2023屆高考物理二輪復習：天體運動 五年（2018-2022）高考真題匯編（含答案解析）

2023屆高考物理二輪復習：天體運動

五年（2018-2022）高考真題匯編

一、單選題

1.（2023?浙江選考）太陽系各行星幾平在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動.當?shù)?/p>

球恰好運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”，

已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表：

行星名稱W木星土星天王星海王星

軌道半徑R/AU1.0L55729?51930

則相鄰兩次“沖日”時間間隔約為（）

Λ.火星365天B.火星800天C.天王星365天D.天王星800天

2.（2022?河北）2008年，我國天文學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量是太陽質量

的2倍，若將望舒與地球的公轉均視為勻速圓周運動，且公轉的軌道半徑相等。則望舒與地

球公轉速度大小的比值為（）

A.2√2B.2√2D.√τ2

3.（2022?湖北）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

4.（2022?浙江）神州十三號飛船采用“快速返回技術”，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

5.（2022?山東）“羲和號”是我國首顆太陽探測科學技術試驗衛(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

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相同方向經(jīng)過地球表面A點正上方，恰好繞地球運行n圈。已知地球半徑為地軸R,自轉周

期為T,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（）

C.(5-RD.(事

4n2π4n2π

6.（2022?廣東）“祝融號”火星車需要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。假設火星和地球

的冬季是各自公轉周期的四分之一，且火星的冬季時長約為地球的1.88倍?；鹦呛偷厍蚶@

太陽的公轉均可視為勻速圓周運動。下列關于火星、地球公轉的說法正確的是（）

A.火星公轉的線速度比地球的大B.火星公轉的角速度比地球的大

C.火星公轉的半徑比地球的小D.火星公轉的加速度比地球的小

7.（2022?全國乙卷）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

400km的“天宮二號”空間站上通過天地連線，為同學們上了一堂精彩的科學課。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（）

?.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

8.（2021?天津）2021年5月15日，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，在火屬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)過軌道調整，探測器先沿橢圓軌道I運行，之

后進入稱為火星停泊軌道的橢圓軌道II運行，如圖所示，兩軌道相切于近火點P,則天問一

號探測器（）

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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∏時短

C.從軌道I進入∏在P處要加速D.沿軌道I向P飛近時速度增大

9.（2021?湖北）2021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.火星與地球公轉軌道近似為圓，兩軌道平面近似重合，且火星與地球公

轉方向相同。火星與地球每隔約26個月相距最近，地球公轉周期為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

10.（2021?廣東）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

球質量的是（）

A.核心艙的質量和繞地半徑

B.核心艙的質量和繞地周期

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

IL（2021?全國乙卷）科學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家認為S2的運動軌跡是半長軸約為IOOOAU

（太陽到地球的距離為IAU）的橢圓，銀河系中心可能存在超大質量黑洞。這項研究工作

獲得了2020年諾貝爾物理學獎。若認為S2所受的作用力主要為該大質量黑洞的引力，設太

陽的質量為M,可以推測出該黑洞質量約為（）

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A.4×IO4MB.4×IO6MC.4×IO8MD.4×IO10M

12.（2021?全國甲卷）2021年2月，執(zhí)行我國火星探測任務的“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1.8X105s的橢圓形停泊軌道，軌道與火星表面的

最近距離約為2.8X105m。已知火星半徑約為3.4X106m,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”的停泊軌道與火星表面的最遠距離約為（）

A.6×105mB.6×106mC.6×107mD.6×108m

13.（2021?海南）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

14.（2021?河北）“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，火星質量約為地球質量的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（）

15.（2021"山東）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，它們之間的導體繩沿地球半徑方向，如圖所示。在電池和感應電動

勢的共同作用下，導體繩中形成指向地心的電流，等效總電阻為r。導體繩所受的安培力克

服大小為f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H,導體繩長

為L（L?H）,地球半徑為R,質量為M,軌道處磁感應強度大小為B,方向垂直于赤道平

面。忽略地球自轉的影響。據(jù)此可得，電池電動勢為（）

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遠地子衛(wèi)星LZJ

電池二二

電流.

