2025年物理高考天體真題及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.某衛(wèi)星在半徑為\(r\)的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球質(zhì)量為\(M\)，引力常量為\(G\)，則該衛(wèi)星的線速度大小為（）A.\(\sqrt{\frac{GM}{r}}\)B.\(\sqrt{\frac{Gr}{M}}\)C.\(\sqrt{\frac{GMr}{r^2}}\)D.\(\sqrt{\frac{GM}{r^2}}\)答案：A2.火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的\(\frac{1}{10}\)，半徑約為地球半徑的\(\frac{1}{2}\)，則火星表面的重力加速度與地球表面重力加速度之比為（）A.\(\frac{4}{5}\)B.\(\frac{2}{5}\)C.\(\frac{1}{5}\)D.\(\frac{1}{10}\)答案：B3.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑越大，則衛(wèi)星的（）A.線速度越大B.角速度越大C.周期越大D.向心加速度越大答案：C4.已知月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為\(T\)，軌道半徑為\(r\)，引力常量為\(G\)，則地球的質(zhì)量為（）A.\(\frac{4\pi^2r^3}{GT^2}\)B.\(\frac{4\pir^3}{GT^2}\)C.\(\frac{4\pi^2r^2}{GT^2}\)D.\(\frac{4\pi^2r^3}{GT}\)答案：A5.兩顆人造衛(wèi)星\(A\)、\(B\)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑之比\(r_A:r_B=1:2\)，則它們的線速度大小之比\(v_A:v_B\)為（）A.\(\sqrt{2}:1\)B.\(1:\sqrt{2}\)C.\(2:1\)D.\(1:2\)答案：A6.若一衛(wèi)星在離地面高度等于地球半徑的圓形軌道上運(yùn)行，已知地球表面重力加速度為\(g\)，則衛(wèi)星運(yùn)行的加速度大小為（）A.\(g\)B.\(\frac{g}{2}\)C.\(\frac{g}{4}\)D.\(\frac{g}{8}\)答案：C7.某行星的質(zhì)量是地球質(zhì)量的\(2\)倍，半徑是地球半徑的\(\frac{1}{2}\)，則該行星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的（）A.\(8\)倍B.\(4\)倍C.\(2\)倍D.\(\frac{1}{2}\)答案：A8.人造衛(wèi)星在軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其線速度越大B.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其角速度越大C.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其周期越大D.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其向心加速度越大答案：C9.已知地球半徑為\(R\)，地球表面重力加速度為\(g\)，若衛(wèi)星在離地面高度為\(R\)的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則衛(wèi)星的線速度大小為（）A.\(\sqrt{\frac{gR}{2}}\)B.\(\sqrt{gR}\)C.\(\sqrt{2gR}\)D.\(2\sqrt{gR}\)答案：A10.一衛(wèi)星繞某行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知衛(wèi)星的軌道半徑為\(r\)，運(yùn)動(dòng)周期為\(T\)，行星的半徑為\(R\)，則行星表面的重力加速度為（）A.\(\frac{4\pi^2r^3}{T^2R^2}\)B.\(\frac{4\pi^2R^3}{T^2r^2}\)C.\(\frac{4\pi^2r}{T^2}\)D.\(\frac{4\pi^2R}{T^2}\)答案：A二、多項(xiàng)選擇題1.關(guān)于人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.在同一軌道上運(yùn)行的不同形狀、不同質(zhì)量的衛(wèi)星具有相同的線速度大小B.衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其線速度一定不會(huì)小于\(7.9km/s\)C.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其周期越大D.衛(wèi)星的軌道半徑越大，其發(fā)射速度越小答案：AC2.若已知某行星繞太陽公轉(zhuǎn)的半徑為\(r\)，公轉(zhuǎn)周期為\(T\)，引力常量為\(G\)，則由此可求出（）A.該行星的質(zhì)量B.太陽的質(zhì)量C.該行星的密度D.太陽的密度答案：B3.下列關(guān)于萬有引力定律的說法，正確的是（）A.萬有引力定律是牛頓發(fā)現(xiàn)的B.公式\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)中的\(G\)是一個(gè)比例常數(shù)，是沒有單位的C.萬有引力定律適用于任意兩個(gè)物體之間的引力計(jì)算D.兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體之間的相互作用力也可以用\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)來計(jì)算，\(r\)是兩球心間的距離答案：AD4.如圖所示，\(a\)、\(b\)、\(c\)是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的三顆衛(wèi)星，下列說法正確的是（）A.\(b\)、\(c\)的線速度大小相等，且大于\(a\)的線速度B.\(b\)、\(c\)的向心加速度大小相等，且小于\(a\)的向心加速度C.\(b\)、\(c\)的周期相等，且大于\(a\)的周期D.若\(c\)的速率增大可追上同一軌道上的\(b\)答案：BC5.假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，已知地球表面重力加速度在兩極的大小為\(g_0\)，在赤道的大小為\(g\)；地球自轉(zhuǎn)的周期為\(T\)，引力常量為\(G\)。則地球的密度為（）A.\(\frac{3\pi(g_0-g)}{GT^2g_0}\)B.\(\frac{3\pig_0}{GT^2(g_0-g)}\)C.\(\frac{3\pi}{GT^2}\)D.\(\frac{3\pig_0}{GT^2g}\)答案：B6.我國發(fā)射的“嫦娥五號(hào)”探測器，實(shí)現(xiàn)了月球表面無人采樣返回。在探測器靠近月球表面的過程中，探測器的（）A.線速度增大B.角速度增大C.周期增大D.向心加速度增大答案：ABD7.一物體靜置在平均密度為\(\rho\)的球形天體表面的赤道上。已知萬有引力常量為\(G\)，若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對(duì)天體表面壓力恰好為零，則天體自轉(zhuǎn)周期為（）A.\(\sqrt{\frac{4\pi}{3G\rho}}\)B.\(\sqrt{\frac{3}{4\piG\rho}}\)C.\(\sqrt{\frac{\pi}{G\rho}}\)D.\(\sqrt{\frac{3\pi}{G\rho}}\)答案：D8.下列關(guān)于同步衛(wèi)星的說法正確的是（）A.同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同B.同步衛(wèi)星的軌道一定在赤道平面內(nèi)C.同步衛(wèi)星的高度是固定的D.同步衛(wèi)星的線速度大小是固定的答案：ABCD9.已知引力常量\(G\)，下列數(shù)據(jù)中，可以估算出地球質(zhì)量的是（）A.已知地球的半徑\(R\)和地球表面的重力加速度\(g\)B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑\(r\)和周期\(T\)C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑\(r\)和線速度\(v\)D.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度\(v\)和周期\(T\)答案：ABCD10.兩個(gè)質(zhì)量分別為\(m_1\)、\(m_2\)的行星，它們繞太陽運(yùn)行的軌道半徑分別為\(r_1\)、\(r_2\)，若它們只受到太陽的引力作用，下列說法正確的是（）A.它們的向心加速度之比為\(\frac{r_2^2}{r_1^2}\)B.它們的線速度之比為\(\sqrt{\frac{r_2}{r_1}}\)C.它們的周期之比為\(\sqrt{\frac{r_1^3}{r_2^3}}\)D.它們的角速度之比為\(\sqrt{\frac{r_2^3}{r_1^3}}\)答案：ABCD三、判斷題1.只要知道兩個(gè)物體的質(zhì)量和兩個(gè)物體之間的距離，就可以由\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)算出兩物體間的萬有引力。（×）2.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑越大，其運(yùn)行速度越小，所以發(fā)射軌道半徑大的衛(wèi)星比發(fā)射軌道半徑小的衛(wèi)星更容易。（×）3.行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。（√）4.第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。（√）5.同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，所以它可以定點(diǎn)在地球上空的任意位置。（×）6.地球?qū)υ虑虻囊εc月球?qū)Φ厍虻囊Υ笮∠嗟?。（√?.衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，由于太空是真空環(huán)境，所以衛(wèi)星不需要?jiǎng)恿涂梢砸恢边\(yùn)行下去。（√）8.開普勒第三定律\(\frac{r^3}{T^2}=k\)中的\(k\)值，只與中心天體的質(zhì)量有關(guān)。（√）9.當(dāng)衛(wèi)星的速度大于第二宇宙速度時(shí)，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。（×）10.質(zhì)量不同的兩顆衛(wèi)星在同一軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的線速度大小是相同的。