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（二）

一,選擇題（共20小題）

I.（2024?貴州）土星的部分H星燒土星的運動可視為勻速圓周運動，其中的兩顆衛(wèi)星軌道半徑分別為門、

⑵且riWr2,向心加速度大小分別為ai、a2?貝1J（）

C.airi=a2F2D.air：=a2域

2.（2024?浙江）與地球公轉(zhuǎn)軌道“外切”的小行星甲和“內(nèi)切”的小行星乙的公轉(zhuǎn)軌道如圖所示，假設

這些小行星與地球的公轉(zhuǎn)軌道都在同一平面內(nèi)，地球的公轉(zhuǎn)半徑為R，小行星甲的遠日點到太陽的距離

為Ri,小行星乙的近日點到太陽的距離為R2,則（）

乙

小行星甲在遠日點的速度大于近日點的速度

小行星乙在遠日點的加速度小于地球公轉(zhuǎn)加速度

小行星甲與乙的運行周期之比二

T2

D.甲、乙兩星從遠日點到近日點的時間之比包心廿，

3.（2024?選擇性）如圖（a）,將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標原點O,豎直向上為正

方向建立x軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放,其在地球與某球狀天體表面做簡諧運動的圖像如（b）

所示（不考慮自轉(zhuǎn)影響）。設地球、該天體的平均密度分別為pi和P2,地球半徑是該天體的n倍?！钡?/p>

值為（)

圖（a）圖（b）

n21

A.2nB.-C.-D.—

2n2n

4.（2024?重慶）在萬有引力作用下，太空中的某三個天體可以做相對位置不變的圓周運動，假設a、b兩

個天體的質(zhì)量均為M,相距為2r,其連線的中點為O,另一天體（圖中未畫出）質(zhì)量為m（m?M）,

若c處于a、b連線的垂宜平分線上某特殊位置，a、b、c可視為繞O點做角速度相同的勻速圓周運動，

且相對位置不變，忽略其他天體的影響，引力常量為G。則（）

.血

O

A.c的線速度大小為a的百倍

B.c的向心加速度大小為b的一半

C.c在一個周期內(nèi)的路程為2m

D.c的角速度大小為磨

5.（2024?全國）在俄烏沖突爆發(fā)后，太空服務公司SpaceX透過在距離地表500到600公里間運行之低軌

衛(wèi)星群所組成的“星鏈”（Stailink）,補足了地面網(wǎng)絡覆蓋性、移動性不足或遭受破壞的問題，為烏克

蘭提供不受地理條件限制的網(wǎng)絡服務，讓全世界看見低軌衛(wèi)星通訊的重要性。下列有關(guān)低就衛(wèi)星與距地

表約36000公里的同步衛(wèi)星之性質(zhì)比較，何者錯誤？（）

A.低軌衛(wèi)星受地球重力產(chǎn)生的加速度較大

B.低軌衛(wèi)星的通訊傳輸時間較短

C.在正常運作條件下，每顆低軌衛(wèi)星覆蓋的地表通訊面積較小

D.低軌衛(wèi)星每天可繞地球運行多次

E.低軌衛(wèi)星對地球的脫離速度較小

6.（2024?廣西）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（）

O

月球

B.b處最大

C.c處最大D.a、c處相等，b處最小

7.（2024?浙江）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500km的軟道。取地球質(zhì)量6.0Xl（）24kg,地球半徑6.4X1（）3%如引力常量6.67X

m2/kg2o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Bdm/s?

C.衛(wèi)星運行的周期約I2h

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)

8.（2023?新課標）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E寸小

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

9.（2023?山東）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）

Mm

的引力具有相同的性質(zhì)，旦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

r2

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（)

C.120n曰D.120n器

10.（2023?浙江）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1：2：4o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1■的n倍.月球繞地球公轉(zhuǎn)周期為To,則（）

A.木衛(wèi)一軌道半徑為三r

16

B.木衛(wèi)二軌道半徑為巴r

2

3

C.周期T與To之比為n2

D.木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為芋儲

T2

II.（2023?天津）運行周期為24h的“北斗”衛(wèi)星比運行周期為1211的（）

A.加速度大B.角速度大C.周期小D.線速度小

12.（2023?湖北）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”?；鹦呛偷厍驇缀踉谕黄矫鎯?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3：2,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27：8

B.當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9：4

D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前

13.（2023?浙江）太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\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表：