速度

導體繩

近地子衛(wèi)星

赤道平面

16.（2021?山東）從“玉兔”登月到“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。已知火星質量約為月球的9倍，半徑約為月球的2倍，“祝融”火星車的質

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（）

A.9：1B.9：2C.36：1D.72：1

17.（2021?浙江）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=6.67X10-1IN?m2∕kg2地球質量m=6.OX1024kg,月球

質量m2=7.3X1022kg,月地距離rl=3.8X105km,月球半徑r2=l.7X103km0當軌道器與返

回器的組合體在月球表面上方約20Okm處做環(huán)月勻速圓周運動時?，其環(huán)繞速度約為（）

A.16m∕sB.1.l×102m∕s

C.1.6×103m∕sD.1.4×104m∕s

18.（2020?新課標In）“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，地球質量是月球質量的Q倍，地球表面重力加速度大小為g。則

“嫦娥四號”繞月球做圓周運動的速率為（）

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19.（2020?新課標H）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（）

20.（2020?新課標I）火星的質量約為地球質量的?,半徑約為地球半徑的I,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

21.（2020?天津）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（）

Λ.周期大B.線速度大C.角速度大D.加速度大

22.（2020?新高考I）我國將在今年擇機執(zhí)行“天問1號”火星探測任務。質量為m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t。、速度由vθ減速到零的過程。已

知火星的質量約為地球的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（）

Λ.m（0.4g—廣）B.m（0.4g+￡）

C.m（0.2g一~）D.m（0.2g+廣）

23.（2020?北京）我國首次火星探測任務被命名為“天問一號”。已知火星質量約為地球質

量的10%,半徑約為地球半徑的50%,下列說法正確的是（）

?.火星探測器的發(fā)射速度應大于地球的第二宇宙速度

B.火星探測器的發(fā)射速度應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

24.（2019?海南）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

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D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號”的大

25.（2019?江蘇）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，設衛(wèi)星在近地點、遠地點的速度分別為vl、v2,

近地點到地心的距離為r,地球質量為M,引力常量為G.則（）

A?v1>v2,Vi=護B.v1>v2,Vi>護

C?v1<v2.Vl=白D.v1<v2,Vi>脖

26.（2019?北京）2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導航衛(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（）

Λ.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

27.（2019?天津）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

知月球的質量為M、半徑為R,探測器的質量為m,引力常量為G,嫦娥四號探測器

圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運動時，探測器的（）

A.周期為動能為嚶

C.角速度為后D.向心加速度為需

28.（2019?全國HI卷）金星、地球和火星繞太陽的公轉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地、a火，它們沿軌道運行的速率分別為V金、V地、V火。已

知它們的軌道半徑R金<R地〈R火，由此可以判定（）

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Λ.a金＞a地＞a火B(yǎng).a火＞a地＞a金

C.V地＞v火＞v金D.V火＞v地＞v金

29.（2019?全國I［卷）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h表示探測器與地球表面的距離，F(xiàn)表示它所受的地球引力,

能夠描F隨h變化關系的圖像是（）

30.（2019?浙江）據(jù)報道，2018年12月22日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“虹

云工程技術驗證衛(wèi)星”,衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的周期約為1.8h。與月球相比,該衛(wèi)星的（）

A.角速度更小B.環(huán)繞速度更小

C.向心加速度更大D.離地球表面的高度更大

二、多選題

31.（2022?重慶）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T,軌道半徑約為地球半徑的9倍，已知地球半徑為R，引力常量

為G,忽略地球自轉的影響，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空

o1

C.地球的平均密度約為藤娉）3

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（居）2倍

32.（2022?遼寧）如圖所示，行星繞太陽的公轉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ɑ,地球一金星連線與地球一太陽連線夾角β,

兩角最大值分別為αm、Bm則（）

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水星

A.水星的公轉周期比金星的大

B.水星的公轉向心加速度比金星的大

C.水星與金星的公轉軌道半徑之比為Sina：sinβ

mm

D.水星與金星的公轉線速度之比為jsinɑm：Jsinβm

33.（2022?湖南）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L5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時，稱為火星沖日。忽略地球自

