2021-2025年高考物理真題知識點分類匯編之萬有引力與宇宙航行（一）

一,選擇題（共20小題）

1.（2025?云南）國際編號為192391的小行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為5.8年，該小行星與太陽系內(nèi)八大行

星幾乎在同?平面內(nèi)做圓周運動。規(guī)定地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑為1AU,八大行星繞太陽的公轉(zhuǎn)軌

道半徑如表所示。忽略其它行星對該小行星的引力作用，則該小行星的公轉(zhuǎn)軌道應(yīng)介于（）

行星水星金星地球火星木星土星天王星海王星

軌道半徑R/AU0.390.721.01.55.29.51930

A.金星與地球的公轉(zhuǎn)軌道之間

B.地球與火星的公轉(zhuǎn)軌道之間

C.火星與木星的公轉(zhuǎn)軌道之間

D.天王星與海王星的公轉(zhuǎn)軌道之間

2.（2025?選擇性）我國計劃于2028年前后發(fā)射“天問三號”火星探測系統(tǒng)，實現(xiàn)火星取樣返回。其軌道

器將環(huán)繞火星做勻速圓周運動，考L道半徑約3750km，軌道周期約2h。引力常量G取6.67X⑹叫飛翻1^,

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推算出火星的（）

A.質(zhì)量B.體積C.逃逸速度D.自轉(zhuǎn)周期

3.（2025?海南）載人飛船的火筋成功發(fā)射升空，載人飛船進入預(yù)定軌道后，與空間站完成自主快速交會

對接，然后繞地球做勻速圓周運動。已知空間站軌道高度低于地球同步衛(wèi)星軌道，則下面說法正確的是

（）

A.火箭加速升空失重

B.宇航員在空間站受到的萬有引力小于在地表受到萬有引刀

C.空間站繞地球做勻速圓周運動的角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度

D.空間站繞地球做勻速圓周運動的加速度小于地球同步衛(wèi)星的加速度

4.（2025?河北）隨著我國航天事業(yè)飛速發(fā)展，人們暢想研制一種核聚變能源星際飛行器。從某星球表面

發(fā)射的星際飛行器在飛行過程中只考慮該星球引力，不考慮自轉(zhuǎn)，該星球可視為質(zhì)量分布均勻的球體，

半徑為R。，表面重力加速度為g。。質(zhì)量為m的飛行器與星球中心距離為r時，引力勢能為mgoRMl-

i）（r>/?0）o要使飛行器在距星球表面高度為R。的軌道上做勻速圓周運動，則發(fā)射初速度為（）

A.B.C.D.

5.（2025?回憶版）“天都一號”通導(dǎo)技術(shù)試驗衛(wèi)星測距試驗的成功，標志著我國在深空軌道精密測量領(lǐng)域

取得了技術(shù)新突破?！疤於家惶枴痹诃h(huán)月橢圓軌道上運行時，（）

A.受月球的引力大小保持不變

B.相對月球的速度大小保持不變

C.離月球越近，其相對月球的速度越大

D.離月球越近，其所受月球的引力越小

6.（2025?重慶）“金星凌日”時，從地球上看，金星就像鑲嵌在太陽表面的小黑點。在地球上間距為d的

兩點同時觀測，測得金星在太陽表面的小黑點相距為L,如圖所示。地球和金星繞太陽的運動均視為勻

速圓周運動，太陽直徑遠小于金星的軌道半徑，則地球和金星繞太陽運動的（）

A.軌道半徑之比為三

B.周期之比為俯耳

C.線速度大小之比為隹

D.向心加速度大小之比為（4）2

L十a(chǎn)

7.（2025?甘肅）如圖，一小星球與某恒星中心距離為R時，小星球的速度大小為v,方向與兩者中心連

線垂直。恒星的質(zhì)量為M,引力常量為G。下列說法正確的是（）

小星球

R

O恒星

A.若v=J^，小星球做勻速圓周運動

B-若再VvvJ^,小星球做拋物線運動

C.若v=J^,小星球做推圓運動

D.若v>J竿，小星球可能與恒星相撞

8.（2025?湖北）甲、乙兩行星繞某恒星做圓周運動，甲的軌道半徑比乙的小。忽略兩行星之間的萬有引

力作用，下列說法正確的是（）

A.甲運動的周期比乙的小

B.甲運動的線速度比乙的小

C.甲運動的角速度比乙的小

D.甲運動的向心加速度比乙的小

9.（2025?北京）2024年6月，嫦娥六號探測器首次實現(xiàn)月球背面采樣返回I。如圖所示，探測器在圓形軌.

