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2026屆高考物理一輪復習備考專題訓練：萬有引力與航天（真題演練）
一、選擇題
1．（2025·青島模擬）我國高分十二號05星運行軌道高度為600km，地球同步軌道衛星高度為35600km，地球半徑為6400km。關于05星，下列說法正確的是（　　）
A．運行周期為
B．發射速度大于11.2km/s
C．能始終定點在地球表面某位置正上方
D．與同步軌道衛星運行線速度之比為
2．（2025·天河模擬）所謂“雙星”就是兩顆相距較近的恒星，這兩顆星在彼此之間萬有引力作用下，各自以一定的速率始終繞它們連線上的某點轉動，則（　?。?br/>A．兩顆星做圓周運動的半徑之比等于它們質量之比
B．兩顆星速度大小之比等于它們質量的反比
C．兩顆星的動能之比等于它們做圓周運動的半徑的反比
D．兩顆星的動量始終相同
3．（2025·涪城模擬）2024年9月，我國成功試射了一枚洲際彈道導彈，射程高達12000公里，測試彈頭最終落入南太平洋公海的預定海域，創下了全球洲際導彈射程的最遠紀錄。如圖所示，若導彈從P點飛出大氣層后，靠慣性繞地心O做橢圓軌道飛行（O為橢圓軌道的一個焦點），最后從Q點進入大氣層。N點為遠地點，，已知地球質量為M，引力常數為G，則下列說法正確的是（　?。?br/>A．導彈從P到N過程中機械能不守恒
B．導彈在N點的加速度大小為
C．導彈在N點的速度大小為
D．導彈在P點和Q點受到的地球引力相同
4．（2025·廣西壯族自治區模擬）如圖所示，地球從外到內分為地殼、地幔、地核三部分，其中地核質量約為地球總質量的0.32倍，半徑約為地球半徑的0.55倍。地殼、地幔、地核視其質量均勻分布，已知質量均勻分布的球殼對殼內物體的萬有引力為零，則地幔和地核交界處的重力加速度大小與地球表面的重力加速度大小之比為（　　）
A．1.06 B．0.95 C．0.58 D．0.55
5．（2025·湖北模擬）中國首次火星探測任務工程總設計師表示，我國將在2028年實施“天問三號”火星探測與取樣返回任務。“天問三號”探測器從地球發射后第一次變軌進入地火轉移軌道，逐漸遠離地球，成為一顆人造行星，運行軌跡簡化如圖所示，Ⅰ是地球運行圓軌道，Ⅱ是地火轉移橢圓軌道，Ⅲ是火星運行圓軌道，軌道Ⅰ與軌道Ⅱ相切于P點，軌道Ⅱ與軌道Ⅲ相切于Q點。已知火星密度為地球密度的火星自身半徑為地球自身半徑的，地球表面重力加速度大小為g，則（　　）
A．P點處，“天問三號”在軌道Ⅰ上的加速度小于在軌道Ⅱ上的加速度
B．Q點處，“天問三號”在軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅲ需要向前噴氣
C．“天問三號”在軌道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上運動的全過程中，在軌道Ⅱ上P點處運行速度最大
D．火星表面的重力加速度大小約為
6．（2025·芷江模擬）2025年3月我國科學家通過研究嫦娥六號采回的月球背面月壤樣品，取得重大突破，對理解月球乃至太陽系早期演化具有重大科學意義，“嫦娥六號”任務圓滿成功。假設“嫦娥六號”繞某一中心天體運動的圓軌道半徑減為原來的一半時，則“嫦娥六號”（　?。?br/>A．向心加速度變為原來的2倍 B．線速度變為原來的2倍
C．運動周期變為原來的倍 D．所受萬有引力變為原來的倍
7．（2025·濰坊模擬）如圖所示為“嫦娥六號”在橢圓軌道上沿箭頭所示方向繞月球運行的示意圖，ab、cd分別為橢圓軌道的長軸與短軸。不考慮其他天體對“嫦娥六號”的作用，則“嫦娥六號”（　?。?br/>A．由a向c運動的過程中機械能不斷減小