轉，只考慮太陽對行星的引力，下列說法正確的是（）

恒星背景

A.火星的公轉周期大約是地球的后倍

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

34.（2021?遼寧）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.質量比

C.自轉角速度比I）.公轉軌道半徑比

35.（2021?湖南）2021年4月29日，中國空間站天和核心艙發(fā)射升空，準確進入預定軌

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道。根據(jù)任務安排，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?o下列

16

說法正確的是（）

?.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（行）2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24∕ι

D.后續(xù)加掛實驗艙后，空間站由于質量增大，軌道半徑將變小

36.（2020?江蘇）甲、乙兩顆人造衛(wèi)星質量相等，均繞地球做圓周運動，甲的軌道半徑是

乙的2倍。下列應用公式進行的推論正確的有（）

A.由V=痼可知，甲的速度是乙的√2倍

2

B.由a=ar可知，甲的向心加速度是乙的2倍

C.由F=GmP可知，甲的向心力是乙的?

D.由可知，甲的周期是乙的2√Σ倍

三、綜合題

37.（2022?北京）利用物理模型對問題進行分析，是重要的科學思維方法。

（1）某質量為m的行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，在近日點速度為Vl,在遠日點速度為V2。

求從近日點到遠H點過程中太陽對行星所做的功W；

（2）設行星與恒星的距離為r,請根據(jù)開普勒第三定律（9=k）及向心力相關知識，證明

恒星對行星的作用力FVr的平方成反比；

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

想地球“流浪”后繞此恒星公轉，且在新公轉軌道上的溫度與“流浪”前一樣。地球繞太陽

公轉的周期為Tl,繞此恒星公轉的周期為T2,求裝。

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答案解析部分

1.【答案】B

【知識點】開普勒定律

【解析】【解答】沖日由題意可知即為地球和行星某時距離最近。相鄰兩次"沖日"時間間隔

R3R3

即為經(jīng)過多少時間行星和地球再次相距最近。由開普勒第三定律可得，Λ=-?,T星=

］地］星

表格數(shù)據(jù)可得t火≈800天,t天≈369天。

故選B,

【分析】知道半徑之比，利用開普勒第三定律即可求得行星周期之比?再次相距最近，快

的比慢的多跑了一圈即2n弧度。

2.【答案】C

【知識點】衛(wèi)星問題

【解析】【解答】萬有引力提供做圓周運動向心力。

代入題中所給數(shù)據(jù)V望：V地=√L1

故選C

【分析】萬有引力提供做圓周運動向心力。代入題中所給數(shù)據(jù)，化簡求值。

3.【答案】C

【知識點】第一、第二和第三宇宙速度；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】A.組合體在天上做勻速圓周運動只受萬有引力的作用，則組合體中的貨

物處于完全失重狀態(tài)，A錯誤；

B.第一宇宙速度為繞地球做圓周運動衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，則組合體的速度大小略小于第

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)角速度和周期的關系有

2π

T=-

ω

由于T同＞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動，有

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GMmGMm

=ma,=mω2r

整理有，ω=ω大對應r小，a大。

所以，r同＞r組合體，a同＜a組合體，D錯誤。

故選Co

【分析】對于衛(wèi)星，萬有引力提供做圓周運動的向心力。代入圓周運動相關物理量的關系式

求解。

4.【答案】C

【知識點】衛(wèi)星問題

【解析】【解答】A.根據(jù)萬有引力提供向心力答=字，可得V=揮，可知圓軌道距地

面高度越高，環(huán)繞速度越?。欢灰h(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量無關，故A錯誤。

B.返回艙中的宇航員只受到地球引力作用，地球的引力提供宇航員繞地球運動的向心力，

故B錯誤；

C.由A可知速度與質量無關，故質量不同的返回艙和核心艙可以在同一軌道上運動，故C正

確

D.返回艙穿越大氣層返回地面過程中，克服空氣阻力做功產(chǎn)生熱量，內(nèi)能增加，機械能減

小，故D錯誤。

故答案為：Co

【分析】根據(jù)衛(wèi)星圍繞地球運動時，地球與衛(wèi)星之間的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的向心

力，再由功能關系分析求解。

5.【答案】C

【知識點】萬有引力定律及其應用；萬有引力定律的應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】根據(jù)題意可知，衛(wèi)星的周期是TO=孑，在星球表面爵=mg,

設衛(wèi)星離地高度為h,萬有引力提供向心力會為=m誓(R+h),

聯(lián)立解得h=O1-r?

