2018-2022高考物理真題按知識點分類匯編7-萬有引力與航天（含解析）

五年2018-2022高考物理真題按知識點分類匯編7-萬有引力

與航天（含解析）

一、單選題

1.（2022?全國?統(tǒng)考高考真題）2022年3月，中國航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離

地球表面約4（X）km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

漂浮，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動所需向心力的大小

2.（2022?浙江?統(tǒng)考高考真題）“天問一號”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點沿地火

轉(zhuǎn)移軌道到。點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則天間一號（）

A.發(fā)射速度介于7.9km/s與11.2km/s之間

B.從尸點轉(zhuǎn)移到Q點的時間小于6個月

C.在環(huán)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小

D.在地火轉(zhuǎn)移軌道運動時的速度均大于地球繞太陽的速度

3.（2022?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)試驗衛(wèi)星。如圖

所示，該衛(wèi)星圍繞地球的運動視為勻速圓周運動，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A點正上方，恰好繞地球運行〃圈。已知地

球半徑為地軸R,自轉(zhuǎn)周期為7,地球表面重力加速度為g,貝『'羲和號"衛(wèi)星軌道距地

面高度為（）

地軸;

--1---

4.（2022?廣東?高考真題）“祝融號”火星車需要“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。

火星和地球繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運動。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

5.（2022?浙江?高考真題）神舟十三號飛船采用“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行

D.返回艙穿越大氣層返回地面過程中，機械能守恒

6.（2022?湖北?統(tǒng)考高考真題）2022年5月，我國成功完成了天舟四號貨運飛船與空間

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

7.（2022?浙江?高考真題）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置。拉到A后釋放,

小球在。點附近來回振動；圖乙中被細繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點來回擺

動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進行同樣操作，下列說法正確的是

)

試卷第2頁，共18頁

O,.A

甲乙

A.甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止

B.甲圖中的小球仍將來回振動

C.乙圖中的小球仍將來回擺動

D.乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運動

8.（2022?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米望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆繞恒星HD173416運動的系外行星HD173416b,2019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（）

A.2&B.2C.0口.寧

9.（2021.全國.高考真題）科學(xué)家對銀河系中心附近的恒星S2進行了多年的持續(xù)觀測，

給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認為S2的運動軌跡是半長軸約為

1（XX）AU（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

項研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎。若認為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“，可以推測出該黑洞質(zhì)量約為（）

1994

*^1995

/、1996

/\1997

/\?1998

'?1999

42000

黑洞Zooi

vv

2002

A.4X104MB.4X106MC.4X10SMD.4X10'°M

10.（2021?全國?高考真題）2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務(wù)的“天問一號”探測器在

成功實施三次近火制動后，進入運行周期約為ISxlCs的橢圓形停泊軌道，軌道與火星

表面的最近距離約為2.8xl（）5m。已知火星半徑約為3.4xl（）6m,火星表面處自由落體的

加速度大小約為3.7m/s2,貝上天間一號”的停泊軌道與火星表面的最遠距離約為（）

A.6x105mB.6x106mC.6x107mD.6x108m

11.（2021?天津?高考真題）2021年5月150,天問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

功發(fā)射后，順利被火星捕獲，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1運行，之后進入稱為火星停泊軌道的橢圓軌道n運行，如圖所示，兩軌道

相切于近火點p,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運行周期比在n時短

c.從軌道I進入n在p處要加速D.沿軌道I向尸飛近時速度增大

12.（2021.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，等效總電阻為心導(dǎo)

體繩所受的安培力克服大小為了的環(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)體繩長為地球半徑為凡質(zhì)量為M,軌道處磁感應(yīng)強度

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

遠地子衛(wèi)星

電池￥

X5

電流”

速度

導(dǎo)體繩

近地子衛(wèi)星匚二|

13.（2021?浙江?高考真題）嫦娥五號探測器是我國首個實施月面采樣返回的航天器，由

試卷第4頁，共18頁

軌道器、返回器、著陸器和上升器等多個部分組成。為等待月面采集的樣品，軌道器與

返回器的組合體環(huán)月做圓周運動。已知引力常量G=6.67xlO-UN?m2/kg2地球質(zhì)量

?i=6.0xl024kg,月球質(zhì)量〃?2=7.3xl（）22kg,月地距離〃=3.8xl05km,月球半徑，2=L7xl03km。

當(dāng)軌道器與返回器的組合體在月球表面上方約200km處做環(huán)月勻速圓周運動時，其環(huán)

繞速度約為（）

34

A.16m/sB.l.lxl02mzsC.1.6xl0m/sD.1.4xl0m/s

14.（2021?浙江?高考真題）空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行，因氣體阻力的影響，

軌道高度會發(fā)生變化?？臻g站安裝有發(fā)動機，可對軌道進行修正。圖中給出了國際空間

站在2020.02-2020.08期間離地高度隨時間變化的曲線，則空間站（）

八〃/km

421-?

