球軌道速度，因此可知衛(wèi)星在Q點(diǎn)速度小于地球軌道速度，故

D錯誤；

故選Co

20.（2024?江蘇?高考真題）我國航天人發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”精神砥礪前行，從“東方

紅一號”到“北斗”不斷創(chuàng)建奇跡?！氨倍贰钡?9顆衛(wèi)星的放射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。

該衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動，運(yùn)動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道平面與地球赤道平面成

確定夾角。該衛(wèi)星（）

A.運(yùn)動速度大于第一宇宙速度

B.運(yùn)動速度小于第一宇宙速度

C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

【答案】B

【詳解】AB.第一宇宙速度是指繞地球表面做圓周運(yùn)動的速度，是環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動

的全部衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，該衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑遠(yuǎn)大于地球的半徑，可知運(yùn)行線速度小

于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯誤B正確；

CD.依據(jù)

cMm4/

下='W

可知

JGMT2

r=14萬2

因?yàn)樵撔l(wèi)星的運(yùn)動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的周

期，可知該衛(wèi)星的軌道半徑等于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星的軌道半徑，選項(xiàng)CD

錯誤。

故選Bo

21.（2024?海南?高考真題）2024年4月29日，我國在海南文昌用長征五號B運(yùn)載

火箭成功將空間站天和核心艙送入預(yù)定軌道。核心艙運(yùn)行軌道距地面的高度為400km左

右，地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近36000km。則該核心艙的（）

A.角速度比地球同步衛(wèi)星的小

B.周期比地球同步衛(wèi)星的長

C.向心加速度比地球同步衛(wèi)星的大

D.線速度比地球同步衛(wèi)星的小

【答案】C

【詳解】核心艙和地球同步衛(wèi)星都是受萬有引力供應(yīng)向心力而做勻速圓周運(yùn)動，有

而核心艙運(yùn)行軌道距地面的高度為400km左右，地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近

36000km,有磕<后，故有

0艙〉結(jié)?，七<焉,。艙>甯,%>丫同

則核心艙角速度比地球同步衛(wèi)星的大，周期比地球同步衛(wèi)星的短，向心加速度比地球同

步衛(wèi)星的大，線速度比地球同步衛(wèi)星的大，故ABD錯誤，C正確；

故選Co

22.（2024?湖北?統(tǒng)考高考真題）2024年5月，天問一號探測器軟著陸火星取得成功,

邁出了我國星際探測征程的重要一步?；鹦桥c地球公轉(zhuǎn)軌道近似為圓，兩軌道平面近似

重合，且火星與地球公轉(zhuǎn)方向相同?；鹦桥c地球每隔約26個月相距最近，地球公轉(zhuǎn)周

期為12個月。由以上條件可以近似得出（）

A.地球與火星的動能之比

B.地球與火星的自轉(zhuǎn)周期之比

C.地球表面與火星表面重力加速度大小之比

D.地球與火星繞太陽運(yùn)動的向心加速度大小之比

【答案】D

【詳解】A.設(shè)地球和火星的公轉(zhuǎn)周期分別為刀、T2,軌道半徑分別為-、n,由開普

勒第三定律可得

￡_交

可求得地球與火星的軌道半徑之比，由太陽的引力供應(yīng)向心力，則有

cMmV

Cr——=m——

rr

得

GM

v=

即地球與火星的線速度之比可以求得,但由于地球與火星的質(zhì)量關(guān)系未知，因此不能求

得地球與火星的動能之比，A錯誤;

B.則有地球和火星的角速度分別為

2%

co,=—

4

2萬

由題意知火星和地球每隔約26個月相距最近一次，又火星的軌道半徑大于地球的軌道

半徑，則

a)xt-(o2t=2萬

由以上可解得

T156

〒月

則地球與火星繞太陽的公轉(zhuǎn)周期之比

刀：方=7：13

但不能求出兩星球自轉(zhuǎn)周期之比，B錯誤;

C.由物體在地球和火星表面的重力等于各自對物體的引力，則有

廠Mm

G~^=mg

得

GM

8=~^

由于地球和火星的質(zhì)量關(guān)系以及半徑關(guān)系均未知，則兩星球表面重力加速度的關(guān)系不行

求，C錯誤;

D.地球與火星繞太陽運(yùn)動的向心加速度由太陽對地球和火星的引力產(chǎn)生，所以向心加

速度大小則有

廠Mm

G——=ma

得

GM

由于兩星球的軌道半徑之比已知，則地球與火星繞太陽運(yùn)動的向心加速度之比可以求

得，D正確。

故選Do

23.（2024?天津?高考真題）2024年5月15日，天間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

成功放射后，順當(dāng)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(yùn)行，之后進(jìn)入稱為火星停岸軌道的橢圓軌道H運(yùn)行，如圖所示，兩軌