故選Co

【分析】首先算出衛(wèi)星的周期，對衛(wèi)星分析，萬有引力等于向心力，然后在星球表面，萬有

引力等于向心力，最后聯(lián)立兩式即可解得衛(wèi)星離地高度。

6.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用；萬有引力定律的應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】由題意可知，火星的公轉周期大于地球的公轉周期，

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根據(jù)萬有引力充當向心力得：G萼=黑mr

r2T2

得T=如思

因此可以得出火星的公轉半徑比地球的公轉半徑大，所以選項C錯誤.

再結合向心力的公式G罷=mm=r∏32r=marι,解得V=ω=

可以得出公轉半徑越大，線速度、角速度、公轉加速度都在減小。所以AB選項錯誤，D

選項正確.

故答案為：D?

【分析】根據(jù)萬有引力充當向心力規(guī)律，先利用周期關系得出半徑關系就可以得出各個參

數(shù)關系。

7.【答案】C

【知識點】萬有引力定律及其應用；萬有引力定律的應用

【解析】【解答】宇航宇受到地球的引力提供其繞地球運動的向心力，航天員處于完全失重

狀態(tài)，所以航天員可以自由漂浮，故A錯誤；

當航天員與飛船不接觸時，飛船對航天員無力的作用，故B錯誤；

航天員跟飛船一起繞著地球做勻速圓周運動,航天員所受地球引力提供其做圓周運動的向心

力，故C正確；

根據(jù)F=誓可知，在地球表面上所受引力的大小大于其隨飛船運動所需向心力的大小，故

D錯誤；

故選C。

【分析】本題主要考查萬有引力基礎問題，首先對宇航宇的運動及受力進行分析，然后根據(jù)