420-N

419^JD

4181■-1_1_1--1__L-=3---?

2345678〃月

A.繞地運行速度約為2.0km/s

B.繞地運行速度約為&0km/s

C.在4月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒

D.在5月份繞行的任意兩小時內(nèi)機械能可視為守恒

15.（2021?北京?高考真題）2021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現(xiàn)“繞、落、巡”三項任務(wù)的國家?！疤靻栆惶枴痹诨鹦?/p>

停泊軌道運行時，近火點距離火星表面2.8x102km、遠火點距離火星表面5.9x105km,

則“天問一號”（）

A.在近火點的加速度比遠火點的小B.在近火點的運行速度比遠火點的小

C.在近火點的機械能比遠火點的小D.在近火點通過減速可實現(xiàn)繞火星做圓

周運動

16.（2021?廣東?高考真題）2021年4月，我國自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成功發(fā)射

并入軌運行，若核心艙繞地球的運行可視為勻速圓周運動，已知引力常量，由下列物理

量能計算出地球質(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

17.（2021.湖北.高考真題）2021年5月，天間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。火星與地球每隔約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動的向心加速度大小之比

18.（2021?海南?高考真題）2021年4月29日，我國在海南文昌用長征五號B運載火箭

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

19.（2021?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

的停泊軌道繞火星飛行，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（）

20.（2021?山東?高考真題）從“玉兔”登月至獷祝融“探火，我國星際探測事業(yè)實現(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”都會經(jīng)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（）

試卷第6頁，共18頁

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

21.（2021?江蘇?高考真題）我國航天人發(fā)揚"兩彈一星''精神砥礪前行，從“東方紅一號”

到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡。“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。該衛(wèi)星繞地

球做圓周運動，運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。

該衛(wèi)星（）

A.運動速度大于第一宇宙速度

B.運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

22.（2020?海南?高考真題）2020年5月5日，長征五號B運載火箭在中國文昌航天發(fā)

射場成功首飛，將新一代載人飛船試驗船送入太空，若試驗船繞地球做勻速圓周運動，

周期為T,離地高度為〃，已知地球半徑為R,萬有引力常量為G,則（）

A.試驗船的運行速度為年

B.地球的第一宇宙速度為年

C.地球的質(zhì)量為2萬（2+〃）3

GT2

D.地球表面的重力加速度為4%2（R+尤

RT2

23.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的上，半徑約為地球半徑的;,

10/

則同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為（）

A.0.2B.0.4C.2.0D.2.5

24.（2020.全國?統(tǒng)考高考真題）若一均勻球形星體的密度為p,引力常量為G,則在該

星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期是（）

25.（2020?全國?統(tǒng)考高考真題）“嫦娥四號”探測器于2019年1月在月球背面成功著陸，

著陸前曾繞月球飛行，某段時間可認為繞月做勻速圓周運動，圓周半徑為月球半徑的K

倍。已知地球半徑R是月球半徑的P倍，地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的。倍，地球表面重力

加速度大小為g。貝廣嫦娥四號”繞月球做圓周運動的速率為（）

A?悟B.席C.傍D.>

26.（2020?浙江?高考真題）如圖所示，衛(wèi)星〃、b、c沿圓形軌道繞地球運行。a是極地

軌道衛(wèi)星，在地球兩極上空約1000km處運行；b是低軌道衛(wèi)星，距地球表面高度與a

相等；c是地球同步衛(wèi)星，則（）

A.“、〃的周期比c大

B.4、人的向心力一定相等

C.“、人的速度大小相等

D.a、。的向心加速度比c小

27.（2020?浙江?統(tǒng)考高考真題）火星探測任務(wù)“天問一號”的標識如圖所示。若火星和地

球繞太陽的運動均可視為勻速圓周運動，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑與地球公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為