行星名稱地球火星木星土星天王星海王星

軌道半徑1.01.55.29.51930

R/AU

則相鄰兩次“沖日”時間間隔約為（)

A.火星365天B.火星800天

C.天王星365天D.天王星800天

14.（2023?江蘇）設想將來發(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

15.（2023?河北）我國自古就有“晝漲為潮，夜?jié)q為汐”之說，潮汐是月球和太陽對海水的引力變化產(chǎn)生

的周期性漲落現(xiàn)象，常用引潮力來解釋。月球?qū)Ｋ囊绷Υ笮∨c月球質(zhì)量成正比、與月地距離的3

次方成反比，方向如圖I。隨著地球自轉(zhuǎn)，引潮力的變化導致了海水每天2次的潮漲潮落。太陽對海水

的引潮力與月球類似，但大小約為月球引潮力的0.45倍。每月2次大潮（引潮力最大）和2次小潮（引

潮力最?。┦翘柵c月球引潮力共同作用的結(jié)果。結(jié)合圖2,下列說法正確的是（）

地球

A.月球在位置1時會出現(xiàn)大潮

B.月球在位置2時會出現(xiàn)大潮

C.漲潮總出現(xiàn)在白天，退潮總出現(xiàn)在夜晚

D.月球引潮力和太陽引潮力的合力一定大于月球引潮力

16.（2023?湖南）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1?8倍將坍縮成白矮星，質(zhì)量為太陽質(zhì)量的10?

20倍將坍縮成中了?星，質(zhì)量更大的恒星將坍縮成黑洞。設恒星坍縮前后可看成質(zhì)量均勻分布的球體，

質(zhì)量不變，體枳縮小，自轉(zhuǎn)變央。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

VI倍，中于星密度大于白矮星。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的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姣星的逃逸速度

17.（2023?北京）2022年10月9日，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，距地面高度約為720km,運行一圈所用時

間約為100分鐘。如圖所示，為了隨時跟蹤和觀測太陽的活動，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過

程中，需要其軌道平面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”。下列說法正確的

是（）

地球公轉(zhuǎn)軌疳

A.“夸父一號”的運行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為1°

B.“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度大于7.9km/s

C.“夸父一號”繞地球做圓周運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.由題干信息，根據(jù)開普勒第三定律，可求出口地間平均距離

18.（2023?浙江）圖為“玉兔二號”巡視器在月球上從O處行走到B處的照片。軌跡OA段是直線，AB

段是曲線，巡視器質(zhì)量為135kg,則巡視器（）

A.受到月球的引力為1350N

B.在AB段運動時一定有加速度

C.OA段與AB段的平均速度方向相同

D.從O到B的位移大小等于OAB軌跡長度

19.（2023?廣東）如圖（a）所示，太陽系外的一顆行星P繞恒星Q做勻速圓周運動。由于P的遮擋，探

測器探測到Q的亮度隨時間做如圖（b）所示的周期性變化，該周期與P的公轉(zhuǎn)周期相同。己知Q的質(zhì)

量為M,引力常量為G。關(guān)于P的公轉(zhuǎn)，下列說法正確的是（）

圖(a)

亮

度|了丫Y

%G24一%時間

圖（b）

A.周期為2ti-to

B.半徑為3叵京正

C.角速度的大小為二~

口一山

D.加速度的大小為3僧匹2

20.（2023?遼寧）在地球上觀察，月球和太陽的角直徑（直徑對應的張角）近似相等，如圖所示。若月球

繞地球運動的周期為T1,地球繞太陽運動的周期為T2,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（）

眼角直徑

:二①二

月球

太陽

A.k3(-)2B.k3(―)2

T2Ti

1Tll

C.—(―)2D.

3

kT2

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（二）

參考答案與試題解析

一.選擇題（共20小題）

題號1234567891011

答案DDCAEABDCDD

題號121314151617181920

答案BBCABABBD

一,選擇題（共20小題）

1.（2024?貴州）土星的部分衛(wèi)星蹺土星的運動可視為勻速圓周運動，其中的兩顆衛(wèi)星軌道半徑分別為口、

「2，且門工⑵向心加速度大小分別為ai、a2，則（）

%a%a

A.-=-2B.-T=-2r

r2rfr/

C.airi=a2F2D.ai*=a2r/

【考點】萬有引力的基本計算.

【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用專題；理解能力.