其做圓周運動可知其萬有引力提供向心力。

8.【答案】D

【知識點】離心運動和向心運動；開普勒定律

【解析】【解答】A.天間一號探測器在軌道團上做變速圓周運動，受力不平衡，A不符合題

意；

B.根據(jù)開普勒第三定律可知，軌道回的半徑大于軌道團的半長軸，故在軌道回運行周期比在回

時長，B不符合題意；

C.天問一號探測器從軌道回進入回，做近心運動，需要的向心力要小于提供的向心力，故要

在P點點火減速，C不符合題意；

D.在軌道13向P飛近時，萬有引力做正功，動能增大，故速度增大，D符合題意。

故答案為：Do

第13頁共27頁

【分析】根據(jù)軌道的形狀分析判斷；利用開普勒三定律得出1和2軌道上的運動時長；當合

力不足以提供向心力時星體做離心運動；力做正功，動能變大。

9.【答案】D

【知識點】線速度、角速度和周期、轉速；勻速圓周運動；向心加速度；開普勒定律

【解析】【解答】A.設地球和火星的公轉周期分別為Tl、T2,軌道半徑分別為rl.r2,

由開普勒第三定律可得4=3

r21Z

可求得地球與火星的軌道半徑之比，由太陽的引力提供向心力，則有G罷=mf

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量關系未知I,因此不能求得地

球與火星的動能之比，A不符合題意；

B.則有地球和火星的角速度分別為31=算

?1

2π

32F

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ω1t—ω2t=2π

由以上可解得=一月

則地球與火星繞太陽的公轉周期之比TllaT2=7013

但不能求出兩星球自轉周期之比，B不符合題意；

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G罌=mg

ZSGM

得g=港

由于地球和火星的質量關系以及半徑關系均未知，則兩星球表面重力加速度的關系不可求,

C不符合題意；

D.地球與火星繞太陽運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G臂—ma

得a=詈

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

符合題意。

故答案為：Do

【分析】利用開普勒第三定律得出地球和火星運動周期與軌道半徑的關系：根據(jù)萬有引力提

供向心力得出線速度的表達式，從而判斷動能關系；根據(jù)根據(jù)周期與角速度的關系以及運動

時間關系得出周期的比值；在星球表面重力等于萬有引力，從而得出重力加速度的表達式,

第14頁共27頁

從而進行比較；利用萬有引力為星體的合力，從而得出向心加速度的表達式，并求出比值。

10.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】核心艙做勻速圓周運動時，地球對核心艙的引力提供核心艙做勻速圓周運

動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得：=m—=mω2r=m^r

rzrT2

—ZBv2rω2r34π2r3

可Γ得MΛΛ=W===b

根據(jù)地球質量的表達式可知要求地球的質量需要核心艙的線速度、核心艙的軌道半徑、核心

艙的角速度(或周期)中的其中兩個因素方可以實現(xiàn)。

故答案為：D<,

【分析】利用引力提供向心力結合核心艙的線速度和半徑可以求出地球質量的大小。

IL【答案】B

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】從圖可得S2繞黑洞運行半個橢圓的時間為8年，可得S2繞黑洞的周期T=16

年，近似把S2看成勻速圓周運動，地球的公轉周期TO=I年，S2繞黑洞做圓周運動的半徑r

與地球繞太陽做圓周運動的半徑R關系是r=IOOOR

太陽對地球的引力提供地球做勻速圓周運動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：G,=

mRω2=mR(γ)2

解得太陽的質量為M=需

同理黑洞對S2的引力提供S2做勻速圓周運動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：G?=

rz

m,rω2=m,r(γ)2

解得黑洞的質量為MX=震

綜上可得MX=3.90XIO6M

故答案為：Bo

【分析】引力提供向心力可以求出太陽的質量，結合半徑和周期的比值可以求出黑洞質量的

大小。

12.【答案】C

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】當忽略火星本身自轉時，其火星對表面物體的引力形成物體的重力則爵=

mg①

可知GM=gR2

第15頁共27頁

設與為1.8x105s的橢圓形停泊軌道周期相同的圓形軌道半徑為r,由萬引力提供向心力可

知誓=∏?r②

探測器在橢圓軌道運行時，假設探測器離火星表面最近的距離為dl,離火星表面最遠的距

離為d2,則可得

近火點到火星中心為R1=R+d1(3)

遠火點到火星中心為R2=R+d2(4)

∕R1÷R2?3

由開普勒第三定律可知看=TrL⑤

7

由以上分析可得d2≈6×10m

故答案為：Ca

【分析】利用引力形成重力可以求出火星半徑的大??；再利用引力提供向心力結合周期的大

小可以求出火星在停泊軌道的半長軸大小，結合幾何關系可以求出天問一號停泊固定與火星

表面最遠的距離。

13.【答案】C

【知識點】萬有引力定律的應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】核心艙和地球同步衛(wèi)星繞著地球做勻速圓周運動，其向心力由地球對核心

艙和同步衛(wèi)星萬有引力提供，則有：=my=m(γ)2r=ma=mω2r

可得3=楞’T=2πJ≡,a=詈’V=呼

根據(jù)題目信息不難得出r艙＜r同,故有3艙＞3同，T艙＜T同，a艙＞a同，V艙＞v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，ABD不符合題意，C符合題意；

故答案為：C。

【分析】該題屬于衛(wèi)星參量比較題目，截圖只需要弄清對于繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星其

