專題09萬有引力與天體運動-三年（2022-2024）高考物理真題分類匯編（全國通）含答案

專題09萬有引力和天體運動考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1萬有引力定律（5年3考）2024年高考廣西卷：潮汐現(xiàn)象2023年高考遼寧卷：在地球上觀察，月球和太陽的角直徑（直徑對應(yīng)的張角）近似相等，計算地球與太陽的平均密度之比。2022年重慶高考：以空間站切入，考查萬有引力定律和計算地球密度。2022年新高考海南卷：計算火星與地球的的第一字宙速度之比和表面的重力加速度之比。1.萬有引力定律與天體運動中高考考查頻率較高的知識主要表現(xiàn)在：天體質(zhì)量和密度的計算；重力加速度的計算；第一宇宙速度的計算等：2.試題通常以宇宙觀測給出情景，文字敘述較多，信息較多，進行一些假設(shè)，解答時需要套用模型?？键c2天體運動（5年3考）2024年全國理綜新課程卷：給出太陽系外的一顆紅矮屋行星數(shù)據(jù)，計算這顆紅矮星的質(zhì)量。2024年高考江西卷：兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，計算其動能和周期的比值。2023年6月高考浙江卷：給出木星的衛(wèi)星信息，判斷相關(guān)物理量。2023年高考山東卷：根據(jù)牛頓的猜想，計算月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期。2023年高考湖南卷：根據(jù)宇宙大爆炸理論，恒星最終的歸宿與其質(zhì)量有關(guān)，判斷恒星坍縮前后的第一宇宙速度，逃逸速度等。2022年高考湖北物理：天文觀測得到恒星羲和的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，計算望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值?？键c01萬有引力定律1.（2024年高考廣西卷）潮汐現(xiàn)象出現(xiàn)的原因之一是在地球的不同位置海水受到月球的引力不相同。圖中a、b和c處單位質(zhì)量的海水受月球引力大小在（）A.a處最大 B.b處最大 C.c處最大 D.a、c處相等，b處最小【答案】A【解析】根據(jù)萬有引力公式可知圖中a處單位質(zhì)量的海水收到月球的引力最大；故選A。2.（2023高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試）設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運動的軌道上穩(wěn)定運行，該軌道可視為圓軌道．該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是（）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【參考答案】C【名師解析】根據(jù)，可得因該衛(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。C正確。3.（2023年高考選擇性考試遼寧卷）在地球上觀察，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。若月球繞地球運動的周期為T?，地球繞太陽運動的周期為T?，地球半徑是月球半徑的k倍，則地球與太陽的平均密度之比約為（）A. B. C. D.【參考答案】D【名師解析】設(shè)月球繞地球運動的軌道半徑為r?，地球繞太陽運動的軌道半徑為r?，根據(jù)可得，其中，聯(lián)立可得，D正確。4．（2022年重慶高考）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C．地球的平均密度約為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【參考答案】BD【名師解析】漂浮在空間站中的宇航員受地球的引力，選項A錯誤；根據(jù)題述，空間站繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑約為地球半徑的倍，即r=R。根據(jù)勻速圓周運動規(guī)律，v==，選項B正確；設(shè)空間站的質(zhì)量為m，空間站繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，G=mr，r=R，地球平均密度ρ=M/V，V=，聯(lián)立解得ρ=，選項C錯誤；根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，G=ma，r=R，在地球表面，G=mg，聯(lián)立解得：=，所以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，選項D正確。5.（2022年全國理綜乙卷·14）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【參考答案】C【名師解析】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；根據(jù)萬有引力公式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。