道相切于近火點(diǎn)尸，則天間一號探測器（）

A.在軌道H上處于受力平衡狀態(tài)B.在軌道I運(yùn)行周期比在II時短

C.從軌道I進(jìn)入II在戶處要加速D.沿軌道I向尸飛近時速度增大

【答案】D

【詳解】A.天間一號探測器在軌道II上做變速圓周運(yùn)動，受力不平衡，故A錯誤；

B.依據(jù)開普勒第三定律可知，軌道I的半徑大于軌道H的半長軸，故在軌道I運(yùn)行周

期比在H時長，故B錯誤；

C.天問一號探測器從軌道I進(jìn)入II,做近心運(yùn)動，須要的向心力要小于供應(yīng)的向心力，

故要在尸點(diǎn)點(diǎn)火減速，故c錯誤；

D.在軌道I向尸飛近時，萬有引力做正功，動能增大，故速度增大，故D正確。

故選Do

24.（2024?北京?高考真題）2024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(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)的國家?！疤靻栆?/p>

號”在火星停岸軌道運(yùn)行時，近火點(diǎn)距離火星表面2.8x10?km、遠(yuǎn)火點(diǎn)距離火星表面

5.9xl05km,則''天問一號”（）

A.在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小B.在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小

C.在近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小D.在近火點(diǎn)通過減速可實(shí)現(xiàn)繞火星做圓

周運(yùn)動

【答案】D

【詳解】A.依據(jù)牛頓其次定律有

「Mm

CJ—z——ma

r

解得

GM

但不

故在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大，故A錯誤；

B.依據(jù)開普勒其次定律，可知在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大，故B錯誤；

C.“天問一號”在同一軌道，只有引力做功，則機(jī)械能守恒，故C錯誤；

D.“天問一號”在近火點(diǎn)做的是離心運(yùn)動，若要變?yōu)槔@火星的圓軌道，須要減速，故

D正確。

故選D。

25.（2024?山東?高考真題）迷你系繩衛(wèi)星在地球赤道正上方的電離層中，沿圓形軌

道繞地飛行。系繩衛(wèi)星由兩子衛(wèi)星組成，它們之間的導(dǎo)體繩沿地球半徑方向，如圖所示。

在電池和感應(yīng)電動勢的共同作用下，導(dǎo)體繩中形成指向地心的電流，等效總電阻為人

導(dǎo)體繩所受的安培力克服大小為/■的環(huán)境阻力，可使衛(wèi)星保持在原軌道上。已知衛(wèi)星離

地平均高度為〃，導(dǎo)體繩長為乙（￡?H）,地球半徑為尼質(zhì)量為弘軌道處磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小為B,方向垂直于赤道平面。忽視地球自轉(zhuǎn)的影響。據(jù)此可得，電池電動勢為（）

e

遠(yuǎn)地子衛(wèi)星

電池J—r^—

xfi

電流、,

速度

導(dǎo)體繩

近地子衛(wèi)星匚

e'

赤道平面

GM

A.BLfrB.BL

R+H+BLBL

GMBLGMBL

C.BL,------+——D.BL

R+HfrR+H一萬

【答案】A

【詳解】依據(jù)

「Mmv2

G-------二m----------

（R+H￥（R+H）

可得衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的線速度

\R+H

依據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體繩產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于上端為正極的電源，其大小為

E=BLv

因?qū)Ь€繩所受阻力f與安培力戶平衡，則安培力與速度方向相同，可知導(dǎo)線繩中的電流

方向向下，即電池電動勢大于導(dǎo)線繩切割磁感線產(chǎn)生的電動勢，可得

解得

\R+HBL

故選Ao

26.（2024?山東?高考真題）從“玉兔”登月到“祝融”探火，我國星際探測事業(yè)實(shí)

現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，

“祝融”火星車的質(zhì)量約為“玉兔”月球車的2倍。在著陸前，“祝融”和“玉兔”都

會閱歷一個由著陸平臺支撐的懸停過程。懸停時，“祝融”與“玉兔”所受陸平臺的作

用力大小之比為（）

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

【答案】B

【詳解】懸停時所受平臺的作用力等于萬有引力，依據(jù)