道1上繞月球飛行，在A點變軌后進入橢圓軌道2,B為遠月點。關(guān)于嫦娥六號探測器，下列說法正確

A.在軌道2上從A向B運動過程中動能逐漸減小

B.在軌道2上從A向B運動過程中加速度逐漸變大

C.在軌道2上機械能與在軌道1上相等

D.利用引力常量和軌道1的周期，可求出月球的質(zhì)量

10.（2025?廣東）一顆繞太陽運行的小行星，其軌道近日點和遠日點到太陽的距禽分別約為地球到太陽距

離的5倍和7倍。關(guān)于該小行星，下列說法正確的是（）

A.公轉(zhuǎn)周期約為6年

B.從遠口點到近口點所受太陽引力大小逐漸減小

C.從遠日點到近日點線速度大小逐漸減小

D.在近R點加速度大小約為地球公轉(zhuǎn)加速度的福

II.（2025?四川）某人造地球衛(wèi)星運行軌道與赤道共面，繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。該衛(wèi)星持續(xù)發(fā)射

信號，位于赤道的某觀測站接收到的信號強度隨時間變化的規(guī)律如圖所示，T為地球自轉(zhuǎn)周期。已知該

衛(wèi)星的運動可視為勻速圓周運動，地球質(zhì)量為M,萬有引力常量為G。則該衛(wèi)星軌道半徑為（）

12.（2025?湖南）我國研制的“天問二號”探測器，任務(wù)是對泮地小行星及彗星交會等進行多目標探測。

某同學(xué)提出探究方案，通過釋放衛(wèi)星繞小行星進行圓周運動，可測得小行星半徑R和質(zhì)量M。為探測

某自轉(zhuǎn)周期為To的小行星，衛(wèi)星先在其同步軌道上運行，測得距離小行星表面高度為h,接下來變軌

到小行星表面附近繞其做勻速圓周運動，測得周期為Ti。已知引力常量為G,不考慮其他天體對衛(wèi)星

23

的引力，可根據(jù)以上物理得到，嘴-。下列選項正確的是（

R=$7/1"=）

城-a?bC

A.a為Ti,b為To,c為TiB.a為Ti,b為To,c為To

C.a為To,b為Ti,c為TiD.a為To,b為Ti,C為TO

13.（2025?河南）2024年天文學(xué)家報道了他們新發(fā)現(xiàn)的一顆類地行星Gliesel2b,它繞其母恒星的運動可

12

視為勻速圓周運動。已知Gliesel2b軌道半徑約為R地距離的三，其母恒星質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的則

Gliesel2b繞其母恒星的運動周期約為（）

A.13天B.27天C.64天D.128天

14.（2025?浙江）地球和哈雷彗星繞太陽運行的軌跡如圖所示，彗星從a運行到b、從c運行到d的過程

中，與太陽連線掃過的面積分別為Si和S2,KSI>S2O彗星在近日點與太陽中心的距離約為地球公轉(zhuǎn)

軌道半徑的0.6倍，則彗星（）

A.在近日點的速度小于地球的速度

B.從b運行到c的過程中動能先增人后減小

C.從a運行到b的時間大于從c運行到d的時間

D.在近日點加速度約為地球的加速度的0.36倍

15.（2024?山東）“鵲橋二號”中繼星環(huán)繞月球運行，其24小時橢圓軌道的半長軸為已知地球同步衛(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.后B-JiC..D-7?

16.（2024?甲卷）2024年5月，嫦娥六號探測器發(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，K行器需經(jīng)過月面起3環(huán)月*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3下列說法正確的是（）

A.在環(huán)月飛行時，樣品所受合力為零

B.若將樣品放置在月球正面，它對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對月球的壓力，比放置在地球表面時對地球的壓力小

17.（2024?新課標）天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在太陽系外的?顆紅矮星有兩顆行星繞其運行，其中行星GJ1002c的

軌道近似為圓，軌道半徑約為□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

18.（2024?安徽）2024年3月20日，我國探月工程四期鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空。當?shù)诌_距離月球

表面某高度時，鵲橋二號開始進行近月制動，并順利進入捕獲軌道運行，如圖所示，軌道的半長軸約為

51900km（,后經(jīng)多次軌道調(diào)整，進入凍結(jié)軌道運行，軌道的半長軸約為9900km,周期約為24h。則鵲橋

二號在捕獲軌道運行時（）

近月點獲軌道

十―凍結(jié)軌道、

月,鄉(xiāng)

A.周期約為144h

B.近月點的速度大于遠月點的速度

C.近月點的速度小于在凍結(jié)軌道運行時近月點的速度

D.近月點的加速度大于在凍結(jié)軌道運行時近月點的加速度

19.（2024?湖北）太空碎片會對航天器帶來危害。設(shè)空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動，如

圖中實線所示。為了避開碎片，空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射公體，使空間站獲

得一定的反沖速度，從而實現(xiàn)變軌。變凱后的軌道如圖中虛線所示，其半長軸大于原紈道半徑。則（)

A.空間站變軌前、后在P點的加速度相同

B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小

C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小

D.空間站變軌前的速度比變凱后在近地點的大

20.（2024?海南）嫦娥六號進入環(huán)月圓軌道，周期為T,軌道高度與月球半徑之比為k,引力常量為G,

則月球的平均密度為（）

3

37T(14-k)3TT

B.--

GT2k3GT2

n(l+k)37ro

C.D.—(1+/c)3

3GT2kGT2

2021-2025年高考物理真題知識點分類匯編之萬有引力與宇宙航行（一）

參考答案與試題解析

一.選擇題（共20小題）

題號1234567891011

答案CABBCDAAADA

題號121314151617181920

答案AACDDBBAD

一,選擇題（共20小題）

I.（2025?云南）國際編號為192391的小行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期約為5.8年，該小行星與太陽系內(nèi)八大行