6．（2022年新高考海南卷）火星與地球的質(zhì)量比為a，半徑比為b，則它們的第一字宙速度之比和表面的重力加速度之比分別是（）A．B．=C．D．【參考答案】BC【名師解析】由mg=G可得火星與地球表面的重力加速度之比是==，選項A錯誤C正確；由v1=可得火星與地球的第一字宙速度之比是==，選項B正確D錯誤?？键c01天體運動1．（2024年全國理綜新課程卷）天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在太陽系外的一顆紅矮屋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【參考答案】B【名師解析】本題考查的考點：萬有引力定律、牛頓運動定律。設(shè)紅矮星質(zhì)量為M1，行星GJ1002c的質(zhì)量為m1，太陽質(zhì)量為M2，地球的質(zhì)量為m2，地球繞太陽勻速圓周運動的軌道半徑為r，周期為T，由萬有引力提供向心力，=.=.,聯(lián)立解得=0.1，B正確。2.（2024年高考江西卷）兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，半徑分別為、，則動能和周期的比值為（）A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，則月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力，設(shè)月球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，則半徑為r1的衛(wèi)星有半徑為r2的衛(wèi)星有再根據(jù)動能，可得兩衛(wèi)星動能和周期比值分別為，故選A。3．（10分）（2024高考北京卷）科學(xué)家根據(jù)天文觀測提出宇宙膨脹模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物質(zhì)（星體等）在做彼此遠離運動，且質(zhì)量始終均勻分布，在宇宙中所有位置觀測的結(jié)果都一樣．以某一點O為觀測點，以質(zhì)量為m的小星體（記為P）為觀測對象．當(dāng)前P到O點的距離為，宇宙的密度為．（1）求小星體P遠離到處時宇宙的密度ρ；（2）以O(shè)點為球心，以小星體P到O點的距離為半徑建立球面．P受到的萬有引力相當(dāng)于球內(nèi)質(zhì)量集中于O點對P的引力．已知質(zhì)量為和、距離為R的兩個質(zhì)點間的引力勢能，G為引力常量．僅考慮萬有引力和P遠離O點的徑向運動．a(chǎn)．求小星體P從處遠離到處的過程中動能的變化量；b．宇宙中各星體遠離觀測點的速率v滿足哈勃定律，其中r為星體到觀測點的距離，H為哈勃系數(shù)．H與時間t有關(guān)但與r無關(guān)，分析說明H隨t增大還是減?。久麕熃馕觥浚海?）在宇宙中所有位置觀測的結(jié)果都一樣，則小星體P運動前后距離O點半徑為r。和的球內(nèi)質(zhì)量相同，即解得小星體P遠離到處時宇宙的密度（2）a．此球內(nèi)的質(zhì)量P從處遠離到處，由能量守恒定律得動能的變化量b．由a知星體的速度隨增大而減小，星體到觀測點距離越大運動時間t越長，由知，H減小，故H隨t增大而減小4.（2023學(xué)業(yè)水平等級考試上海卷）月球繞地球做勻速圓周運動，已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T，質(zhì)量為m，地月距離為r，則月球繞地球轉(zhuǎn)動的線速度大小為，地球和月球之間的引力為。【參考答案】，【名師解析】月球繞地球轉(zhuǎn)動的線速度大小為v=，由向心力公式可知，地球和月球之間的引力為F=mr=，。5.（2023年6月高考浙江選考科目）木星的衛(wèi)星中，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三做圓周運動的周期之比為。木衛(wèi)三周期為T，公轉(zhuǎn)軌道半徑是月球繞地球軌道半徑r的n倍。月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為T0，則（）A．木衛(wèi)一軌道半徑為B．木衛(wèi)二軌道半徑為C．周期T與T0之比為D．木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為【參考答案】.D【名師解析】木衛(wèi)三的公轉(zhuǎn)軌道半徑為nr，對木衛(wèi)一和木衛(wèi)三，由開普勒第三定律可得==1/42,解得r1=，A錯誤；對木衛(wèi)二和木衛(wèi)三，由開普勒第三定律可得==22/42=1/4，解得r2=，B錯誤；木衛(wèi)三繞木星運動周期與月球繞地球運動周期之間沒有聯(lián)系，C錯誤；木衛(wèi)三繞木星運動，=,月球繞地球運動，=,聯(lián)立解得=，D正確。6.（2023年高考山東高中學(xué)業(yè)水平等級考試）牛頓認為物體落地是由于地球?qū)ξ矬w的吸引，這種吸引力可能與天體間（如地球與月球）的引力具有相同的性質(zhì)、且都滿足。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g，根據(jù)牛頓的猜想，月球繞地球公轉(zhuǎn)的周期為（）A. B. C. D.