3：2,則火星與地球繞太陽運動的（）

中國行星探測

Mars

A.軌道周長之比為2：3B.線速度大小之比為百

C.角速度大小之比為2&:3石D,向心加速度大小之比為9：4

28.（2020.山東.統(tǒng)考高考真題）我國將在今年擇機執(zhí)行“天問1號”火星探測任務(wù)。質(zhì)量

為〃?的著陸器在著陸火星前，會在火星表面附近經(jīng)歷一個時長為小速度由V。減速到

零的過程。已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1倍，半徑約為地球的0.5倍，地球表面的重

力加速度大小為g,忽略火星大氣阻力。若該減速過程可視為一個豎直向下的勻減速直

線運動，此過程中著陸器受到的制動力大小約為（）

A.m（o.4g-B.?0.4g+C.m（0.2g-"D.

29.（2020.北京?統(tǒng)考高考真題）我國首次火星探測任務(wù)被命名為“天問一號”。己知火星

質(zhì)量約為地球質(zhì)量的10%,半徑約為地球半徑的50%,下列說法正確的是（）

A.火星探測器的發(fā)射速度應(yīng)大于地球的第二宇宙速度

試卷第8頁，共18頁

B.火星探測器的發(fā)射速度應(yīng)介于地球的第一和第二宇宙速度之間

C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度

D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

30.（2020.天津.統(tǒng)考高考真題）北斗問天，國之夙愿。我國北斗三號系統(tǒng)的收官之星是

地球靜止軌道衛(wèi)星，其軌道半徑約為地球半徑的7倍。與近地軌道衛(wèi)星相比，地球靜止

軌道衛(wèi)星（）

A.周期大B.線速度大C.角速度大D.加速度大

31.（2019?江蘇?高考真題）1970年成功發(fā)射的“東方紅一號”是我國第一顆人造地球衛(wèi)星,

該衛(wèi)星至今仍沿橢圓軌道繞地球運動，如圖所示，設(shè)衛(wèi)星在近地點、遠地點的速度分別

為vi、V2,近地點到地心的距離為〃地球質(zhì)量為引力常量為G。則（）

32.（2019?全國?高考真題）金星、地球和火星繞太陽的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運動，它

們的向心加速度大小分別為a金、a&a火,它們沿軌道運行的速率分別為v金、v趟、v

火.已知它們的軌道半徑R金■/?火，由此可以判定

A.aQa施＞a火B(yǎng).aQa械＞a金

C.vQv金D.vQv金

33.（2019?浙江?高考真題）20世紀人類最偉大的創(chuàng)舉之一是開拓了太空的全新領(lǐng)域.現(xiàn)

有一艘遠離星球在太空中直線飛行的宇宙飛船，為了測量自身質(zhì)量，啟動推進器，測出

飛船在短時間4內(nèi)速度的改變?yōu)?v,和飛船受到的推力產(chǎn)（其它星球?qū)λ囊珊?/p>

略）.飛船在某次航行中，當(dāng)它飛近一個孤立的星球時，飛船能以速度當(dāng)在離星球的

較高軌道上繞星球做周期為T的勻速圓周運動.已知星球的半徑為R,引力常量用G表

示.則宇宙飛船和星球的質(zhì)量分別是（）

23

AFAvVRnFAvVT

△tGZ2;rG

23

cFArVRhF\tVT

AvGAv2兀G

34.（2018?全國?高考真題）為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P,其軌道

半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍.P與Q

的周期之比約為（）

A.2:1B.4:1C.8:1D.16:1

35.（2018?浙江?高考真題）土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”（如圖），每16天繞土星一周，其

公轉(zhuǎn)軌道半徑約為1.2x106kl已知引力常量G=6.67x10"NS/kg、則土星的質(zhì)量

約為（）

A.5xl017kgB.5xl026kg

C.7xl033kgD.4xl036kg

36.（2019?海南?高考真題）2019年5月，我國第45顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功.已知該衛(wèi)星

軌道距地面的高度約為36000km,是“天宮二號''空間實驗室軌道高度的90倍左右，則

（）

A.該衛(wèi)星的速率比“天宮二號”的大

B.該衛(wèi)星的周期比“天宮二號”的大

C.該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號?”的大

D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號''的大

37.（2019?全國?高考真題）2019年1月，我國嫦娥四號探測器成功在月球背面軟著陸,

在探測器“奔向”月球的過程中，用〃表示探測器與地球表面的距離，尸表示它所受的地

球引力，能夠描F隨。變化關(guān)系的圖像是（）

A.