星兒乎在同一平面內(nèi)做圓周運動。規(guī)定地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道半徑為IAU,八大行星繞太陽的公轉(zhuǎn)軌

道半徑如表所示。忽略其它行星對該小行星的引力作用，則該小行星的公轉(zhuǎn)軌道應(yīng)介于（）

行星水星金星地球火星木星土星天王星海王星

軌道半徑R/AU0.390.721.01.55.29.51930

A.金星與地球的公轉(zhuǎn)軌道之間

B.地球與火星的公轉(zhuǎn)軌道之間

C.火星與木星的公轉(zhuǎn)軌道之間

D.天王星與海王星的公轉(zhuǎn)軌道之間

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題：推理論證能力.

【答案】C

【分析】根據(jù)開普勒第三定律列式解答。

口噓

【解答】解：根據(jù)開普勒第三定律有裊=笆，代入T地=1年，T小=5.8年，r地=L0AU,解得「小=

丁小丁地

3.23AU,結(jié)合上表可知，軌道半徑比火星大，比木星小，故公轉(zhuǎn)軌道介于火星與木星的公轉(zhuǎn)軌道之間，

故C正確，ABD錯誤。

故選：Co

【點評】考查開普勒第三定律的應(yīng)用，會根據(jù)題意進行準確分析解答。

2.（2025?選擇性）我國計劃于2028年前后發(fā)射“天問三號”火星探測系統(tǒng)，實現(xiàn)火星取樣返回。其軌道

器將環(huán)繞火星做勻速圓周運動，軌道半徑約3750km，軌道周期約2h。引力常量G取6.67X10FN?m2/kg2,

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推算出火星的（）

A.質(zhì)量B.體積C.逃逸速度D.自轉(zhuǎn)周期

【考點】宇宙速度的計算；計算天體的質(zhì)量和密度.

【專題】定量思想；方程法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力可解得火星的質(zhì)量，根據(jù)逃逸速度公式可解得逃逸速度0

GMm,m-4n2r

【解答】解：A、設(shè)火星的質(zhì)量為M,軌道器的質(zhì)量為m,由萬有引力提供向心力可得一丁=

r2T2

可得M=包g;故A正確；

B、不知道火星的半徑，所以不能求出火星的體積，故B錯誤；

C、不知道火星的半徑，所以不能求出軌道器的逃逸速度，故C錯誤：

D、軌道器的周期不等于火星自轉(zhuǎn)周期，由題目中的數(shù)據(jù)不能求出火星的自轉(zhuǎn)周期，故D錯誤：

故選：Ao

【點評】本題考查萬有引力與航天，要求學(xué)生掌握萬有引力的公式，能應(yīng)用該公式解決航天相關(guān)的問題，

目的是考查學(xué)生的推理能力。

3.（2025?海南）載人飛船的火箭成功發(fā)射升空，載人飛船進入預(yù)定軌道后，與空間站完成自主快速交會

對接，然后繞地球做勻速圓周運動。已知空間站軌道高度低于地球同步衛(wèi)星軌道，則下面說法正確的是

（）

A.火箭加速升空失重

B.宇航員在空間站受到的萬有引力小于在地表受到萬有引刀

C.空間站繞地球做勻速圓周運動的角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度

D.空間站繞地球做勻速圓周運動的加速度小于地球同步衛(wèi)星的加速度

【考點】不同軌道上的衛(wèi)星或行星（可能含赤道上物體）運行參數(shù)的比較；衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】應(yīng)用題：學(xué)科綜合題；定性思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】B

【分析】A.根據(jù)超重和失重的含義分析作答；

BCD.根據(jù)人造衛(wèi)星運行參量與軌道半徑的關(guān)系分析作答。

【解答】解：A.火箭加速升空過程，加速度方向豎直向上，火箭處于超重狀態(tài)，故A錯誤；

B.根據(jù)萬有引力定律F=G嬰，宇航員與地球的質(zhì)量不變，宇航員在空間站的引力距離大，因此宇航

員在空間站中受到的萬有引力小于在地表受到萬有引力，故B正確；

C.同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度：

根據(jù)萬有引力和向心力公式空^=ma)2r

可得

因此空間站繞地球做勻速圓周運動的角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，即大于地球自轉(zhuǎn)角速度，故C錯

誤；

GMm

D.根據(jù)牛頓第二定律十?二ma

r2

可得a=器

因此空間站繞地球做勻速圓周運動的加速度大于地球同步衛(wèi)星的加速度，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題主要考杳了超重和失重的理解，考查了人造衛(wèi)星運行參量與軌道半徑的關(guān)系的理解和運用：

知道同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度的關(guān)系式解題的關(guān)鍵。

4.(2025?河北)隨著我國航天事業(yè)飛速發(fā)展，人們暢想研制一種核聚變能源星際飛行器。從某星球表面

發(fā)射的星際飛行器在飛行過程中只考慮該星球引力，不考慮自轉(zhuǎn)，該星球可視為質(zhì)量分布溝勻的球體，

半徑為Ro,表面重力加速度為go。質(zhì)量為m的飛行器與星球中心距離為1?時，引力勢能為m六上一

Ko

i)(r>/?0)?要使飛行器在距星球表面高度為R。的軌道上做勻速圓周運動，則發(fā)射初速度為()

A.y/doRoB.-C.y/2g0R0D.yj3g0RQ

【考點】天體運動中機械能的變化；E星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】定量思想；方程法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；推埋論證能力.