（√）四、簡答題1.簡述開普勒三大定律的內(nèi)容。開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即\(\frac{r^3}{T^2}=k\)，\(k\)只與中心天體質(zhì)量有關(guān)。2.推導(dǎo)第一宇宙速度的表達(dá)式，并說明其物理意義。設(shè)地球質(zhì)量為\(M\)，半徑為\(R\)，衛(wèi)星質(zhì)量為\(m\)。衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，\(G\frac{Mm}{R^2}=m\frac{v^2}{R}\)，解得\(v=\sqrt{\frac{GM}{R}}\)。又因?yàn)樵诘厍虮砻鎈(mg=G\frac{Mm}{R^2}\)，即\(GM=gR^2\)，所以\(v=\sqrt{gR}\)。第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大環(huán)繞速度，也是最小發(fā)射速度。3.簡述萬有引力定律的內(nèi)容，并說明其適用條件。萬有引力定律內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量\(m_1\)和\(m_2\)的乘積成正比，與它們之間距離\(r\)的二次方成反比，即\(F=G\frac{m_1m_2}{r^2}\)。適用條件：適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)；對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體，\(r\)是兩球心間的距離。4.分析衛(wèi)星變軌過程中的速度變化情況。衛(wèi)星從低軌道向高軌道變軌時(shí)，需在低軌道某點(diǎn)加速，此時(shí)速度增大，做離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道，在橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)再次加速進(jìn)入高軌道，速度再次增大。從高軌道向低軌道變軌時(shí)，在高軌道某點(diǎn)減速，做近心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入橢圓軌道，在橢圓軌道近地點(diǎn)再次減速進(jìn)入低軌道。所以衛(wèi)星從低軌道到高軌道速度增大，從高軌道到低軌道速度減小。五、討論題1.討論人造衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)行時(shí)，其線速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系，并分析這些物理量變化的原因。線速度\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)，軌道半徑\(r\)越大，線速度越小。這是因?yàn)槿f有引力提供向心力，\(G\frac{Mm}{r^2}=m\frac{v^2}{r}\)，\(r\)增大時(shí)，\(v\)減小。角速度\(\omega=\sqrt{\frac{GM}{r^3}}\)，\(r\)越大，角速度越小。周期\(T=2\pi\sqrt{\frac{r^3}{GM}}\)，\(r\)越大，周期越大。向心加速度\(a=\frac{GM}{r^2}\)，\(r\)越大，向心加速度越小。這些物理量變化的根本原因是萬有引力提供向心力，隨著軌道半徑變化，向心力的大小和方向改變，從而導(dǎo)致這些運(yùn)動(dòng)學(xué)量改變。2.結(jié)合實(shí)際航天應(yīng)用，談?wù)勍叫l(wèi)星的特點(diǎn)及其在通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域的重要作用。同步衛(wèi)星特點(diǎn)：周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，為\(24\)小時(shí)；軌道一定在赤道平面內(nèi)；高度固定，約為\(36000km\)；線速度大小固定。在通信領(lǐng)域，由于其相對(duì)地球靜止，可作為通信中繼站，實(shí)現(xiàn)全球通信覆蓋，如衛(wèi)星電視、國際通信等。在導(dǎo)航領(lǐng)域，同步衛(wèi)星與其他衛(wèi)星組成衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，為飛機(jī)、船舶、汽車等提供精確的定位和導(dǎo)航服務(wù)，提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩院托?，?duì)現(xiàn)代社會(huì)的通信和導(dǎo)航起著至關(guān)重要的支撐作用。3.分析探測器在靠近和著陸月球過程中，涉及到的物理知識(shí)以及可能面臨的挑戰(zhàn)?？拷虑蜻^程中，探測器受月球引力作用，做加速運(yùn)動(dòng)，引力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。根據(jù)萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，可分析其軌道變化和速度變化。著陸過程，要考慮緩沖問題，利用反沖原理減速。面臨的挑戰(zhàn)：一是精確的軌道控制，要準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道；二是著陸時(shí)的減速和緩沖，月球表面環(huán)境復(fù)雜，需確