2023年高三物理二輪高頻考點(diǎn)沖刺突破專題06萬有引力與航天專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1高考真題（1T—4T）目標(biāo)2近地太空探測的航天問題（5T—8T）目標(biāo)3與探月有關(guān)的航天問題（9T—12T）目標(biāo)4與火星探測有關(guān)的航天問題（13T—16T）目標(biāo)5與其他深空探測有關(guān)的航天問題（17T—20T）【典例專練】高考真題1．（2022年全國卷）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的“天宮二號(hào)”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(hào)”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(duì)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(dòng)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(dòng)所需向心力的大小2．（2022年廣東卷）“祝融號(hào)”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(shí)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(dòng)。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3．（2022年遼寧卷）如圖所示，行星繞太陽的公轉(zhuǎn)可以看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。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．水星與金星的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為D．水星與金星的公轉(zhuǎn)線速度之比為4．（2022年湖南卷）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(yùn)動(dòng)，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(shí)間內(nèi)觀測到火星相對(duì)于恒星背景由西向東運(yùn)動(dòng)，稱為順行；有時(shí)觀測到火星由東向西運(yùn)動(dòng)，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(shí)，稱為火星沖日。忽略地球自轉(zhuǎn)，只考慮太陽對(duì)行星的引力，下列說法正確的是（）A．火星的公轉(zhuǎn)周期大約是地球的倍B．在沖日處，地球上的觀測者觀測到火星的運(yùn)動(dòng)為順行C．在沖日處，地球上的觀測者觀測到火星的運(yùn)動(dòng)為逆行D．在沖日處，火星相對(duì)于地球的速度最小二、近地太空探測的航天問題5．2021年1月，“天通一號(hào)”03星發(fā)射成功。發(fā)射過程簡化如圖所示：火箭先把衛(wèi)星送上軌道1（橢圓軌道，P、Q是遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)）后火箭脫離；衛(wèi)星再變軌，到軌道2（圓軌道）；衛(wèi)星最后變軌到軌道3（同步圓軌道）。軌道1、2相切與P點(diǎn)，軌道2、3相交于M、N兩點(diǎn)。忽略衛(wèi)星質(zhì)量變化。（

）A．衛(wèi)星在三個(gè)軌道上機(jī)械能E3>E2>E1B．衛(wèi)星在三個(gè)軌道上的周期T3>T2>T1C．衛(wèi)星在軌道1上的Q點(diǎn)線速度大于軌道3的線速度D．衛(wèi)星由軌道1變軌至軌道2，必須在P點(diǎn)朝速度同方向噴氣6．2021年7月我國成功將全球首顆民用晨昏軌道氣象衛(wèi)星——“風(fēng)云三號(hào)05星”送入預(yù)定圓軌道，軌道周期約為1.7h，被命名為“黎明星”，使我國成為國際上唯一同時(shí)擁有晨昏、上午、下午三條軌道氣象衛(wèi)星組網(wǎng)觀測能力的國家，如圖所示。某時(shí)刻“黎明星”正好經(jīng)過赤道上P城市正上方，則下列說法正確的是（）A．“黎明星”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于7.9km/sB．