【答案】D

【分析】土星對衛(wèi)星的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解作答。

【解答】解：土星的衛(wèi)星繞土星做勻速圓周運動，土星對衛(wèi)星的萬有引力提供向心力；

根據(jù)牛頓第二定律G鬻=ma

向心加速度a=管

因此加速度之比父=4

即小中=的域，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文學上的運用，明確向心力的來源是解題的關(guān)健。

2.（2024?浙江）與地球公轉(zhuǎn)軌道“外切”的小行星甲和“內(nèi)切”的小行星乙的公轉(zhuǎn)軌道如圖所示，假設

這些小行星與地球的公轉(zhuǎn)軌道都在同一平面內(nèi)，地球的公轉(zhuǎn)半徑為R,小行星甲的遠日點到太陽的距離

為Ri,小行星乙的近日點到太陽的距離為R2,則（）

A.小行星甲在遠日點的速度大于近日點的速度

B.小行星乙在遠日點的加速度小于地球公轉(zhuǎn)加速度

C.小行星甲與乙的運行周期之比晟。騙

D.甲、乙兩星從遠日點到近日點的時間之比色，

t27（R2+R產(chǎn)

【考點】萬有引力的基本計算；牛頓第二定律的簡單應用；開普勒三大定律.

【專題】信息給予題；定量思想；推理法；萬有引力定律的應用專題；理解能力.

【答案】D

【分析】A.根據(jù)開普勒第二定律分析作答；

B.根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律求解作答：

C.根據(jù)開普勒第三定律求解作答：

D.行星從遠日點到近日點的時間為周期的一半，據(jù)此求解作答。

【解答】解：A.根據(jù)開普勒第二定律可知，行星在遠日點的速度小于近日點的速度，故A錯誤；

B.設加速度為a,根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律G^二ma

組GM

得”產(chǎn)

由于小行星乙在遠日點到太陽的距離等于地球到太陽的距離，因此小行星乙在遠日點的加速度等于地球

公轉(zhuǎn)的加速度，故B錯誤；

C.小行星甲的半長軸由=學，小行星乙的半長軸g=華

根據(jù)開普勒第三定律胃=k

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得光=j（徵）3,故C錯誤：

D.甲、乙兩顆小行星從遠日點到近日點時的時間之比”=鼠=故D正確。

以芋N（Rz+R）3

故選：Do

【點評】本題主要考查了開普勒定律、萬有引力定律和牛頓第二定律的理解和運用。

3.（2024?選擇性）如圖（a）,將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標原點O,豎直向上為正

方向建立x軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放,其在地球與某球狀天體表面做簡諧運動的圖像如（b）

所示（不考慮自轉(zhuǎn)影響）。設地球、該天體的平均密度分別為pi和P2,地球半徑是該天體的n倍。”的

P2

值為（）

【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.

【專題】信息給予題；定量思想：推理法；萬有引力定律的應用專題：理解能力.

【答案】C

【分析】根據(jù)星球（地球或某大體）表面上，萬有引力等于重力求解星球質(zhì)量與表面重力加速度的關(guān)系；

根據(jù)密度公式和體積公式求解星球的密度；根據(jù)彈簧振子的振幅關(guān)系求解重力加速度的關(guān)系，然后完成

作答。

【解答】解：在地球上，忽略地球自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力=

R

M'm

在某天體表面上，忽略天體自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力G得=mg'

Mf9,

解得二7二

n2g

在地球上，設彈簧振子的振幅為2A,在平衡位置時有：k?2A=mg

在某天體上，設彈簧振子的振幅為A,在平衡位置時有：k?A=mg'

可得：g=2gz

地球的密度"肛導=券

某天體的密度。2=%曲=需

聯(lián)立解得"=-

P2九

綜上分析，故ABD錯誤，C正確。

故選：Co

【點評】本題主要考查了萬有引力定律在天文學上的運用，掌握密度公式和球體積公式；理解彈簧振子

的回復力。

4.（2024?重慶）在萬有引力作用下，太空中的某三個天體可以做相對位置不變的圓周運動，假設a、b兩

個天體的質(zhì)量均為M,相距為2r,其連線的中點為O,另一天體（圖中未畫出）質(zhì)量為m（m?M）,

若c處卜a、b連線的垂直平分線上某特殊位置，a、b、c可視為繞O點做角速度相同的勻速圓周運動，

且相對位置不變，忽略其他天體的影響，引力常量為G。則（）

■血

O

A.c的線速度大小為a的百倍

B.c的向心加速度大小為b的一半

C.c在一個周期內(nèi)的路程為2m

D.c的角速度大小為感

【考點】多星系統(tǒng)及相關(guān)計算.