【答案】B

【分析】求出飛行器在距星球表面高度為R。的軌道上做勻速圓周運動的機械能表達式，再根據(jù)機械能

守恒定律進行解答。

【解答】解：設(shè)星球質(zhì)量為M,在星球表面有：mgo=^

Ro

2

質(zhì)量為m的飛行器與星球中心距離為「時，根據(jù)萬有引力提供向心力可得:-GMm=mvy,解得：v=J竿

飛行器在距星球表面高度為R）的軌道上做勻速圓周運動，r=2Ro,動能為：Ek=1mv2

解得：Ek=%^

引力勢能為：Ep=mgo/?o（:一二T）。

Ro2RJ*乙”

0

飛行器在距星球表面高度為Ro的軌道上做勻速圓周運動機械能為：E=Ek+Ep=巴粵區(qū)+巴算=

1,4

3呻尺

-4-

設(shè)發(fā)射初速度為vo,飛行器在距星球表面的機械能為：Eo=Eko+Epo=+0

根據(jù)機械能守恒定律可得：Eo=E

聯(lián)立解得：\，0=眄瓦，故B正確、ACD錯誤。

故選：Bo

【點評】本題主要是考查天體運動的機械能守怛定律，解答本題的關(guān)鍵是知道機械能的概念，能夠根據(jù)

引力勢能的表達式求解引力勢能的大小。

5.（2025?回憶版）“天都一號”通導(dǎo)技術(shù)試驗衛(wèi)星測距試驗的成功，標志著我國在深空軌道精密測量領(lǐng)域

取得了技術(shù)新突破?！疤於家惶枴痹诃h(huán)月橢圓軌道上運行時，（）

A.受月球的引力大小保持不變

B.相對月球的速度大小保持不變

C.離月球越近，其相對月球的速度越大

D.離月球越近，其所受月球的引力越小

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】信息給予題；定性思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；理解能力.

【答案】C

【分析】AD.根據(jù)萬有引力定律分析作答；

BC.根據(jù)開普勒第二定律分析作答。

【解答】解：AD.根據(jù)萬有引力定律r=G學(xué)可知，“天都一號”在環(huán)月橢圓軌道上運行時受月球的

引力大小保持不斷變化，離月球越近，其所受月球的引力越大，故AD錯誤：

BC.根據(jù)開普勒第二定律可知，“天都一號”相對月球的速度大小不斷變化，離月球越近，其相對月球

的速度越大，故B錯誤，C正確。

故選：Co

【點評】本題主要考查了萬有引力定律和開普勒定律在天體上的運用，基礎(chǔ)題。

6.（2025?重慶）“金星凌日”時，從地球上看，金星就像鑲嵌在太陽表面的小黑點。在地球上間距為d的

兩點同時觀測，測得金星在太陽表面的小黑點相距為L,如圖所示。地球和金星繞太陽的運動均視為勻

速圓周運動，太陽直徑遠小于金星的軌道半徑，則地球和金星繞太陽運動的（）

A.軌道半徑之比為:

B.周期之比為俯即

C.線速度大小之比為怦

D.向心加速度大小之比為（占產(chǎn)

【考點】不同軌道上的衛(wèi)星或行星（可能含赤道上物體）運行參數(shù)的比較.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題：推理論證能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)圖中提供的信息結(jié)合相應(yīng)的幾何關(guān)系，利用萬有引力提供向心力推導(dǎo)周期、加速度、線速

度的表達式分析解答。

【解答】解：A.太陽直徑遠小于金星的軌道半徑，太陽直徑忽略不計，根據(jù)題意結(jié)合幾何知識可知，地

球和金星繞太陽運動的軌道半徑之比為上=牛，故A錯誤；

BCD.根據(jù)萬有引力提供向心力有=m年）2丁==ma,解得7=J*；,v==詈，

故可得周期之比為）=（半T,線速度大小之比為4=*,向心加速度大小之比為上二

%、「口金W+L。金

（片）2,故BC錯誤，D正確。

a十L

故選：De

【點評】考查萬有引力定律的應(yīng)用，會根據(jù)題意進行準確分析解答。

7.（2025?甘肅）如圖，一小星球與某恒星中心距離為R時，小星球的速度大小為v,方向與兩者中心連

線垂直。恒星的質(zhì)量為M,引力常量為G。下列說法正確的是（）

小星球

R：

6恒星

A.若v=楞，小星球做勻速圓周運動

B.若用Vv<乎零，小星球做拋物線運動

C,若v=J^,小星球做橢圓運動

D.若小星球可能與恒星相撞

【考點】雙星系統(tǒng)及相關(guān)計算；第一、第二和第三宇宙速度的物理意義；衛(wèi)星的發(fā)射及變軌問題.