同步衛(wèi)星的軌道半徑約為“黎明星”的10倍C．該時(shí)刻后“黎明星”經(jīng)過408h能經(jīng)過P城市正上方D．“黎明星”的向心加速度小于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度7．2021年10月16日、神舟十三號(hào)載人飛船順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，假設(shè)神舟十三號(hào)載人飛船在距地面高度為h的軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，引力常量為G，下列說法正確的是（）A．神舟十三號(hào)載人飛船的線速度大于地球第一宇宙速度B．神舟十三號(hào)載人飛船運(yùn)行的周期為C．神舟十三號(hào)載人飛船軌道處的重力加速度為D．地球的平均密度8．2022年4月16日0時(shí)44分，神舟十三號(hào)與空間站天和核心艙分離，正式踏上回家之路，分離過程簡化如圖所示，脫離前天和核心艙處于半徑為的圓軌道Ⅰ上，從P點(diǎn)脫離后神舟十三號(hào)飛船沿橢圓軌道Ⅱ返回半徑為的近地圓軌道Ⅲ上，然后再多次調(diào)整軌道，繞行5圈后順利著落在東風(fēng)著落場。已知軌道Ⅱ與軌道Ⅰ、Ⅲ兩圓軌道相切于P、Q點(diǎn)兩點(diǎn)且恰好對(duì)應(yīng)橢圓的長軸兩端點(diǎn)，引力常量為G，地球質(zhì)最為M，則下列說法正確的是（??）A．飛船從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至Q點(diǎn)的最短時(shí)間為B．飛船在軌道Ⅲ上的向心加速度小于在軌道Ⅰ上的向心加速度C．飛船在軌道Ⅰ上的機(jī)械能大于在軌道Ⅲ上的機(jī)械能D．飛船在軌道Ⅰ與地心連線和在軌道Ⅲ與地心連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等與探月有關(guān)的航天問題9．如圖所示，“鵲橋”中繼星處于地月拉格朗日點(diǎn)L2上時(shí)，會(huì)和月球、地球兩個(gè)大天體保持相對(duì)靜止的狀態(tài)。設(shè)地球的質(zhì)量為M，“鵲橋”中繼星的質(zhì)量為m，地月間距為L，拉格朗日L2點(diǎn)與月球間距為d，地球、月球和“鵲橋”中繼星均可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略太陽對(duì)”鵲橋”中繼星的引力，忽略“鵲橋”中繼星對(duì)月球的影響。則“鵲橋”中繼星處于L2點(diǎn)上時(shí)，下列選項(xiàng)正確的是（）A．地球?qū)υ虑虻囊εc“鵲橋”中繼星對(duì)月球的引力相等B．月球與地球質(zhì)量之比為C．“鵲橋”中繼星與月球的向心加速度之比D．“鵲橋”中繼星與月球的線速度之比為10．2022年10月12日，天宮課堂第三課在中國空間站開講，在空間站微重力環(huán)境下，展示毛細(xì)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)最細(xì)吸管開啟“倍速模式”，水球“變懶”、扳手“掉頭”等實(shí)驗(yàn)。隨著我國登月計(jì)劃的實(shí)施，我國宇航員登上月球?qū)⒉皇菈粝耄杭偃缥覈詈絾T登上月球并在月球表面附近以初速度豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后回到出發(fā)點(diǎn)。已知月球的半徑為R，引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．月球的質(zhì)量為 B．月球表面的重力加速度為C．宇航員在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的繞行周期為 D．宇航員在月球表面獲得的速度就可能離開月球表面圍繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)11．“嫦娥五號(hào)”探測器著落月球前的運(yùn)動(dòng)軌道示意圖如圖所示，“嫦娥五號(hào)”沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火減速，之后沿軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)，再次運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火減速，之后沿近月（到月球表面的距離不計(jì)）軌道Ⅲ運(yùn)動(dòng)。