【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用專題；理解能力.

【答案】A

【分析】D.由于m?M,因此c天體對ab、天體的萬有引力可以忽略不計，萬有引力提供向心力，根據(jù)

牛頓第二定律求解角速度；

A.設c到O點的距離為R,天體a、b對天體c的萬有引力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解

做圓周運動的半徑關(guān)系，根據(jù)v=r（o求解線速度關(guān)系；

B.根據(jù)a=ru）2求解加速度關(guān)系；

C.根據(jù)S=2TTR求解作答。

【解答】解：D.由于m?M,因此c天體對ab、天體的萬有引力可以忽略不計;

22

a、b天體之間的萬有引力七力=。券=翳

設角速度為3，對天體a,萬有引力提供向心力Fa》=Mrco?

聯(lián)立解得3=牌

因此牝=悟，故D錯誤；

A.設C到O點的距離為R,則ac之間的距離乙=Vr2+R2

a、c之間的萬有引力外c=G置

天體c做勻速圓周運動的向心力4=2&cx；

'ac

代入數(shù)據(jù)解得昂=型鳴

（r2+7?2）2

根據(jù)向心力公式E=mRa）2

聯(lián)立上述D,解得

根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系，c的線速度%=/?3=V5r3

a^b的線速度va=vb=rco

因此區(qū)=——-=、/§,即％—V3va?故A正確；

varo）

B.根據(jù)向心加速度公式a=ra）2

c、b的向心加速度之比&=-=――=^3

abrr

因此c的向心加速度大小為b的V5倍，故B錯誤；

C.c在一個周期內(nèi)的路程為s’=2n7?=Zgzrr,故C錯誤。

故選：Ao

【點評】本題主要考杳了萬有引力定律在天體上的運動，止確求解天體做勻速圓周運動的向心力的是解

題的關(guān)鍵；本題的難點是求解天體c做勻速圓周運動的軌道半徑。

5.（2024?全國）在俄烏沖突爆發(fā)后，太空服務公司SpaceX透過在距離地表500到600公里間運行之低領

衛(wèi)星群所組成的“星鏈”（Stailink）,補足了地面網(wǎng)絡覆蓋性、移動性不足或遭受破壞的問題，為烏克

蘭提供不受地理條件限制的網(wǎng)絡服務，讓全世界看見低軌衛(wèi)星通訊的重要性。下列有關(guān)低軌衛(wèi)星與距地

表約36000公里的同步衛(wèi)星之性質(zhì)比較，何者錯誤？（）

A.低軌衛(wèi)星受地球重力產(chǎn)生的加速度較大

B.低軌衛(wèi)星的通訊傳輸時間較短

C.在正常運作條件下，每顆低軌衛(wèi)星覆蓋的地表通訊面積較小

D.低軌衛(wèi)星每天可繞地球運行多次

E.低軌衛(wèi)星對地球的脫離速度較小

【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；同步衛(wèi)星的特點及相關(guān)計算；

.衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算.

【專題】定性思想；推理法；萬有引力定律在天體運動中的應用專題；人造衛(wèi)星問題；理解能力.

【答案】E

【分析】A.根據(jù)萬有引力等于重力求解作答：

B.根據(jù)勻速運動公式分析作答：

C.在正常運作條件下，衛(wèi)星通信的張角相同，據(jù)此分析衛(wèi)星通信的覆蓋面積；

D.根據(jù)12星運行周期與軌道半徑的關(guān)系分析作答；

E.根據(jù)衛(wèi)第二宇宙速度的含義分析作答。

【解答】解：A.根據(jù)=得g=器

由于低軌道衛(wèi)星的r小，因此低軌衛(wèi)星受地球重力產(chǎn)生的加速度較大，故A正確；

B.電磁波在空中勻速傳播，傳播時間

由于低軌道衛(wèi)星距離地球表面更近，因此低軌衛(wèi)星的通訊傳輸時間較短，故B正確；

C.在正常運作條件下，衛(wèi)星通常的張角相同，低軌衛(wèi)星距離地球表面近，因此每顆低軌衛(wèi)星覆蓋的地表

通訊面積較小，故C正確；

D.低軌衛(wèi)星的運動周期小于地球自轉(zhuǎn)周期，低軌衛(wèi)星每天可繞地球運行多次，故D正確：

E.低軌衛(wèi)星引力勢能較小，脫離地球需要的初動能較大，所以低軌衛(wèi)星脫離速度也較大，故E錯誤。

本題選擇錯誤的選項。

故選：Eo

【點評】本題主要考杳了萬有引力定律在衛(wèi)星運行中的運用，要能正確理解各選項的包含的物理意義；

能夠正確運用牛頓第二定律和圓周運動公式。

6.（2024?廣西）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（)

b

c（地球）a0

V）月球

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

【考點】萬有引力的基本計算.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)萬有引力的計算公式分析判斷。