試卷第10頁，共18頁

Oh

38.（2018?全國?高考真題）2018年2月，我國500m口徑射電望遠鏡（天眼）發(fā)現(xiàn)毫

秒脈沖星”J0318+0253”，其自轉(zhuǎn)周期六5.19ms,假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，已

知萬有引力常量為6.67x10-"N-m2/kg2.以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為

（）

A.5xl09kg/m3B.5xlOl2kg/m3

C.5xlOl5kg/m3D.5x10'8kg/m3

39.（2019?浙江?高考真題）某顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（即衛(wèi)星相對于地

面靜止），則此衛(wèi)星的（）

A.線速度大于第一宇宙速度

B.周期小于同步衛(wèi)星的周期

C.角速度大于月球繞地球運行的角速度

D.向心加速度大于地面的重力加速度

40.（2019?浙江?高考真題）下列陳述與事實相符的是

A.牛頓測定了引力常量

B.法拉第發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場

C.安培發(fā)現(xiàn)了靜電荷間的相互作用規(guī)律

D.伽利略指出了力不是維持物體運動的原因

41.（2018?海南.高考真題）土星與太陽的距離是火星與太陽距離的6倍多.由

此信息可知（）

A.土星的質(zhì)量比火星的小

B.土星運行的速率比火星的小

C.土星運行的周期比火星的小

D.土星運行的角速度大小比火星的大

42.（2018?北京?高考真題）若想檢驗“使月球繞地球運動的力”與“使蘋果落地的力”遵循

同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗證（）

A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的士

60~

B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的士

60"

C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的，

O

D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的

6（）

43.（2019?天津?高考真題）2018年12月8日，肩負著億萬中華兒女探月飛天夢想的嫦

娥四號探測器成功發(fā)射，“實現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上

了中國足跡已知月球的質(zhì)量為"、半徑為R,探測器的質(zhì)量為5，引力常量為G,

嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為"的勻速圓周運動時.，探測器的（）

A.周期為但ZB.動能為縉

VGM2R

C.角速度為竹D.向心加速度為零

44.（2018?浙江?高考真題）如圖為人造地球衛(wèi)星軌道的示意圖，則衛(wèi)星（）

A.在“軌道運行的周期為24h

試卷第12頁，共18頁

B.在人軌道運行的速度始終不變

C.在c軌道運行的速度大小始終不變

D.在c軌道運行時受到的地球引力大小是變化的

45.（2019?北京?高考真題）2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，

該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），該衛(wèi)星（）

A.入軌后可以位于北京正上方

B.入軌后的速度大于第一宇宙速度

C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度

D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少

46.（2018.江蘇?高考真題）我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高.今年5

月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705km,之前已運行的“高分四號”軌道高度約為

36000km,它們都繞地球做圓周運動.與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號''較

小的是（）

A.周期

B.角速度

C.線速度

D.向心加速度

二、多選題

47.（2022?湖南?統(tǒng)考高考真題）如圖，火星與地球近似在同一平面內(nèi)，繞太陽沿同一方

向做勻速圓周運動，火星的軌道半徑大約是地球的1.5倍。地球上的觀測者在大多數(shù)的

時間內(nèi)觀測到火星相對于恒星背景由西向東運動，稱為順行；有時觀測到火星由東向西

運動，稱為逆行。當(dāng)火星、地球、太陽三者在同一直線上，且太陽和火星位于地球兩側(cè)

時，稱為火星沖日。忽略地球自轉(zhuǎn)，只考慮太陽對行星的引力，下列說法正確的是（）

火星

,、、

恒星背景/,/福錄

親?\\好日3

\J?