【參考答案】C【名師解析】設(shè)地球半徑為R，由題知，地球表面的重力加速度為g，則有月球繞地球公轉(zhuǎn)有，r=60R聯(lián)立有，C正確。7.（2023高考湖北卷）2022年12月8日，地球恰好運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”。火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為，如圖所示。根據(jù)以上信息可以得出（）A.火星與地球繞太陽運動的周期之比約為B.當(dāng)火星與地球相距最遠時，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D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前【參考答案】B【名師解析】火星和地球均繞太陽運動，由于火星與地球的軌道半徑之比約為3：2，根據(jù)開普勒第三定律有可得，故A錯誤；火星和地球繞太陽勻速圓周運動，速度大小均不變，當(dāng)火星與地球相距最遠時，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；在星球表面根據(jù)萬有引力定律有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，C錯誤；火星和地球繞太陽勻速圓周運動，有，要發(fā)生下一次火星沖日則有得可知下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月18日之后，故D錯誤。8.（2023年高考湖南卷）根據(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)，如果質(zhì)量為太陽質(zhì)量的倍將坍縮成白矮星，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的倍將坍縮成中子星，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)量均勻分布的球體，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倍，中子星密度大于白矮星。根據(jù)萬有引力理論，下列說法正確的是（）A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍縮后表面兩極處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【參考答案】B【名師解析】由于自轉(zhuǎn)，同一恒星兩極的重力加速度大于赤道處的重力加速度，即表面各處的重力加速度不相同，A錯誤；由于恒星坍縮前后可看成質(zhì)量均勻分布的球體，質(zhì)量不變，體積縮小，所以恒星坍縮后表面兩極處重力加速度比坍縮前的大，B正確；根據(jù)G=m，解得第一宇宙速度v=，恒星坍縮后,質(zhì)量M不變，半徑R減小，所以恒星坍縮前后的第一宇宙速度增大，C錯誤；根據(jù)題述質(zhì)量為太陽質(zhì)量的倍將坍縮成白矮星，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的倍將坍縮成中子星，即中子星的密度大于白矮星，所以中子星的逃逸速度大于白矮星的逃逸速度，D錯誤。9.（12分）（2023年高考北京卷）螺旋星系中有大量的恒星和星際物質(zhì)，主要分布在半徑為R的球體內(nèi)，球體外僅有極少的恒星．球體內(nèi)物質(zhì)總質(zhì)量為M，可認為均勻分布，球體內(nèi)外的所有恒星都繞星系中心做勻速圓周運動，恒星到星系中心的距離為r，引力常量為G．（1）求區(qū)域的恒星做勻速圓周運動的速度大小v與r的關(guān)系；（2）根據(jù)電荷均勻分布的球殼內(nèi)試探電荷所受庫侖力的合力為零，利用庫侖力與萬有引力的表達式的相似性和相關(guān)力學(xué)知識，求區(qū)域的恒星做勻速圓周運動的速度大小v與r的關(guān)系；（3）科學(xué)家根據(jù)實測數(shù)據(jù)，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做勻速圓周運動的速度大小v隨r的變化關(guān)系圖像，如圖所示，根據(jù)在范圍內(nèi)的恒星速度大小幾乎不變，科學(xué)家預(yù)言螺旋星系周圍（）存在一種特殊物質(zhì)，稱之為暗物質(zhì)．暗物質(zhì)與通常的物質(zhì)有引力相互作用，并遵循萬有引力定律，求內(nèi)暗物質(zhì)的質(zhì)量．【名師解析】（1）由萬有引力定律和向心力公式，，解得：v=（2）在r≤R內(nèi)部，星體質(zhì)量M0=由萬有引力定律和向心力公式，，解得：v=（3）對處于R球體邊緣的恒星，由萬有引力定律和向心力公式，，對處于r=nR處的恒星，由萬有引力定律和向心力公式，，聯(lián)立解得得：M’=（n-1）M10．（2022·高考廣東物理）“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?；鹦呛偷厍蚶@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【參考答案】D【命題意圖】本題考查開普勒第三定律、萬有引力定律、牛頓運動定律和勻速圓周運動?！