受到地球對衛(wèi)星的萬有引力提供向心力，再根據(jù)圓周運動規(guī)律求解出衛(wèi)星運動周期、向心加

速度、線速度、角速度，然后根據(jù)其隨著衛(wèi)星距離變化情況即可解答。

14.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動，其中心天體對衛(wèi)星的萬有引力提供向心

力，根據(jù)牛頓第二定律有：聘=m等R

解得：T=唇，R=唇

7GM74π2

第16頁共27頁

由于一個火星日的時長約為一個地球日，則飛船的運動周期為同步衛(wèi)星周期的2倍，且火星

質量約為地球質量的0?l倍，火星對飛船的引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得：R飛=

---------------------I4.2R3

3

3、2G×0.1Mltfa×4×———r

GM火(2T>_地GM地_3∣2

、4π2N4π2yj5同

從飛船運行的軌道半徑和同步衛(wèi)星的軌道半徑關系可得：^=3H

R同N5

故答案為：Do

【分析】利用引力提供向心力可以求出軌道半徑的表達式，結合質量和周期的比值可以求出

飛船的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星軌道半徑的比值。

15.【答案】A

【知識點】萬有引力定律及其應用；電磁感應中的動力學問題

【解析】【解答】兩個衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)引力提供向心力有：G黑?=m號

(K+H)(K+H)

根據(jù)牛頓第二定律可得衛(wèi)星的線速度為：V=愿

7R+H

導體繩切割磁感線相當于電源，已知導線速度方向及磁場的方向，根據(jù)右手定則可知，導體

繩產(chǎn)生的感應電動勢相當于上端為正極的電源，根據(jù)動生電動勢的表達式有：E,=BLv

導體繩做勻速圓周運動，其切線方向平衡，根據(jù)安培力和導線受到的阻力平衡則可得其電池

電動勢大于感應電動勢的大小，根據(jù)平衡方程有：BIL=f

再根據(jù)歐姆定律有：I=U

r

聯(lián)立可得f=B-L

r

解得E=BL篇+菖

故選Ao

【分析】利用牛頓第二定律結合向心力公式可以求出導線切割磁場的速度大小，結合動生電

動勢及平衡方程可以求出電池電動勢的大小。

16.【答案】B

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】火星車和月球車懸停的過程，懸停時所受平臺的作用力等于萬有引力，根

據(jù)平衡方程有:N=F引

再根據(jù)F引=G翳

則F祝融=GY≡

火

第17頁共27頁

F=G皿娶

R月

聯(lián)立可得—=?=-

N玉兔F玉兔2

故選Bo

【分析】當祝融和玉兔懸停時，其平臺對其的作用力等于星體的引力大小，利用平衡方程結

合引力公式可以求出作用力的比值大小。

17.【答案】C

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】根據(jù)G等=m?

-zIGm2∣6.67×10-11×7.3×1022,”"八a,

可r得aV=--=-------∑------------m∕s=1.6×103m∕s

?r7(1.7×103+200)×103,,

故答案為：Ca

【分析】利用引力提供向心力可以求出環(huán)繞速度的大小。

18.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】假設在地球表面和月球表面上分別放置質量為m和m0的兩個物體，則

M

,

在地球和月球表面處，分別有G罌=mg,=m0g

K(p)2

解得≡,=Vg

M

設嫦娥四號衛(wèi)星的質量為mi,根據(jù)萬有引力提供向心力得G?=m4

(畔)21κ∣

解得V=驍

故答案為：Do

【分析】衛(wèi)星做圓周運動，萬有引力提供向心力，結合衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)向心力公式列

方程求解衛(wèi)星的線速度即可。

19.【答案】A

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】衛(wèi)星在星體表面附近繞其做圓周運動，則喏=m^R,V=JnR3,

RzTz3

第18頁共27頁

知衛(wèi)星該星體表面附近沿圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期T=林

【分析】衛(wèi)星做圓周運動，萬有引力提供向心力，結合衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)向心力公式列

方程求解周期即可。

20.【答案】B

【知識點】萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】設物體質量為m,則在火星表面有Fi=G誓

在地球表面有F=G?