、、Z/

___

A.火星的公轉(zhuǎn)周期大約是地球的、叵倍

B.在沖日處，地球上的觀測者觀測到火星的運動為順行

C.在沖日處，地球上的觀測者觀測到火星的運動為逆行

D.在沖日處，火星相對于地球的速度最小

48.（2022?遼寧?高考真題）如圖所示，行星繞太陽的公轉(zhuǎn)可以看成勻速圓周運動。在地

圖上容易測得地球一水星連線與地球一太陽連線夾角a,地球一金星連線與地球一太陽

連線夾角尸，兩角最大值分別為%,、瓦…則（）

A.水星的公轉(zhuǎn)周期比金星的大

B.水星的公轉(zhuǎn)向心加速度比金星的大

C.水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為sin%,:sin?“

D.水星與金星的公轉(zhuǎn)線速度之比為府0:府瓦

49.（2022?重慶?高考真題）我國載人航天事業(yè)已邁入“空間站時代若中國空間站繞地

球近似做勻速圓周運動，運行周期為7,軌道半徑約為地球半徑的二倍，已知地球半徑

為R，引力常量為G,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，則（）

A.漂浮在空間站中的宇航員不受地球的引力

B.空間站繞地球運動的線速度大小約為粵

C.地球的平均密度約為善愕|

D.空間站繞地球運動的向心加速度大小約為地面重力加速度的倍

50.（2021.湖南.高考真題）2021年4月29日，中國空間站天和核心艙發(fā)射升空，準確

進入預(yù)定軌道。根據(jù)任務(wù)安排，后續(xù)將發(fā)射問天實驗艙和夢天實驗艙，計劃2022年完

成空間站在軌建造。核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地

球半徑的上。下列說法正確的是（）

16

試卷第14頁，共18頁

A.核心艙進入軌道后所受地球的萬有引力大小約為它在地面時的J倍

B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9km/s

C.核心艙在軌道上飛行的周期小于24h

D.后續(xù)加掛實驗艙后，空間站由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小

51.（2021?重慶?高考真題）2021年5月15日“祝融號”火星車成功著陸火星表面，是我

國航天事業(yè)發(fā)展中具有里程碑意義的進展。此前我國“玉兔二號”月球車首次實現(xiàn)月球背

面軟著陸，若“祝融號''的質(zhì)量是“玉兔二號''的K倍，火星的質(zhì)量是月球的N倍，火星的

半徑是月球的「倍，火星與月球均視為球體，則（）

A.火星的平均密度是月球的今倍

B.火星的第一宇宙速度是月球的廂倍

c.火星的重力加速度大小是月球表面的迎倍

P

D.火星對“祝融號’’引力的大小是月球?qū)Α坝裢枚枴Φ钠毡?/p>

52.（2021.遼寧?統(tǒng)考高考真題）2021年2月，我國首個火星探測器“天問一號”實現(xiàn)了對

火星的環(huán)繞。若已知該探測器在近火星圓軌道與在近地球圓軌道運行的速率比和周期

比，則可求出火星與地球的（）

A.半徑比B.質(zhì)量比

C.自轉(zhuǎn)角速度比D.公轉(zhuǎn)軌道半徑比

53.（2021.福建?統(tǒng)考高考真題）兩位科學(xué)家因為在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個超大質(zhì)量的致

密天體而獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎。他們對一顆靠近銀河系中心的恒星邑的位置

變化進行了持續(xù)觀測，記錄到的工的橢圓軌道如圖所示。圖中O為橢圓的一個焦點，

橢圓偏心率（離心率）約為0.87。P.Q分別為軌道的遠銀心點和近銀心點，。與。的

距離約為120AU（太陽到地球的距離為1AU）,S?的運行周期約為16年。假設(shè)區(qū)的運

動軌跡主要受銀河系中心致密天體的萬有引力影響，根據(jù)上述數(shù)據(jù)及日常的天文知識，

可以推出（）

Q

A.S?與銀河系中心致密天體的質(zhì)量之比

B.銀河系中心致密天體與太陽的質(zhì)量之比

C.S?在尸點與。點的速度大小之比

D.S?在尸點與。點的加速度大小之比

54.（2020?江蘇?統(tǒng)考高考真題）甲、乙兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量相等，均繞地球做圓周運動，

甲的軌道半徑是乙的2倍。下列應(yīng)用公式進行的推論正確的有（）

A.由丫=嫻可知，甲的速度是乙的&倍

B.由〃可知，甲的向心加速度是乙的2倍

MmI

C.由尸=Gy可知，甲的向心力是乙的工

r4

D.由最=k可知，甲的周期是乙的20倍

55.（2019?全國?高考真題）在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P

輕放在彈簧上端，P由靜止向下運動，物體的加速度。與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖

中實線所示.在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物體。完成同樣的過程，其“-x

關(guān)系如圖中虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體.已知星球M的半徑是星

B.Q的質(zhì)量是尸的3倍

C.Q下落過程中的最大動能是P的4倍

D.。下落過程中彈簧的最大壓縮量是尸的4倍

56.（2018?全國?高考真題）2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力

試卷第16頁，共18頁

波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100s時，它們相距約400km,

繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈，將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由