【專題】比較思想；推理法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】當衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動時，由萬有引力提供向心力求解線速度表達式；根據(jù)不同的

速度范圍，結(jié)合三種宇宙速度的含義逐項分析。

GMmv2

【解答】解：A、當衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運動時，由萬有引力提供向心力有：—=m—,解得：

R2R

v=再，這就是衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度條件，故A正確；

B、若停WvJ罕'即萬有引力不足以提供小星球做勻速圓周運動所需的向心力’小星球?qū)⒆鲭x

心運動，但此時小星球仍在引力場范圍內(nèi)，其運動軌跡為橢圓，而拋物線運動是在只受重力（在天體問

題中類似只受恒力且力的方向不變等情況）時的運動，在這種中心環(huán)繞天體的引力場中，不是拋物線運

動，故B錯誤；

C、若丫=這是該恒星的第二宇宙速度，即在該模型下對應(yīng)從距離中心天體R處脫離中心天體

引力束縛的速度，此時小星球?qū)[脫中心恒星的引力束縛，并不是橢圓運動，故C錯誤；

D、若v>/^,小星球已經(jīng)擺脫了中心恒星的引力束縛，將遠離恒星，不可能與恒星相撞，故D錯

誤。

敗選：Ao

【點評】本題主要是考查萬有引力定律及其應(yīng)用，解答本題的關(guān)鍵是能夠根據(jù)萬有引力提供向心力結(jié)合

向心力公式進行分析，掌握三種宇宙速度的含義。

8.（2025?湖北）甲、乙兩行星繞某恒星做圓周運動，甲的軌道半徑比乙的小。忽略兩行星之間的萬有引

力作用，下列說法正確的是（）

A.甲運動的周期比乙的小

B.甲運動的線速度比乙的小

C.甲運動的角速度比乙的小

D.甲運動的向心加速度比乙的小

【考點】不同軌道上的衛(wèi)星或行星（可能含赤道上物體）運行參數(shù)的比較.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力列式解答。

2、

GMmmvo27r2

【解答】解：由題意可知，1■甲Vr乙，根據(jù)萬有引力提供向心力，可得丫=—=m32r=m（—）r=

mat可得丁甲-^T乙，v甲＞丫乙，3甲＞3乙，a甲＞@乙，故A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

【點評】考查萬有引力定律的應(yīng)用，會根據(jù)題意進行準確分析解答。

9.（2025?北京）2024年6月，嫦娥六號探測器首次實現(xiàn)月球背面采樣返回。如圖所示，探測器在圓形軌

道1上繞月球飛行，在A點變軌后進入橢圓軌道2,B為遠月點。關(guān)于嫦娥六號探測器，下列說法正確

的是（）

A.在軌道2上從A向B運動過程中動能逐漸減小

B.在軌道2上從A向B運動過程中加速度逐漸變大

C.在軌道2上機械能與在軌道1上相等

D.利用引力常量和軌道1的周期，可求出月球的質(zhì)量

【考點】不同軌道上的衛(wèi)星或行星（可能含赤道上物體）運行參數(shù)的比較.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題：推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)開普勒第二定律、萬有引力提供向心力和機械能知識進行分析解答。

【解答】解:A.根據(jù)開普勒第二定律，在軌道2上從A向B運動過程中線速度逐漸減小，則動能逐

漸減小，故A正確：

GMm

B.根據(jù)一丁二ma,可知在軌道2上從A向B運動過程中加速度逐漸變小，故B錯誤；

rz

C.從軌道1變軌到軌道2,需要火箭發(fā)動機做正功，故在軌道2上機械能大于在軌道1上機械能，故

C錯誤；

D.利用引力常量和軌道1的周期，但軌道1的半徑未知，不可求出月球的質(zhì)量，故D錯誤。

故選：Ao

【點評】本題以在軌衛(wèi)星的運動為背景，考查萬有引力的應(yīng)用。意在考查模型建構(gòu)能力以及數(shù)學(xué)知識應(yīng)

用能力。

10.（2025?廣東）一顆繞太陽運行的小行星，其軌道近日點和遠口點到太陽的距離分別約為地球到太陽距

離的5倍和7倍。關(guān)于該小行星，下列說法正確的是（）

A.公轉(zhuǎn)周期約為6年

B.從遠日點到近日點所受太陽引力大小逐漸減小

C.從遠日點到近日點線速度大小逐漸減小

D.在近日點加速度大小約為地球公轉(zhuǎn)加速度的《

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算；開普勒三大定律.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)開普勒第三定律求該小行星的公轉(zhuǎn)周期；由牛頓第二定律結(jié)合萬有引力定律求小行星在近