月球的半徑為R，軌道Ⅱ上的遠(yuǎn)月點(diǎn)a到月心的距離為，“嫦娥五號(hào)”在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期為，引力常量為G。下列說法正確的是（）A．月球的質(zhì)量為B．月球的質(zhì)量為C．月球表面的重力加速度大小為D．月球表面的重力加速度大小為12．2020年12月17日“嫦娥五號(hào)”首次地外天體采樣返回任務(wù)圓滿完成。在采樣返回過程中，“嫦娥五號(hào)”要面對(duì)取樣、上升、對(duì)接和高速再入等四個(gè)主要技術(shù)難題，要進(jìn)行多次變軌飛行?！版隙鹞逄?hào)”繞月球飛行的三條軌道示意圖如圖所示，軌道1是貼近月球表面的圓形軌道，軌道2和軌道3是變軌后的橢圓軌道，并且都與軌道1相切于A點(diǎn)。A點(diǎn)是軌道2的近月點(diǎn)，B點(diǎn)是軌道2的遠(yuǎn)月點(diǎn)，“嫦娥五號(hào)”在軌道1上的運(yùn)行速率約為1.7km/s。不計(jì)變軌中“嫦娥五號(hào)”的質(zhì)量變化，不考慮其他天體的影響，下列說法中正確的是（）A．“嫦娥五號(hào)”在軌道2經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道1經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的加速度B．“嫦娥五號(hào)”在軌道2經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速率可能大于1.7km/sC．“嫦娥五號(hào)”在軌道3上運(yùn)行的最大速率大于其在軌道2上運(yùn)行的最大速率D．“嫦娥五號(hào)”在軌道3所具有的機(jī)械能大于在軌道2所具有的機(jī)械能與火星探測有關(guān)的航天問題13．兩千多年前，我國古代偉大詩人屈原在其傳奇詩篇《天問》中發(fā)出疑問：“日月安屬？列星安陳？”兩千多年后，中國人秉承著屈原的質(zhì)疑精神和探索精神啟動(dòng)了行星探測任務(wù)，我們的目標(biāo)，是星辰大海。我國的火星探測器“天問一號(hào)”從地球發(fā)射后，在如圖甲所示的P點(diǎn)沿地火轉(zhuǎn)移軌道到Q點(diǎn)，再依次進(jìn)入如圖乙所示的調(diào)相軌道和停泊軌道，則“天問一號(hào)”（）A．從P到Q的運(yùn)動(dòng)過程中，太陽引力對(duì)其做正功B．發(fā)射速度介于與之間C．從P點(diǎn)轉(zhuǎn)移到Q點(diǎn)的時(shí)間大于6個(gè)月D．天問一號(hào)在調(diào)相軌道的運(yùn)行周期小于在停泊軌道的運(yùn)行周期14．2021年10月火星上的祝融號(hào)航天器“失聯(lián)”一個(gè)月。追究其原因是2021年10月29日出現(xiàn)了“火星合日”的天象。“火星合日”是指火星、太陽、地球三者之間形成一條直線時(shí)，從地球的方位觀察，火星位于太陽的的正后方，火星被太陽完全遮蔽的現(xiàn)象，如圖所示、已知地球、火星繞太陽運(yùn)動(dòng)的方向相同，若把火星和地球繞太陽運(yùn)行的軌道視為圓，地球的公轉(zhuǎn)周期與火星的公轉(zhuǎn)周期之比約為1：2。由此可知（）A．火星公轉(zhuǎn)的線速度約為地球公轉(zhuǎn)線速度的B．火星的公轉(zhuǎn)半徑約為地球公轉(zhuǎn)半徑的C．下一次祝融號(hào)航天器“失聯(lián)”時(shí)間大約是2023年10月D．火星的向心加速度約為地球向心加速度的15．“天問一號(hào)”火星探測器需要通過霍曼轉(zhuǎn)移軌道從地球發(fā)射到火星，地球軌道和火星軌道近似看成圓形軌道，霍曼轉(zhuǎn)移軌道是一個(gè)在近日點(diǎn)M和遠(yuǎn)日點(diǎn)P分別與地球軌道、火星軌道相切的橢圓軌道（如圖所示）。“天問一號(hào)”在近日點(diǎn)短暫點(diǎn)火后進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道，接著沿著這個(gè)軌道運(yùn)行直至抵達(dá)遠(yuǎn)日點(diǎn)，然后再次點(diǎn)火進(jìn)入火星軌道。已知引力常量為G，太陽質(zhì)量為m，地球軌道和火星軌道半徑分別為r和R，地球、火星、“天問一號(hào)”運(yùn)行方向都為逆時(shí)針方向。