【解答】解：根據(jù)萬有引力公式F=等可知，圖中a處與月球距離最小，單位質(zhì)量的海水受月球引力

最大，故A正確，BCD錯誤；

故選：Ao

【點評】本題考查方有引力公式的應用，解題關(guān)鍵掌握萬有引力定律中各物理量的含義。

7.（2024?浙江）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500km的軌道。取地球質(zhì)量6.0X1024kg,地球半徑6.4X103km,引力常量6.67XIOnN*

m2/kg2o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3.4m/s2

C.衛(wèi)星運行的周期約12h

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)

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算；超重與失重的概念、特點和判斷.

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

【答案】B

【分析】根據(jù)反沖現(xiàn)象的原理進行分析；根據(jù)萬有引力定律提供向心力求解衛(wèi)星的向心加速度和衛(wèi)星運

行的周期；加速度方向向上處于超重狀態(tài)，加速度方向向下處于失重狀態(tài)。

【解答】解：A、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；

B、根據(jù)萬有引力定律提供向心力可知=ma,解得衛(wèi)星的向心加速度大小為a^8.4m/s2,故B

伊+九）2

正確；

C、根據(jù)萬有引力定律提供向心力可知G—也》二m（奈）2（R+h）,衛(wèi)星運行的周期為T^I.Oh,故C

（R+h）21

錯誤；

D、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。

故選：B。

【點評】本題主要考查了反沖、萬有引力、超重與失重狀態(tài)的問題，是一道基礎題，掌握基礎知識即可

解題，要注意基礎知識的學習。

8.（2023?新課標）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對小

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

【考點】萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）：同步衛(wèi)星的特點及相關(guān)計算；近地衛(wèi)星；線速度的物理

意義及計算.

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

【答案】D

【分析】質(zhì)量是物體的固有屬性，物資進入太空后質(zhì)量不發(fā)生變化；根據(jù)物體運動狀態(tài)比較合力大小;

根據(jù)萬有引力公式比較引力大??；地球自轉(zhuǎn)角速度等于同步衛(wèi)星做勻速圓周運動的角速度，同步衛(wèi)星和

物資均繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力等于向心力比較角速度大小。

【解答】解：A、物資在空間站中的質(zhì)量與靜止在地面上的質(zhì)量相等，故A錯誤；

B、若不考慮地球自轉(zhuǎn)，物資靜止在地面時，所受合力為零。物資在空間站中做勻速圓周運動，物資所

受的合力為地球?qū)ξ镔Y的萬有引力，則物體在空間站中所受合力比靜止在地面上時大，故B錯誤；

C、由萬有引力公式得：F=^

物資在空間站中離地球球心的距離大于在地面上時離球心的距離，則所受地球引力比靜止在地面上時小,

故c錯誤；

D、地球自轉(zhuǎn)角速度等于同步衛(wèi)星做勻速圓周運動的角速度，同步衛(wèi)星和物資均繞地球做勻速圓周運動,

萬有引力等于向心力：32r

解得：3=y[~r'

由題意可知，空間站運動軌道離地面高度小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離，則空間站做圓周運動的半徑

小于同步衛(wèi)星做圓周運動的半徑，角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，則空間站做圓周運動的角速度大小比

地球自轉(zhuǎn)角速度大，故D正確。

故選：D。

【點評】本題考查萬有引力定律在天體問題中的應用，解題關(guān)鍵是知道物資隨太空艙做勻速圓周運動,

萬有引力等于向心力，結(jié)合萬有引力公式和向心力公式分析即可。

9.（2023?山東）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）

Mm

的引力具有相同的性質(zhì)，且都滿足苫。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.30n/B.30ngC.120n/D.120n電

【考點】萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）：牛頓第二定律的簡單應用；牛頓第二定律與向心力結(jié)合

解決問題.