口點的加速度與地球公轉(zhuǎn)加速度的倍數(shù)；根據(jù)萬有引力定律分析小行星受太陽引力變化情況；根據(jù)開普

勒第二定律分析小行星線速度變化情況。

【解答】解：A.設(shè)地球與太陽間的距離為R,則小行星公轉(zhuǎn)軌道的半長軸為。=吟生=6匕由開普

勒第三定律有空-=看，解得T=6乃T地=6前年，故A錯誤；

B.從遠日點到近日點，小行星與太陽間距離減小，由萬有引刀定律F=等可知，小行星受太陽引力增

大，故B錯誤；

C.由開普勒第二定律可知，從遠日點到近日點，小行星線速度大小逐漸增大，故C錯誤；

D.由牛頓第二定律有*=ma,解得a=管，可知小行星在近日點的加速度與地球公轉(zhuǎn)加速度之比

a行p21

為不，故D正確。

a地（5R）225

故選：Do

【點評】解答本題的關(guān)鍵要掌握開普勒第二定律和開普勒第三定律。開普勒第三定律常常用來研究天體

運行周期。

II.（2025?四川）某人造地球衛(wèi)星運行軌道與赤道共面，繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同。該衛(wèi)星持續(xù)發(fā)射

信號，位于赤道的某觀測站接收到的信號強度隨時間變化的規(guī)律如圖所示，T為地球自轉(zhuǎn)周期。已知該

衛(wèi)星的運動a可視為勻速圓周運動，地球質(zhì)量為M,萬有引力常量為G。則該衛(wèi)星軌道半徑為（）

3GMT23GMT2

廠3GMT2_39GM/

CD.J^2-

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】定量思想：推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力結(jié)合衛(wèi)星的追及思路列式?求解。

【解答】解：設(shè)該衛(wèi)星的軌道半徑為r,周期為To,根據(jù)繆，由圖可知，有（三-各二=2TT,

2

rToT2

聯(lián)立解得r=j騾^(qū)故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

【點評】考查萬有引力定律的應(yīng)用和衛(wèi)星的追及和相遇，會根據(jù)題意進行準確分析解答。

12.（2025?湖南）我國研制的“天問二號”探測器，任務(wù)是對華地小行星及彗星交會等進行多目標探測。

某同學(xué)提出探究方案，通過釋放衛(wèi)星繞小行星進行圓周運動，可測得小行星半徑R和質(zhì)量Mo為探測

某自轉(zhuǎn)周期為To的小行星，衛(wèi)星先在其同步軌道上運行，測得距離小行星表面高度為h,接下來變軌

到小行星表面附近繞其做勻速圓周運動，測得周期為口。已知引力常量為G,不考慮其他天體對衛(wèi)星

23

的引力，可根據(jù)以上物理得到/?=$7心下列選項正確的是（）

6.￡3-a3Gc"

A.a為Ti,b為To,c為TiB.a為Ti,b為To,c為To

C.a為To,b為Ti,c為TiD.a為To,b為Ti,c為To

【考點】不同軌道上的衛(wèi)星或行星（可能含赤道上物體）運行參數(shù)的比較；開普勒三大定律.

【專題】定量思想；模型法；人造衛(wèi)星問題；分析綜合能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)開普勒第三定律列方程，即可求出R的表達式,衛(wèi)星繞小行星表面附近做勻速圓周運動，

由萬有引力提供向心力列方程，得到小行星質(zhì)量M的表達式，再與題中R、M的表達式對比得到a、b、

c的意義。

【解答】解：根據(jù)題意，衛(wèi)星在小行星的同步軌道和小行星表面附近軌道運行時軌道半徑分別為R+h、

Ro

由開普勒第三定律有更等=告

2

嚴

解得R=212h

設(shè)小行星和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M、m,衛(wèi)星繞小行星表面附近做勻速圓周運動，由萬有引力提供向心力

GMm47r2

1J=m-3-R

R2Tf

47r2R3

解得M=空孕■

GT\

對應(yīng)結(jié)果可得a為Ti,b為To,c為Ti,故A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

【點評】解答本題時，要掌握開普勒第二定律研究衛(wèi)星的軌道半徑與周期的美系；能根據(jù)萬有引力提供

向心力求中心天體的質(zhì)量。

13.（2025?河南）2024年天文學(xué)家報道了他們新發(fā)現(xiàn)的一顆類地行星Gliesel2b,它繞其母恒星的運動可

12

視為勻速圓周運動。已知Gliesel2b軌道半徑約為日地距離的一，其母恒星質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的一，則

147

Gliesel2b繞其母恒星的運動周期約為（）

A.13天B.27天C.64天D.128天

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】定量思想：推理法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】分別對地球環(huán)繞太陽做圓周運動和行星Gliesenb環(huán)繞其母恒星做圓周運動，根據(jù)萬有引力提