窘忸}思路】根據(jù)題述，火星冬季時長為地球的1.88倍，可知火星繞太陽運動周期是地球的1.88倍。由開普勒第三定律可知，火星繞太陽勻速圓周運動的軌道半徑比地球繞太陽勻速圓周運動的軌道半徑大，選項C錯誤；由萬有引力提供向心力，G=m，解得v=，由r火＞r地，可得v火＜v地，A項錯誤；由萬有引力提供向心力，G=mω2r，解得ω=，由r火＞r地，可得ω火＜ω地，B項錯誤；由萬有引力提供向心力，G=ma，解得a=，由r火＞r地，可得a火＜a地，D項正確?！疽活}多解】在分析得出火星繞太陽運動周期是地球的1.88倍，即T火＞T地后，利用ω=2π/T，得出ω火＜ω地。11.（2023高考福建卷）人類為探索宇宙起源發(fā)射的韋伯太空望遠鏡運行在日地延長線上的拉格朗日L2點附近，L2點的位置如圖所示。在L2點的航天器受太陽和地球引力共同作用，始終與太陽、地球保持相對靜止。考慮到太陽系內(nèi)其他天體的影響很小，太陽和地球可視為以相同角速度圍繞日心和地心連線中的一點O（圖中未標出）轉(zhuǎn)動的雙星系統(tǒng)。若太陽和地球的質(zhì)量分別為M和m，航天器的質(zhì)量遠小于太陽、地球的質(zhì)量，日心與地心的距離為R，萬有引力常數(shù)為G，L2點到地心的距離記為r（r<<R），在L2點的航天器繞O點轉(zhuǎn)動的角速度大小記為ω。下列關(guān)系式正確的是（）[可能用到的近似]A. B.C. D.【參考答案】BD【名師解析】由題知，太陽和地球可視為以相同角速度圍繞日心和地心連線中一點O（圖中未標出）轉(zhuǎn)動的雙星系統(tǒng)，則有，，r1＋r2=R聯(lián)立解得，A錯誤B正確；由題知，在L2點的航天器受太陽和地球引力共同作用，始終與太陽、地球保持相對靜止，則有再根據(jù)選項AB分析可知Mr1=mr2，r1＋r2=R，聯(lián)立解得，C錯誤D正確。12.（2022年高考湖北物理）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. B.2 C. D.【參考答案】C【命題意圖】本題考查萬有引力定律與天體運動及其相關(guān)知識點?！久麕熃馕觥康厍蚶@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，有解得公轉(zhuǎn)的線速度大小為，根據(jù)題述天文觀測得到恒星羲和的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的2倍，即中心天體的質(zhì)量M之比為2:1，公轉(zhuǎn)的軌道半徑r相等，由此可知望舒與地球公轉(zhuǎn)速度大小的比值為，故選C。13.（2022高考遼寧物理）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—水星連線與地球—太陽連線夾角，地球—金星連線與地球—太陽連線夾角，兩角最大值分別為、，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.水星與金星公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為D.水星與金星的公轉(zhuǎn)線速度之比為【參考答案】BC【命題意圖】本題考查萬有引力定律和天體運動及其相關(guān)知識點.【名師解析】天體運動，萬有引力提供向心力有，可解得，。因為水星的公轉(zhuǎn)半徑比金星小，故可知水星的公轉(zhuǎn)周期比金星?。凰堑墓D(zhuǎn)向心加速度比金星的大，故選項A錯誤，B正確；設(shè)水星的公轉(zhuǎn)半徑為，地球的公轉(zhuǎn)半徑為，當(dāng)α角最大時有，同理可知有所以水星與金星的公轉(zhuǎn)半徑之比為，選項C正確；根據(jù)萬有引力提供向心力，，可得由，聯(lián)立解得，選項D錯誤。專題10宇宙速度與航天考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1宇宙速度和衛(wèi)星的運動（5年5考）2024年高考江西卷：兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動。2024年1月選考浙江卷：2023年12月9日“朱雀二號”運載火箭順利將“鴻鵠衛(wèi)星”發(fā)射。2024年高考甘肅卷：天宮空間站測量重力加速度實驗。2023年高考江蘇卷：發(fā)射能在月球繞地球運動的軌道上穩(wěn)定運行的衛(wèi)星。2023年全國高考新課程卷：貨運飛船天舟六號，順利對接中國空間站。2022年山東物理卷：“羲和號”衛(wèi)星繞地球勻速圓周運動。1.宇宙速度和航天中高考考查的知識點主要有：宇宙速度，衛(wèi)星的運動，衛(wèi)星的發(fā)射、變軌和返回；天宮空間站；月球探測、火星探測。2.宇宙速度的考查主要是對宇宙速度的理解，第一宇宙速度是發(fā)射繞地球運動的最小發(fā)射速度；7.9km/s是繞地球做勻速圓周運動的最大環(huán)繞速度。3.衛(wèi)星繞地球勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，其軌道的圓心是地球球心。4.空間站、月球探測、火星探測涉及的知識點多，綜合性強，是高考熱點?？