2K2

由題意知有詈=2

M210

R1-i

-

R22

故聯(lián)立以上公式可得畀黑=水；。4

故答案為：Bo

【分析】兩個物體之間的萬有引力可以利用萬有引力公式來計算，結合題目條件代入數(shù)據(jù)計

算即可。

21.【答案】A

【知識點】衛(wèi)星問題

2

【解析】【解答】衛(wèi)星有萬有引力提供向心力有=m-=mrω=m?r=ma

r2rT2

可解得V二呼

GM

GM

=3

可知半徑越大線速度，角速度，加速度都越小，周期越大；故與近地衛(wèi)星相比，地球靜止軌

道衛(wèi)星周期大，A符合題意，BCD不符合題意。

故答案為：A,

【分析】衛(wèi)星離地球遠近，線速度越大，環(huán)繞周期越短，受到的萬有引力就比較大，所以加

速度就比較大。

第19頁共27頁

22.【答案】B

【知識點】對單物體(質點)的應用；萬有引力定律及其應用

【解析】【解答】忽略星球的自轉，萬有引力等于重力G罌=mg

則也=%?》=0」XjT=O.4

?M地R工0.52

解得g火=0?4g地=04g

著陸器做勻減速直線運動，根據(jù)運動學公式可知O=VO-at0

解得a=F

tO

勻減速過程，根據(jù)牛頓第二定律得f-mg=ma

解得著陸器受到的制動力大小為f=mg+ma=m(0.4g+/)

ACD不符合題意，B符合題意。

故答案為：B?

【分析】當不考慮火星自轉，火星表面物體受到的重力等于萬有引力，結合萬有引力定律求

解表面的加速度：再結合探測器的加速度，利用牛頓第二定律求解制動力大小。

23.【答案】A

【知識點】第一、第二與第三宇宙速度

【解析】【解答】A.當發(fā)射速度大于第二宇宙速度時，探測器將脫離地球的引力在太陽系

的范圍內(nèi)運動，火星在太陽系內(nèi)，所以火星探測器的發(fā)射速度應大于第二宇宙速度，A符合

題意；

B.第二宇宙速度是探測器脫離地球的引力到太陽系中的臨界條件，當發(fā)射速度介于地球的

第一和第二宇宙速度之間時，探測器將圍繞地球運動，B不符合題意；

C.萬有引力提供向心力，則有誓=吟」

KK

解得第一宇宙速度為Vl=揮

所以火星的第一宇宙速度為V火=JlV地=9V地

所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C不符合題意；

D.萬有引力近似等于重力，則有粵=mg

解得星表面的重力加速度g火=*=晟g地=Ig地

所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，D不符合題意。

故答案為：Ao

第20頁共27頁

【分析】衛(wèi)星發(fā)射速度達到第一宇宙速度，圍繞著地球運動，發(fā)射速度達到第二宇宙速度,

會脫離地球的引力，圍繞著太陽運動，發(fā)射速度達到第三宇宙速度，會脫離太陽的引力，飛

出太陽系。

24.【答案】B

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】A、衛(wèi)星做圓周運動，萬有引力提供向心力，粵=mf,解得衛(wèi)星的線速

rzr

度為V=科，可見，當衛(wèi)星的半徑越大時，線速度就越小，所以北斗衛(wèi)星的線速度比較小，

A不符合題意；

B、線速度有周期的關系為T=嚀=2τr島，可見，軌道的半徑越大，周期越長，所以北

斗衛(wèi)星的周期大，B符合題意；

C、角速度與線速度的關系為3=：=再,可見半徑越大，加角速度越小，所以北斗衛(wèi)星

的角速度比較小，C不符合題意；

D、北斗衛(wèi)星的距離地球比較遠，受到的萬有引力比較小，故加速度比較小，D不符合題意。

故答案為：Bo

【分析】衛(wèi)星離地球遠近，線速度越大，環(huán)繞周期越短，受到的萬有引力就比較大，所以

加速度就比較大。

25.【答案】B

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】衛(wèi)星由近地點向遠地點運動，萬有引力做做負功，動能減小，速度減小。