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

【答案】C

【分析】在地球表面，忽略地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體所受萬有引力等于重力，月球繞地球做勻速圓周運

動，地球給月球的萬有引力提供向心力，列式求解即可。

【解答】解：設地球半徑為R，在地球表面，忽略地球自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力：G，C=mg

m施m月47r2

月球繞地球做勻速圓周運動，萬有引力等于向心力：G—^'=m月節(jié)r

由題意得：r=60R

聯(lián)立解得：T=120n

故ABD錯誤，C正確。

故選：Co

【點評】本題考查萬有引力定律在天體問題中的應用，解題關(guān)鍵是知道在天體表面和環(huán)繞天體繞中心天

體做勻速圓周運動兩種情況下，萬有引力、重力與向心力的關(guān)系。

10.（2023?浙江）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1：2：4。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To,則（）

n

A.木衛(wèi)一軌道半徑為r

7167

B.木衛(wèi)二軌道半徑為三

周期T與To之比為n2

D.木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為多,

T2

【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】定量思想；比例法；萬有引力定律的應用專題：分析綜合能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)開普勒第三定律分析ABC選項；根據(jù)做勻速圓周運動的衛(wèi)星，其萬有引力提供向心力分

析D選項。

【解答】解：設木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三的軌道半徑分別為門、「2、13,木衛(wèi)三周期為T,公轉(zhuǎn)軌道半

徑13=nr。

A、根據(jù)開普勒第三定律可得：（?）3=（條尸=（護，解得：r尸等，故A錯誤；

B、根據(jù)開普勒第三定律可得：（$=（率）2=（32,解得：醛=身故B錯誤；

C、由于開普勒第三定律適用于同一個中心天體，不能根據(jù)開普勒第三定律計算周期T與To之比；由

于木星和地球質(zhì)量關(guān)系不知道，無法計算T與To之比，故C錯誤；

GMjm47r247r2n3r3

D、對于木衛(wèi)三，根據(jù)萬有引力提供向心力，則有：—=mnr-^,解得：M木=把馬二

(nr)2

GMj/v47r2

對于月球繞地球做勻速圓周運動時，有：一L=m'而，解得：M地:

M2.72

所以木星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為：—=^n3,故D正確。

M地T?

故選：Do

【點評】本題主要是考查萬有引力定律及其應用，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，掌握開普勒第三定律的應用方法。

11.（2023?天津）運行周期為24h的“北斗”衛(wèi)星比運行周期為12h的（)

A.加速度大B.角速度大C.周期小D.線速度小

【考點】近地衛(wèi)星；萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)萬有引力提供向心力解得各物理量的表達式，根據(jù)軌道半徑比較物量的大小,

【解答】解：根據(jù)萬有引力提供向心力有

GMrn.v2、4n2

——=ma=m-=mru）~=mi—

r2rT2

解得

GM[GM[GM/47r2r3

a=產(chǎn)，v=E3=g

可知周期越大，軌道半徑越大，加速度、角速度和線速度越小，故ABC錯誤，D正確；

故選：Do

【點評】本題考查了地球衛(wèi)星軌道相關(guān)知識點，地球衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動，圓心是地球的地心，

萬有引力提供向心力，軌道的中心一定是地球的球心。

12.（2023?湖北）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3：2,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27：8

B.當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9：4

D.下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前

【考點】萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）；牛頓第二定律的簡單應用；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】定量思想；方程法；萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】B

【分析】根據(jù)開普勒第三定律求解火星與地球繞太陽運動的周期之比：根據(jù)相對運動情況分析相對速度

大??；根據(jù)題中條件無法求解火星與地球表面的自由落體加速度大小之比；求出火星的公轉(zhuǎn)周期，根據(jù)

天體運動中的“追及相遇”問題的處理方法進行解答。

【解答】解：A、根據(jù)開普勒第三定律可得白=k,火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3：2,火星與