mM

F=G

可得

/融_<?用火'時融.6；用月嗎兔_9乂？_9

2

G兔毆,R月222

故選B。

27.（2024?浙江?高考真題）空間站在地球外層的淡薄大氣中繞行，因氣體阻力的影

響，軌道高度會發(fā)生變更。空間站安裝有發(fā)動機(jī)，可對軌道進(jìn)行修正。圖中給出了國際

空間站在期間離地高度隨時間變更的曲線，則空間站（）

A.繞地運(yùn)行速度約為2.0km/s

B.繞地運(yùn)行速度約為&Okm/s

C.在4月份繞行的隨意兩小時內(nèi)機(jī)械能可視為守恒

D.在5月份繞行的隨意兩小時內(nèi)機(jī)械能可視為守恒

【答案】D

【詳解】AB.衛(wèi)星貼近地面做勻速圓周運(yùn)動的線速度大小設(shè)為力,此速度為第一宇宙速

度，即廳7.9km/s；地球半徑約為6400km,則空間站離地高度在418km~421km之間。

由

GMmGMmmv2

R2~mg，（7?+/z）2-R+h

解得

空間站距離地面的最小高度約為A=418km<7?=6400km,則

v7.9

v2>km/s=5.58km/s

所以空間站繞地運(yùn)行速度

5.58km/s<v2<7,9km/s

故AB錯誤；

C.在4月份軌道半徑出現(xiàn)明顯的變大，則可知，機(jī)械能不守恒，故C錯誤；

D.在5月份軌道半徑基本不變，故可視為機(jī)械能守恒，故D正確。

故選Do

28.（2024?廣東?高考真題）2024年4月，我國自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成

功放射并入軌運(yùn)行，若核心艙繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動，己知引力常量，由下

列物理量能計(jì)算出地球質(zhì)量的是（）

A.核心艙的質(zhì)量和繞地半徑

B.核心艙的質(zhì)量和繞地周期

C.核心艙的繞地角速度和繞地周期

D.核心艙的繞地線速度和繞地半徑

【答案】D

【詳解】依據(jù)核心艙做圓周運(yùn)動的向心力由地球的萬有引力供應(yīng)，可得

2

-Mmv247r之

G——=m—=mcor=m——r

rrT

可得

v2r_co2r4，/

M=

G~GGT2

可知已知核心艙的質(zhì)量和繞地半徑、已知核心艙的質(zhì)量和繞地周期以及已知核心艙的角

速度和繞地周期，都不能求解地球的質(zhì)量；若已知核心艙的繞地線速度和繞地半徑可求

解地球的質(zhì)量。

故選Do

29.（2024?全國?高考真題）科學(xué)家對銀河系中心旁邊的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀

測，給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動軌跡是半長軸

約為1000AU（太陽到地球的距離為1AU）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。

這項(xiàng)探討工作獲得了2024年諾貝爾物理學(xué)獎。若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量

黑洞的引力，設(shè)太陽的質(zhì)量為四可以推想出該黑洞質(zhì)量約為（）

A.4X104MB.4X106MC.4X108MD.4xlOloM

【答案】B

【詳解】由圖可知，S2繞黑洞的周期Z16年，地球的公轉(zhuǎn)周期7>1年，S2繞黑洞做

圓周運(yùn)動的半長軸r與地球繞太陽做圓周運(yùn)動的半徑A關(guān)系是

(2=10007?

地球繞太陽的向心力由太陽對地球的引力供應(yīng)，由向心力公式可知

^Mm?,2^2

解得太陽的質(zhì)量為

4/R3

M=

依據(jù)開普勒第三定律，S2繞黑洞以半長軸4=1000/?繞橢圓運(yùn)動，等效于以r=1000R繞

黑洞做圓周運(yùn)動，而S2繞黑洞的向心力由黑洞對它的萬有引力供應(yīng)，由向心力公式可

知

「Mxm'2

解得黑洞的質(zhì)量為

4/r5

M,

GT2

綜上可得

=4X106M

故選B。

30.（2024?全國?高考真題）2024年2月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探

測器在成功實(shí)施三次近火制動后，進(jìn)入運(yùn)行周期約為L8X105s的橢圓形停岸軌道，軌

道與火星表面的最近距離約為2.8X105m。已知火星半徑約為3.4X10、，火星表面處自

由落體的加速度大小約為3.7m/s2,則“天問一號”的停岸軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離

約為（）

A.6X10mB.6X10mC.6X10mD.6X10m

【答案】C

【詳解】忽視火星自轉(zhuǎn)則

GMm小

可知

GM=gR2

設(shè)與為1.8X105s的橢圓形停岸軌道周期相同的圓形軌道半徑為「，由萬引力供應(yīng)向心

力可知

GMm4/

——=m—丁廠②

rT2

設(shè)近火點(diǎn)到火星中心為

R]=R+4③

設(shè)遠(yuǎn)火點(diǎn)到火星中心為

R>=R+d2@

由開普勒第三定律可知

（2）⑤

由以上分析可得

?6xlO7m

故選Co

31.（2024?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

沿橢圓形的停岸軌道繞火星飛行，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（）

52

A.版

【答案】D

【詳解】繞中心天體做圓周運(yùn)動，依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，可得

亞，\GMT

由于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