這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星（）

A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和

C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度

57.（2018?天津?高考真題）2018年2月2日，我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星"張衡一號”

發(fā)射升空，標志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之

一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，并已知地球的半徑和地球表面的重力加

速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以

上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的（）

A.密度B.向心力的大小C.離地高度D.線速度的大小

三、解答題

58.（2022?江蘇?高考真題）在軌空間站中物體處于完全失重狀態(tài)，對空間站的影響可忽

略，空間站上操控貨物的機械臂可簡化為兩根相連的等長輕質(zhì)臂桿，每根臂桿長為L

如題圖1所示，機械臂一端固定在空間站上的。點，另一端抓住質(zhì)量為〃，的貨物，在

機械臂的操控下，貨物先繞。點做半徑為2L、角速度為。的勻速圓周運動，運動到A

點停下，然后在機械臂操控下，貨物從A點由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)時間f到

達B點,A.8間的距離為以

（1）求貨物做勻速圓周運動時受到合力提供的向心力大小F,.:

（2）求貨物運動到B點時機械臂對其做功的瞬時功率P。

（3）在機械臂作用下，貨物、空間站和地球的位置如題圖2所示，它們在同一直線上,

貨物與空間站同步做勻速圓周運動，已知空間站軌道半徑為r,貨物與空間站中心的距

離為乩忽略空間站對貨物的引力，求貨物所受的機械臂作用力與所受的地球引力之比

K：工。

空間站,

貨物/二二里J

//貨物\\

Z

/機械臂2L-：：\

R1?地球!

4為0'、、…一J

圖1圖2

59.（2022?北京?高考真題）利用物理模型對問題進行分析，是重要的科學(xué)思維方法。

（1）某質(zhì)量為機的行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，在近日點速度為力，在遠日點速度

為V2。求從近日點到遠日點過程中太陽對行星所做的功卬；

（2）設(shè)行星與恒星的距離為r,請根據(jù)開普勒第三定律（；=k）及向心力相關(guān)知識,

證明恒星對行星的作用力尸與，?的平方成反比；

（3）宇宙中某恒星質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，單位時間內(nèi)向外輻射的能量是太陽的16倍。

設(shè)想地球“流浪”后繞此恒星公轉(zhuǎn)，且在新公轉(zhuǎn)軌道上的溫度與“流浪”前一樣。地球繞太

陽公轉(zhuǎn)的周期為刀，繞此恒星公轉(zhuǎn)的周期為T2,求才。

60.（2021?福建?統(tǒng)考高考真題）一火星探測器著陸火星之前，需經(jīng)歷動力減速、懸停避

障兩個階段。在動力減速階段，探測器速度大小由96m/s減小到0,歷時80s。在懸停

避障階段，探測器啟用最大推力為7500N的變推力發(fā)動機，在距火星表面約百米高度處

懸停，尋找著陸點。已知火星半徑約為地球半徑的火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的卡，

地球表面重力加速度大小取10面針，探測器在動力減速階段的運動視為豎直向下的勻減

速運動。求：

（1）在動力減速階段，探測器的加速度大小和下降距離；

（2）在懸停避障階段，能借助該變推力發(fā)動機實現(xiàn)懸停的探測器的最大質(zhì)量。

試卷第18頁，共18頁

參考答案：

1.C

【詳解】ABC.航天員在空間站中所受萬有引力完全提供做圓周運動的向心力，飛船對其作

用力等于零，故C正確，AB錯誤；

D.根據(jù)萬有引力公式

F?=G下

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

其隨飛船運動所需向心力的大小，故D錯誤。

故選C。

2.C

【詳解】A.因發(fā)射的衛(wèi)星要能變軌到繞太陽轉(zhuǎn)動，則發(fā)射速度要大于第二宇宙速度，即發(fā)

射速度介于11.2km/s與16.7km/s之間，故A錯誤;

B.因P點轉(zhuǎn)移到。點的轉(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P點轉(zhuǎn)移到。點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)繞火星的停泊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)繞火星的停泊軌道運行的周期比在調(diào)相軌道上小，故c正確;

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

速度，而由

GMmv2

——；—=m—

r-r

可得

GM

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點速度小于地球軌道速度，故D

錯誤;