键c2航天和宇宙探測（5年5考）2024年高考湖南卷：2024年5月3日“嫦娥六號”探測器順利進入地月轉(zhuǎn)移軌道；2022年1月浙江選考卷：“天問一號”從地球發(fā)射后變軌。2023年高考北京卷：我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”成功發(fā)射，實現(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動。2022年6月浙江選考：神州十三號飛船采用“快速返回技術(shù)”。考點01宇宙速度和衛(wèi)星的運動1.（2024年高考江西卷）兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，半徑分別為、，則動能和周期的比值為（）A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】兩個質(zhì)量相同的衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動，則月球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力，設(shè)月球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，則半徑為r1的衛(wèi)星有半徑為r2的衛(wèi)星有再根據(jù)動能，可得兩衛(wèi)星動能和周期比值分別為，故選A。2.（2024年1月選考浙江卷）如圖所示，2023年12月9日“朱雀二號”運載火箭順利將“鴻鵠衛(wèi)星”等三顆衛(wèi)星送入距離地面約的軌道。取地球質(zhì)量，地球半徑，引力常量。下列說法正確的是（）A.火箭的推力是空氣施加的 B.衛(wèi)星的向心加速度大小約C.衛(wèi)星運行的周期約 D.發(fā)射升空初始階段，裝在火箭上部的衛(wèi)星處于失重狀態(tài)【參考答案】B【名師解析】根據(jù)反沖現(xiàn)象的原理可知，火箭向后噴射燃氣的同時，燃氣會給火箭施加反作用力，即推力，故A錯誤；根據(jù)萬有引力定律可知衛(wèi)星的向心加速度大小為故B正確；衛(wèi)星運行的周期為故C錯誤；發(fā)射升空初始階段，火箭加速度方向向上，裝在火箭上部的衛(wèi)星處于超重狀態(tài)，故D錯誤。3.（2024年高考甘肅卷）小杰想在離地表一定高度的天宮實驗室內(nèi)，通過測量以下物理量得到天宮實驗室軌道處的重力加速度，可行的是A.用彈簧秤測出已知質(zhì)量的砝碼所受的重力B.測量單擺擺線長度，擺球半徑以及擺動周期C.處高處釋放一個重物，測量其下落高度和時間D.測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期和軌道半徑【參考答案】D【名師解析】天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動，處于完全失重狀態(tài)，與重力相關(guān)的實驗ABC都不行。測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期和軌道半徑，由，聯(lián)立解得g=，D正確。4.（2023年高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試）設(shè)想將來發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，能在月球繞地球運動的軌道上穩(wěn)定運行，該軌道可視為圓軌道．該衛(wèi)星與月球相比，一定相等的是（）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【參考答案】C【名師解析】根據(jù)，可得因該衛(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。C正確。5.（2023高考海南卷）如圖所示，1、2軌道分別是天宮二號飛船在變軌前后的軌道，下列說法正確的是（）A.飛船從1軌道變到2軌道要點火加速 B.飛船在1軌道周期大于2軌道周期C.飛船在1軌道速度大于2軌道 D.飛船在1軌道加速度大于2軌道【參考答案】ACD【名師解析】飛船從較低的軌道1進入較高的軌道2要進行加速做離心運動才能完成，選項A正確；根據(jù)可得，，可知飛船在軌道1的周期小于在軌道2的周期，在軌道1的速度大于在軌道2的速度，在軌道1的加速度大于在軌道2的加速度，故選項B錯誤，CD正確。6．（2023全國高考新課程卷）2023年5月，世界現(xiàn)役運輸能力最大的貨運飛船天舟六號，攜帶約5800kg的物資進入距離地面約400km（小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離）的軌道，順利對接中國空間站后近似做勻速圓周運動。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．做圓周運動的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大【參考答案】D【名師解析】根據(jù)質(zhì)量的物理意義可知，質(zhì)量不變，A錯誤；根據(jù)萬有引力定律，可知在距離地面400km的軌道上所受合力提供向心力，而靜止在地面上所受合力幾乎為零，B錯誤；根據(jù)萬有引力定律，可知在距離地面400km的軌道上所受地球引力小于靜止在地面時所受萬有引力，C錯誤；在距離地面400km的軌道上做勻速圓周運動的周期小于地球自轉(zhuǎn)周期，根據(jù)周期與角速度成反比可知，在距離地面400km的軌道上做勻速圓周運動的角速度大于地球自轉(zhuǎn)角速度，D正確。