供向心力列式，聯(lián)立求解。

【解答】解：設(shè)太陽和地球質(zhì)量分別為Mi、mi,地球環(huán)繞太陽圓周運動的軌道半徑與周期分別為門、

T1；行星Gliesei2b與其母恒星質(zhì)顯分別為m2、M2,行星Gliesei2b環(huán)繞其母恒星圓周運動的軌道半徑

與周期分別為F2、T2,則有：r2=/「l,M2=yMI,T|0365天。

根據(jù)萬有引力提供向心力得：

2m247r2

Gm

^^=2^r2

聯(lián)立可得：12=471**'365天213天

故A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

【點評】本題考查了萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用，掌握環(huán)繞天體繞中心天體周運動時，是由萬有

引力提供向心力的。

14.（2025?浙江）地球和哈雷彗星繞太陽運行的軌跡如圖所示，彗星從a運行到b、從c運行到d的過程

中，與太陽連線掃過的面積分別為Si和S2,且Si>S2。彗星在近日點與太陽中心的距離約為地球公轉(zhuǎn)

軌道半徑的0.6倍，則彗星（）

A.在近口點的速度小于地球的速度

B.從b運行到c的過程中動能先增大后減小

C.從a運行到b的時間大于從c運行到<1的時間

D.在近日點加速度約為地球的加速度的0.36倍

【考點】天體運動中機械能的變化；開普勒三大定律.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；推理論證能力.

【答案】C

［分析］根據(jù)高軌低速大周期的二級結(jié)論分析;根據(jù)萬有引力做功情況分析:根據(jù)開普勒第二定律分析；

根據(jù)牛頓第二定律分析。

【解答】解：A、假設(shè)彗星以0.61?繞太陽做勻速圓周運動為軌道I速度為VI,地球繞太陽做圓周運動為

軌道3環(huán)繞速度為V3,根據(jù)高軌低速的推論，可知vi>3,如果彗星從軌道1變?yōu)樵镜臋E圓軌道（設(shè)

為軌道2）,要做離心運動，需要在近地點瞬間加速，則彗星在原本橢圓軌道近日點的速度，V2>Vi,綜

上所述，V2>V3,即彗星在近日點的速度大于地球的速度，故A錯誤；

B、彗星從b運行到c的過程中，萬有引力一直做負功，動能一直減小，故B錯誤；

C、已知：Si>S2,根據(jù)開普勒第二定律，可知彗星從a運行到b的時間大于從c到a的運行時間，故

C正確；

D、對于地球繞太陽的勻速圓周運動，設(shè)環(huán)繞半徑為r,根據(jù)牛頓第二定律罩=ma,解得a=誓;

對于彗星在近日點，根據(jù)牛頓第二第二定律有器§=md,解得Q'=—1>a,故D錯誤。

（0.6r）20.36*

故選：Co

【點評】本題考查了萬有引力定律和開普勒定律在天體運動中的應(yīng)用問題，記住二級結(jié)論高軌低速大周

期可以快速判斷。

15.（2024?山東）“鵲橋二號”中繼星環(huán)繞月球運行，其24小時橢圓軌道的半長軸為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?居B.第C.9D.,

【考點】萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題：開普勒三大定律.

【專題】信息給予題；定量思想；推理法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；理解能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)萬有引力定律、勻速圓周運動公式和開普勒第三定律求解作答.

Mm47r2

【解答】解：對地球同步衛(wèi)星，萬有引力提供向心力G

化簡得W=GM

47r2

根據(jù)開普勒第三定碌=k

GM

解得k=47r2

可見，開普勒第三定律中的k值與中心天體有關(guān):

47r2r3

地球質(zhì)量M=

GT2

47r2a3

同理對“鵲橋二號”中繼星，可得月球質(zhì)量M

根據(jù)題意T=T月=24h

M〃a3

因此解得月球與地球質(zhì)量之比房=—

Mr3

綜上分析，故ABC錯誤，D正確。

故選：D。

【點評】本題主要考查了萬有引力定律在天體上的運用，要理解開普勒第三定律中常量k的含義；由于

地球同步衛(wèi)星和“鵲橋二號”中繼衛(wèi)星不是繞同一中心天體運行，不能直接用開普勒第三定律求解。

16.（2024?甲卷）2024年5月，嫦娥六號探測器發(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3下列說法正確的是（）

A.在環(huán)月飛行時，樣品所受合力為零

B.若將樣品放置在月球正面，它對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對月球的壓力，比放置在地球表面時對地球的壓力小

【考點】近地衛(wèi)星；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題；萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）.

【專題】信息給予題；定性思想；推理法；萬有引力定律的應(yīng)用專題；理解能力.