地球繞太陽運動的周期之比約為3百：2V2,故A錯誤；

B、當火星與地球相距最遠時，二者的速度方向相反，所以兩者的相對速度最大，故B正確；

C、根據(jù)題中條件無法求解火星與地球表面的自由落體加速度大小之比，故C錯誤；

D、根據(jù)A選項可知，火星與地球繞太陽運動的周期之比紇為3V3：2V2,已知地球的公轉(zhuǎn)周期為Ti

=1年，則火星的公轉(zhuǎn)周期為：T241.8年。

設經(jīng)過時間I出現(xiàn)下一次“火星沖日”，則有：（蘭一竽）t=2n

TiT2

解得：t=2.25年

所以下一次“火星沖口”將出現(xiàn)在2023年12月8日之后，放D錯誤。

故選：B.,

【點評】本題主要是考查萬有引力定律及其應用，關(guān)鍵是掌握天體運動中的“追及相遇”問題的處理方

法，能夠根據(jù)開普勒第三定律分析周期關(guān)系。

13.（2023?浙江）太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當?shù)厍蚯『眠\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FI”。已知地球及各地外行星繞太

陽運動的軌道半徑如表：

行星名稱地球火星木星土星天王星海王星

軌道半徑1.01.55.29.51930

R/AU

則相鄰兩次“沖FI”時間間隔約為（）

A.火星365天B.火星800天

C.天王星365天D.天王星800天

【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.

【V題】定量思想；方程法：萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】B

【分析】行星繞太陽做勻速圓周運動，根據(jù)開普勒第三定率，軌道半徑的三次方與周期T的平方的比

值都相等，從一次行星沖口到下一次行星沖口，為地球比行星多轉(zhuǎn)一圈的時間。

【解答】解：由開普勒第三定律，其軌道半徑r的三次方與周期T的平方的比值都相等，設地球外另一

行星的周期為T，，則有：

r33

她療

T2—T，2

則兩次沖日時間間隔為I，則:一二二1

TTi

可得：1二三

1——

T9

對火星和地球，代入數(shù)據(jù)得：I4800天

對天王星和地球，代入數(shù)據(jù)得：tg369天

故B正確，ACD錯誤。

故選：Bo

【點評】解題的關(guān)鍵是從一次行星沖口到下一次行星沖口地球要比行星多轉(zhuǎn)一圈。

14.（2023?江蘇）設想將來發(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

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

【專題】定性思想；推理法；萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】C

【分析】衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律得出向心加速度的表達式；

衛(wèi)星和月球的質(zhì)量關(guān)系未知，因此向心力和萬有引力大小不相等。

【解答】解：衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力，則

GMm

——=ma

衛(wèi)星的質(zhì)量與月球的質(zhì)量不相等，則向心力和萬有引力也不相等，因為運行的軌道半徑相等，則衛(wèi)星和

月球的向心加速度一定相等，故C正確，ABD錯誤；

故選：Co

【點評】本題主要考查了萬有引力定律的相關(guān)應用，理解衛(wèi)星做圓周運動的向心力來源，結(jié)合牛頓第二

定律即可完成分析。

15.（2023?河北）我國自古就有“晝漲為潮，夜?jié)q為汐”之說，潮汐是月球和太陽對海水的引力變化產(chǎn)生

的周期性漲落現(xiàn)象，常用引潮力來解釋。月球?qū)Ｋ囊绷Υ笮∨c月球質(zhì)量成正比、與月地距離的3

次方成反比，方向如圖1。隨著地球自轉(zhuǎn)，引潮力的變化導致了海水每天2次的潮漲潮落。太陽對海水

的引潮力與月球類似，但大小約為月球引潮力的0.45倍。每月2次大潮（引潮力最大）和2次小潮（引

潮力最小）是太陽與月球引潮力共同作用的結(jié)果。結(jié)合圖2,下列說法正確的是（）

A.月球在位置1時會出現(xiàn)大潮

B.月球在位置2時會出現(xiàn)大潮

C.漲潮總出現(xiàn)在白天，退潮總出現(xiàn)在夜晚

D.月球引潮力和太陽引潮力的合力一定大于月球引潮力

【考點】潮汐問題：牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題.

【專題】定性思想；推理法；共點力作用下物體平衡專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)題意分析AB,白天和夜間都有漲落現(xiàn)象，根據(jù)力的合成分析D。

【解答】解：AB、月球處在地球和太陽之間的位置，為大潮，故A正確，B錯誤；

C、海水在白天漲落叫做潮，在夜間漲落叫做汐，白天和夜間都有漲落現(xiàn)象，故C錯誤：

D、月球的引潮力和太陽的引潮力可能位于不同的方向甚至相反方向，故合力可能大也可能小，故D錯

誤。

故選：A。

【點評】本題考查萬有引力的相關(guān)知識點，解題關(guān)鍵掌握題目的理解。

16.（2023?湖南）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I?8倍將坍縮成白矮星，質(zhì)最為太陽質(zhì)量的10?