故選Co

3.C

【詳解】地球表面的重力加速度為g,根據(jù)牛頓第二定律得

答案第1頁，共33頁

GMm

卞』

解得

GM=gR2

根據(jù)題意可知，衛(wèi)星的運行周期為

T

7'=—

n

根據(jù)牛頓第二定律，萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力，則有

GMm472

---------7=m—r-lR+h)

(R+獷T'2、7

聯(lián)立解得

八=護-R

V4n~7T~

故選C。

4.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.根據(jù)G^=相苓，?可得

T=2兀

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.根據(jù)G絲=m±可得

rr

結(jié)合C選項，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.根據(jù)刃=皆可知火星公轉(zhuǎn)的角速度小于地球公轉(zhuǎn)的角速度，故B錯誤;

D.根據(jù)6詈Mm=〃皿可得

GM

a=-r-

r

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D。

答案第2頁，共33頁

5.C

【詳解】AC.根據(jù)

-Mm

G——=m—

r-r

可得

v=

可知圓軌道距地面高度越高，環(huán)繞速度越??；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)，仍然受到地球引力作用，地球的引力提供宇航員繞地

球運動的向心力，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，機械能減小，故D錯誤。

故選C。

6.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可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,則根據(jù)角速度和周期的關(guān)系有

2%

a)=——

T

由于T回＞T.冷.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動，有

_Mm4/

G-=m^r

整理有

T=2TT

由于T同＞T組合體,知\r同＞Y組合體,且同步衛(wèi)星和組合體在天上有

則有

a同組合體

D錯誤。

答案第3頁，共33頁

故選c。

7.B

【詳解】AB.空間站中的物體處于完全失重狀態(tài)，甲圖中的小球所受的彈力不受失重的影

響，則小球仍將在彈力的作用下來回振動，A錯誤，B正確;

CD.圖乙中的小球在地面上由靜止釋放時，所受的回復(fù)力是重力的分量，而在空間站中處

于完全失重時，回復(fù)力為零，則小球由靜止釋放時，小球仍靜止不動，不會來回擺動；也不

會做勻速圓周運動，若給小球一定的初速度，則小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，C、D錯

誤。

故選B?

8.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動都是由萬有引力提供向心

力，有

—Mmv2

G——=m—

解得公轉(zhuǎn)的線速度大小為

GM

V=

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

為正，故選C。

9.B

【詳解】可以近似把S2看成勻速圓周運動，由圖可知，S2繞黑洞的周期7M6年，地球的

公轉(zhuǎn)周期7>1年，S2繞黑洞做圓周運動的半徑，與地球繞太陽做圓周運動的半徑R關(guān)系是

r=1000R

地球繞太陽的向心力由太陽對地球的引力提供，由向心力公式可知

6瞿=僦）=,成苧

解得太陽的質(zhì)量為

4兀/

M=

~GTT

同理S2繞黑洞的向心力由黑洞對它的萬有引力提供，由向心力公式可知

,,,2%、2

G―—=mra>2=mr(——)-

r2T

答案第4頁，共33頁

解得黑洞的質(zhì)量為

..4乃2,

M1=,

“GT2

綜上可得

=3.90xIO（1知

故選B。

10.C

【詳解】忽略火星自轉(zhuǎn)則

GMm與

二mg①

可知

GM=gR2

設(shè)與為1.8x105s的橢圓形停泊軌道周期相同的圓形軌道半徑為『，由萬引力提供向心力可知

GMm4/

——；-=m—―r②

r2T2

設(shè)近火點到火星中心為

&=R+4③

設(shè)遠火點到火星中心為

R2=R+d2@

由開普勒第三定律可知

K+/?23

r3_（2）⑤

7272

由以上分析可得

7

d2n6x10m

故選C。

11.D

【詳解】A.天問一號探測器在軌道n上做變速圓周運動，受力不平衡，故A錯誤；

B.根據(jù)開普勒第三定律可知，軌道I的半徑大于軌道II的半長軸，故在軌道I運行周期比

在n時長，故B錯誤；

c.天間一號探測器從軌道I進入H,做近心運動，需要的向心力要小于提供的向心力，故

答案第5頁，共33頁

要在P點點火減速，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D。

12.A

【詳解】根據(jù)

2

Mm

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

(R+”)2(R+H)

可得衛(wèi)星做圓周運動的線速度

v=