7.（2022天津?qū)W業(yè)水平選擇性考試）2022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行，其運動視為勻速圓周運動，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.運行周期大于空間站的運行周期 D.運行速度大于地球的第一宇宙速度【參考答案】C【命題意圖】本題考查萬有引力與航天、牛頓運動定律、宇宙速度及其相關(guān)知識點。【名師解析】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，不可能經(jīng)過天津正上空，A錯誤；BCD．衛(wèi)星正常運行，由萬有引力提供向心力得，，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；運行周期大于空間站的運行周期；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的運行速度，則該衛(wèi)星的運行速度小于地球的第一宇宙速度。BD錯誤，C正確。8.（2022新高考福建卷）2021年美國“星鏈”衛(wèi)星曾近距離接近我國運行在距地近圓軌道上的天宮空間站。為避免發(fā)生危險，天宮空間站實施了發(fā)動機點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處運動到無窮遠處克服地球引力所做的功為，式中M為地球質(zhì)量，G為引力常量；現(xiàn)將空間站的質(zhì)量記為，變軌前后穩(wěn)定運行的軌道半徑分別記為、，如圖所示?？臻g站緊急避碰過程發(fā)動機做的功至少為（）A. B.C. D.【參考答案】A【命題意圖】此題考查動能定理、萬有引力、牛頓運動定律、引力做功及其相關(guān)知識點。【名師解析】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；空間站從軌道變軌到過程，根據(jù)動能定理有W+依題意可得引力做功萬有引力提供在圓形軌道上做勻速圓周運動的向心力，由牛頓第二定律有求得空間站在軌道上運動的動能為動能的變化，解得，選項A正確。9.（2022年山東物理卷）“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n圈。已知地球半徑為地軸R，自轉(zhuǎn)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（）

A. B.C. D.【參考答案】C【命題意圖】本題考查萬有引力定律、牛頓運動定律、圓周運動及其相關(guān)知識點?！久麕熃馕觥康厍虮砻娴闹亓铀俣葹間，根據(jù)牛頓第二定律得解得根據(jù)題意可知，衛(wèi)星的運行周期為根據(jù)牛頓第二定律，萬有引力提供衛(wèi)星運動的向心力，則有聯(lián)立解得，選項C正確。10．.（2022·全國理綜乙卷·14）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【參考答案】C【名師解析】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；根據(jù)萬有引力公式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?？键c02航天和宇宙探測1.（2024年高考湖南卷）2024年5月3日，“嫦娥六號”探測器順利進入地月轉(zhuǎn)移軌道，正式開啟月球之旅。相較于“嫦娥四號”和“嫦娥五號”，本次的主要任務(wù)是登陸月球背面進行月壤采集并通過升空器將月壤轉(zhuǎn)移至繞月運行的返回艙，返回艙再通過返回軌道返回地球。設(shè)返回艙繞月運行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑。己知月球表面重力加速度約為地球表面的，月球半徑約為地球半徑的。關(guān)于返回艙在該繞月軌道上的運動，下列說法正確的是（）A.其相對于月球的速度大于地球第一宇宙速度B.其相對于月球的速度小于地球第一宇宙速度C.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍D.其繞月飛行周期約為地球上近地圓軌道衛(wèi)星周期的倍【參考答案】BD【名師解析】返回艙在該繞月軌道上運動時萬有引力提供向心力，且返回艙繞月運行的軌道為圓軌道，半徑近似為月球半徑，則有其中在月球表面萬有引力和重力的關(guān)系有聯(lián)立解得由于第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，同理可得代入題中數(shù)據(jù)可得故A錯誤、B正確；根據(jù)線速度和周期的關(guān)系有根據(jù)以上分析可得故C錯誤、D正確；2.（2022年1月浙江選考）“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Q點，再依次進入如圖乙所示的調(diào)相軌道和