若只考慮太陽對(duì)“天問一號(hào)”的作用力，下列說法正確的是（）A．兩次點(diǎn)火噴射方向都與速度方向相同B．兩次點(diǎn)火之間的時(shí)間間隔為C．“天問一號(hào)”在地球軌道上的線速度大于在火星軌道上的線速度D．“天問一號(hào)”在霍曼轉(zhuǎn)移軌道上P點(diǎn)的加速度比在火星軌道上P點(diǎn)的加速度小16．在火星表面上用探測器做了一次豎直方向的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，探測器從火星表面先豎直向上做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部一質(zhì)量為m的物體受到豎直向上的支持力是其重力的1.8倍，關(guān)閉發(fā)動(dòng)裝置，探測器接著做豎直上拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)最高點(diǎn)，最后自由落體回到火星表面。已知上升過程的最大速度為，與火星表面的最大距離為h，萬有引力常量為G，下列說法正確的是（）A．探測器在上升的過程中，先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)B．探測器在下降過程中的平均速度大小為C．若火星的質(zhì)量為M，則火星的半徑為D．若火星的半徑為R，則火星的第一宇宙速度為與其他深空探測有關(guān)的航天問題17．中國日?qǐng)?bào)2022年9月9日電（記者張宇浩）當(dāng)?shù)貢r(shí)間7日，美國國家航空航天局的“苔絲”（TESS）任務(wù)宣布發(fā)現(xiàn)兩顆系外行星，距離地球約100光年，其中一顆或適合生命存活。這兩顆系外行星被歸類為“超級(jí)地球”，即質(zhì)量比地球大，但比冰巨星小。它們繞著一顆“活躍度較低”的紅矮星運(yùn)行。第一顆行星，LP8909b，其半徑是地球的倍，每天繞恒星一周。另一顆行星LP8909c的半徑是地球的倍，大約天繞恒星一周，繞行期間處于恒星宜居帶內(nèi)。研究人員表示，LP8909c距離恒星很近，接收到的輻射熱量卻很低，若有充足的大氣層，行星表面或存在液態(tài)水。若將兩顆行星和地球均視為球體，假設(shè)LP8909c與地球密度相等，地球繞太陽和兩顆行星繞紅矮星的運(yùn)動(dòng)均看做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A．LP8909c表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比為B．LP8909c的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為C．LP8909b與LP8909c繞恒星公轉(zhuǎn)的軌道半徑之比為D．LP8909b與LP8909c繞恒星公轉(zhuǎn)的線速度之比為18．2022年9月27日的“木星沖日”是觀測木星的一次好機(jī)會(huì)。木星沖日就是指木星、地球和太陽依次排列大致形成一條直線時(shí)的天象。已知木星與地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，木星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的318倍，木星半徑約為地球半徑的11倍，木星到太陽的距離大約是地球到太陽距離的5倍，則下列說法正確的是（）A．木星運(yùn)行的加速度比地球運(yùn)行的加速度大B．木星表面的重力加速度比地球表面的重力加速度小C．在木星表面附近發(fā)射飛行器的速度至少為7.9km/sD．上一次“木星沖日”的時(shí)間大約在2021年8月份19．仙王座VV是一對(duì)雙星系統(tǒng)，分別由一顆紅超巨星VVA（主星）和一顆藍(lán)矮星VVB（伴星）組成，這是一個(gè)食變雙星，兩顆星會(huì)互相圍繞著公共質(zhì)心（質(zhì)量中心，即質(zhì)量集中的假想點(diǎn)）公轉(zhuǎn)，其中VVA和VVB間的距離為25AU（1AU等于日地平均距離），它們繞公共質(zhì)心公轉(zhuǎn)的周期為20年，由于會(huì)有物質(zhì)從VVA噴發(fā)出去，最終全部流向VVB，導(dǎo)致伴星的質(zhì)量增大而主星的質(zhì)量減小，假定在這個(gè)過程中兩星間的距離不變，則在VVA的質(zhì)量減小到兩星的質(zhì)量相等的過程中（）A．公共質(zhì)心離VVB越來越遠(yuǎn)B．兩星間的引