20倍將坍縮成中子星，質(zhì)量更大的恒星將坍縮成黑洞。設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

企倍，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的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「白矮星的逃逸速度

【考點】中子星與黑洞；牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題；第一、第二和第三宇宙速度的物理意義.

【專題】定量思想；方程法；萬有引力定律在天體運動中的應用專題；推理論證能力.

【答案】B

【分析】A、考慮恒星自轉(zhuǎn)，根據(jù)萬有引力的一個分力等于重力判斷同一恒星表面任意位置的重力加速

度是否相同；

R、根據(jù)兩極處萬有引力等卜重力判斷恒星坍縮后表面兩極處的重力加速度是否比坍縮前的大：

C、根據(jù)星球表面萬有引力提供向心力判斷恒星坍縮前后的第一宇宙速度是否不變；

D、根據(jù)星球表面萬有引力提供向心力推導恒星坍縮后的第一宇宙速度，進而表示出逃逸速度，進一步

判斷中子星的逃逸速度是否小于白矮星的逃逸速度。

【解答】解：A、重力加速度是矢量，再不同地點指向不同，另外考慮恒星自轉(zhuǎn)，兩極處萬有引力等于

重力，而其它地方萬有引力的一個分力等于重力，所以同一恒星表面任意位置的重力加速度不一定相同,

故A錯誤;

贊=mg,解得：g=^，恒星坍縮后質(zhì)量M不變，R變小,

B、根據(jù)兩極處萬有引力等于重力得:

RR

所以表面兩極處的重力加速度一定比坍縮前的大，故B正確;

C、根據(jù)星球表面萬有引力提供向心力推導第一宇宙速度，得：絮=mpv=咫，質(zhì)量M不變，

R變小，所以恒星坍縮前后的第一宇宙速度變大，故C錯誤；

D、逃逸速度為第一宇宙速度的合倍，又根據(jù)選項C可知：逃逸速度的表達式為“質(zhì)量

4o

M=pV=1nR2

聯(lián)立解得：=2R摩=中子星密度大于白矮星，質(zhì)量也大于白矮星，所以中子星的

逃逸速度是大于白矮星的逃逸速度，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題考查萬有引力定律在天體運動中的應用，涉及了星體表面的重力加速度、第?宇宙速度以

及逃逸速度的問題，解題方法是：忽略星球自轉(zhuǎn)，萬有引力等于重力，涉及環(huán)繞問題，一般需要根據(jù)萬

有引力提供向心力討論分析。

17.（2023?北京）2022年10月9日，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，距地面高度約為720km,運行一圈所用時

間約為100分鐘。如圖所示，為了隨時跟蹤和觀測太陽的活動，“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過

程中，需要其坑道平面始終與太陽保持固定的取向，使太陽光能照射到“夸父一號”。下列說法正確的

是（）

地球公轉(zhuǎn)軌疳

A.“夸父一號”的運行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為r

B.“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度大于7.9km/s

C.“夸父一號”繞地球做圓周運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.由題干信息，根據(jù)開普勒第三定律，可求出日地間平均距離

【考點】衛(wèi)星或行星運行參數(shù)的計算；開普勒三大定律；第一、第二和第三宇宙速度的物理意義.

【專題】定量思想；推理法；萬有引力定律的應用專題；推理論證能力.

【答案】A

【分析】根據(jù)“夸父一號”運動特點分析A項，7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，根據(jù)萬

有引力與向心力和重力的關(guān)系分析C；根據(jù)開普勒第三定律的應用條件分析D。

【解答】解：A、“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程中，需要其軌道平面始終與太陽保持固定的

取向，則“令父一號”的運行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動的角度約為。=攀％1°,故A正確;

B、7.9km/s是第一宇宙速度，是最大的環(huán)繞速度，所以“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度小于7.9km/s,

故B錯誤；

C、根據(jù)萬有引力與向心力和重力的關(guān)系有

GMmGMm

二ma,=mg

可知“夸父一號”繞地球做圓周運動的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C錯誤；

D、“夸父?號”繞地球公轉(zhuǎn)，根據(jù)開普勒第三定律無法求出口地間平均距離，故D錯誤；

故選：Ao

【點評】本題考查衛(wèi)星的運動，解題關(guān)鍵掌握題目含義，注意萬有引力提供向心力的應用,

18.（2023?浙江）圖為“玉兔二號”巡視器在月球上從O處行走到B