【答案】D

【分析】A.嫦娥六號探測器環(huán)月飛行時，樣品所受的合力提供向心力，據(jù)此分析作答；

B.根據(jù)平衡條件分析作答；

C.質(zhì)量是物體本身的屬性，據(jù)此分析作答：

D.根據(jù)FN=mg進行分析作答，

【解答】解：A.嫦娥六號探測器環(huán)月飛行時，樣品所受的合力提供向心力，合力不為零，故A錯誤；

B.若將樣品放置在月球正面，樣品在月球表面也受到重力作用，月球表面對它的支持力等于重力，故它

對月球表面壓力不等于零，故B錯誤；

C.質(zhì)量是物體本身的屬性，不隨形狀、物態(tài)、溫度和位置的變化而變化；樣品在不同過程中受到的引力

不同，但質(zhì)量不變，故c錯誤；

1

D.根據(jù)FN=mg可知，由于月球表面的重力加速度為地球表面重力加速度的「因此樣品放置在月球背

6

面時對月球的壓力，比放置在地球表面時對地球的壓力小，故D正確。

故選：D。

【點評】本題以嫦娥六號探測器發(fā)射成功為背景考查了萬有引力定律、平衡條件和重力的計算，要知道

質(zhì)量是物體的屬性，基礎(chǔ)題。

17.（2024?新課標）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

【考點】計期天體的質(zhì)量和定度.

【專題】信息給予題；定量思想；推理法；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；理解能力.

【答案】B

【分析】地球（行星）繞太陽（紅矮星）做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)向心力公式求解

作答。

【解答】解：設(shè)日地距離為巾則行星GJ1002c的軌道r2=0.07n

M.M.z

地球繞太陽做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力G—^―二Mr］與

rlT1

47r2

行星GJI002c繞紅矮星做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力G

聯(lián)立解得,=管尸x鑼=（等-x（烹）2.0.1

即這顆紅矮星的質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的0.1倍。

綜上分析，故ACD錯誤，B正確。

故選：Bo

【點評】本題主要考查了萬有引力定律在天體運動中的運用，知道地球繞太陽做圓周運動的公轉(zhuǎn)周期為

1年，熟練掌握向心力公式是解題的關(guān)鍵。

18.（2024?安徽）2024年3月20日，我國探月工程四期鵲橋二號中繼星成功發(fā)射升空。當?shù)诌_距離月球

表面某高度時，鵲橋二號開始進行近月制動，并順利進入捕獲軌道運行，如圖所示，軌道的半長軸約為

51900km。后經(jīng)多次軌道調(diào)整，進入凍結(jié)軌道運行，軌道的半長軸約為9900km,周期約為24h°則鵲橋

二號在捕獲軌道運行時（）

近月點點不、^捕獲軌道

三一”凍結(jié)軌道、

月號

A.周期約為144h

B.近月點的速度大于遠月點的速度

C.近月點的速度小于在凍結(jié)軌道運行時近月點的速度

D.近月點的加速度大于在凍結(jié)軌道運行時近月點的加速度

【考點】衛(wèi)星的發(fā)射及變軌問題；開普勒三大定律.

【專題】定量思想：尋找守恒量法：人造衛(wèi)星問題；分析綜合能力.

【答案】B

【分析】A.根據(jù)開普勒第三定律求解鵲橋一號在捕獲凱道運行時的周期；

B.鵲橋二號在捕獲軌道從近月點向遠月點運行的過程中，根據(jù)開普勒第二定律分析相等時間內(nèi)通過的弧

長，在方向速度的大??；

C根據(jù)衛(wèi)星變軌原理，可以判斷近月點的速度、在凍結(jié)軌道運行時近月點的速度的大小關(guān)系；

Mm

D.鵲橋二號的加速度由月球的萬有引力產(chǎn)生，根據(jù)GF=ma,可判斷其在同一位置上的加速度情況。

r2

【解答】解：A.設(shè)鵲橋二號在捕獲軌道、凍結(jié)軌道半長軸分別為門、⑵鵲橋二號在捕獲軌道、凍結(jié)軌

道運行的周期分別為Ti、T2;

根據(jù)開普勒第三定律有鳥=鳥

代入數(shù)據(jù)解得Ti-288h,故A錯誤；

B.鵲橋二號在捕獲軌道運行時，根據(jù)開普勒第二定律可知，鵲橋二號與月球的聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過

的面積相等，因此鵲橋二號在近月點附近，相等的時間內(nèi)通過的弧長更長，運行的速度大，在遠月點點

附近，相等的時間內(nèi)通過的弧長更短，運行的速度小，因此鵲橋二號在近月點的速度大「遠月點的速度，

故B正確；

C.根據(jù)衛(wèi)星變軌原理可知，鵲橋二號在捕獲軌道近月點需要減速才能進入凍結(jié)軌道運行，所以鵲橋二號

在捕獲軌道運行時近月點的速度大于在凍結(jié)軌道運行時近月點的速度，故C錯誤；

D.在近月點，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，可得G簧二mQ

由此可知，近月點的加速度等于在凍結(jié)軌道運行時近月點的加速度，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題主要考查了開普勒第二、三定律的運用和衛(wèi)星變軌原理，理解衛(wèi)星的加速度由萬有引力產(chǎn)

生，加速度的大小只與衛(wèi)星到月球中心的距離有關(guān)，與衛(wèi)星所在的軌道無關(guān)。

19.（2024?湖北）太空碎片會對航天器帶來危害。設(shè)空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動，如

圖中實線所示。為了避開碎片，空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體，使空間站獲

得一定的反沖速度，從而實現(xiàn)變軌。變軌后的軌道如圖中虛線所示，其半長軸大于原軌道半徑。則（