（速度的大小也可用開普勒第二定律分析，衛(wèi)星沿橢圓軌道飛行，相等時間內(nèi)掃過的面積相

等，故在近地點面積相同時，軌跡較長，則運行速度較大）CD不符合題意。如果衛(wèi)星做圓

周運動時，Vi=秒，但衛(wèi)星沿橢圓軌道運行，故衛(wèi)星在近地點做離心運動，Vι>冷。

B符合題意，ACD不符合題意。

故答案為：B

【分析】根據(jù)萬有引力對衛(wèi)星做負功，故衛(wèi)星速度動能減小，速度減小。衛(wèi)星由近地點向遠

地點運動，做離心運動，故速度大于做勻速圓周運動時的速度。

26.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用；第一、第二與第三宇宙速度；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】A、同步衛(wèi)星繞著地球同步轉動，所以衛(wèi)星必須在赤道上面的適當高度才

可以，故不能再北京上空，A不符合題意；

第21頁共27頁

B、衛(wèi)星的最小發(fā)射速度為第一宇宙速度，最大環(huán)繞速度為第一宇宙速度，隨著衛(wèi)星軌道半

徑的增加，速度會低于第一宇宙速度，B不符合題意；

C、如果衛(wèi)星的發(fā)射速度為第二宇宙速度，則衛(wèi)星會脫離地球的束縛繞著太陽運動，C不符

合題意；

D、當衛(wèi)星從低軌道變到高軌道，高軌道的衛(wèi)星機械能更大，需要消耗燃料，故發(fā)射到近地

圓軌道所需能量較少，D符合題意。

故答案為：D

【分析】衛(wèi)星離地球遠近，線速度越大，環(huán)繞周期越短，同時動能增加，勢能減小，總的機

械能減小，結合選項分析即可。

27.【答案】A

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】衛(wèi)星衛(wèi)做圓周運動，萬有引力提供向心力：

A、*=m?,解得，V=秒，A符合題意；

B、已知衛(wèi)星的線速度為V=科，周期T=§=J需，B不符合題意；

C、已知衛(wèi)星的速度為V=J號，動能Ek=TmV2=嚶?,C不符合題意；

D、求衛(wèi)星的加速度，利用牛頓第二定律誓=ma,解得a=詈，D不符合題意。

故答案為：A

【分析】衛(wèi)星做圓周運動，萬有引力提供向心力，通過衛(wèi)星的軌道半徑，結合向心力公式求

解衛(wèi)星的周期、角速度、線速度和向心加速度即可。

28.【答案】A

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】衛(wèi)星做圓周運動，萬有引力提供向心力：

AB選項：聘=ma,對該公式化簡得到行星的加速度a=需，對于這三顆行星，GM

都是相同的，只是自身的軌道半徑不同，軌道半徑越大，向心加速度越小，所以火星的加速

度最小，金星的加速度最大，地球位于兩者之間，A選項正確，B選項錯誤；

CD選項：鬻=m1,對該等式進行化簡得到，V=便，通過該公式可以看出，衛(wèi)星

的軌道半徑越大，線速度越小，所以火星的線速度最小，金星的線速度最大，地球位于兩者

之間，CD選項錯誤。

故答案為：A

【分析】衛(wèi)星離地球遠近，線速度越大，環(huán)繞周期越短，同時動能增加，勢能減小，總的機

械能減小，結合選項分析即可。

第22頁共27頁

29.【答案】D

【知識點】萬有引力定律及其應用；衛(wèi)星問題

【解析】【解答】根據(jù)引力公式F=G-^；可以得出引力大小F隨高度h的增大而

(R+∕ι)

變小，所以C、D選項不符合題意，根據(jù)引力公式F=G3?可以得出引力F和h不是

(R+h)

一次關系所以A選項不符合題意，則只有D選項符合題意。

故答案為：D

［分析］利用引力公式結合高度變化可以判別引力的大小。

30.【答案】C

【知識點】萬有引力定律的應用

【解析】【解答】根據(jù)衛(wèi)星在太空中圍繞中心天體做圓周運動可知，萬有引力等于向心力

可知，周期越大半徑約大D錯；月球繞地球一周需要三十天，所以月球半徑大于衛(wèi)星半徑。

所以半徑大的線速度小B錯誤；因為周期T=隹,周期越大角速度越小所以A錯誤；

F向=F萬=G臂