B．經過a、b兩點時的加速度大小相等
C．從c運動到b的時間大于從d運動到a的時間
D．若經過a點時沿運動方向瞬時加速，則其在新環月軌道上的周期將比原軌道小
8．（2025·汕頭模擬）2025年中國航天將迎來更多突破，新一代載人飛船和月面著陸器將進入實質性測試階段，我國第四批預備航天員不僅要執行空間站任務，未來也將執行載人登月任務。假設以同樣大小的初速度分別在月面和地面豎直上拋小球（不計地面上的空氣阻力），小球在月面上升的最大高度為在地面上的6倍。已知地球半徑為月球半徑的4倍，則地球和月球的平均密度之比為（　?。?br/>A．6∶1 B．1∶6 C．2∶3 D．3∶2
9．（2025·荊州模擬）隨著我國航天事業的蓬勃發展，天問二號成功發射開啟對小行星的探測之旅。假設天問二號在圍繞某小行星做半徑為的勻速圓周運動，為獲取更多小行星數據，探測器在某點沿軌道切線方向短時間噴射氣體，實現變軌到半徑為的圓軌道。已知該小行星的半徑為R，引力常量為G。下列說法正確的是（　?。?br/>A．探測器變軌時應沿速度方向噴射氣體
B．若探測器在近小行星表面做圓周運動時的周期為，則該小行星的平均密度為
C．變軌后探測器的運行周期是變軌前運行周期的
D．變軌后探測器的動能增加，引力勢能增加，機械能增加
10．（2025·成都模擬）假設地球衛星繞地球做勻速圓周運動，其運行周期與軌道半徑的關系如圖所示，圖中1和2分別為我國空間站“天和”核心艙、衛星導航系統中某顆地球同步衛星所對應的數據。引力常量為G。下列說法正確的是（　?。?br/>A．核心艙與地球同步衛星的向心力大小之比為
B．核心艙與地球同步衛星的向心加速度大小之比為
C．核心艙與地球同步衛星的周期之比為
D．核心艙與地球同步衛星的速率之比為
11．（2025·畢節模擬）2025年1月7日，實踐二十五號衛星在西昌衛星發射中心發射成功，并在離地高空的圓軌道為北斗G7衛星加注142公斤燃料，完成人類首次太空衛星燃料補加及延壽服務。若加注燃料前后G7衛星的軌道半徑不變，則（　?。?br/>A．加注燃料時，實踐二十五號衛星的線速度大于
B．加注燃料時，實踐二十五號與G7衛星處于平衡狀態
C．加注燃料后，G7衛星質量增大，線速度大小不變
D．加注燃料后，G7衛星質量增大，加速度減小
12．（2025·廣州模擬）我國預計在2030年前實現載人登月，登月的初步方案是：采用兩枚運載火箭分別將月面著陸器和載人飛船送至環月軌道對接，航天員從飛船進入月面著陸器。月面著陸器將攜航天員下降著陸于月面預定區域。在完成既定任務后，航天員將乘坐著陸器上升至環月軌道與飛船交會對接，并攜帶樣品乘坐飛船返回地球。已知月球的半徑約為地球的，月球表面重力加速度約為地球的，則（　?。?br/>A．發射火箭的速度必須達到地球的第二宇宙速度
B．月面著陸器下降著陸過程應當一直加速
C．載人飛船在環月軌道勻速圓周運動的運行速度小于地球的第一宇宙速度
D．航天員在月面時受到月球的引力小于其在環月軌道時受到月球的引力
13．（2025·濱州模擬）如圖所示，地球同步軌道上的衛星A與更高軌道上的衛星B都繞地球做勻速圓周運動，且與地球自轉方向相同。已知地球自轉周期為，某時刻二者距離最近，再經過時間，二者第一次相距最遠。則（　　）
A．B的運動周期為
B．B的運動周期為
C．A運行的線速度小于B的線速度
D．A運行的向心加速度小于B的向心加速度
14．（2025·浙江模擬）如圖所示為嫦娥六號探測器登月的簡化過程，探測器從地球表面a點發射至地月轉移軌道，在b點被月球捕獲后沿橢圓軌道運動，進而在b點變軌后沿近月圓形軌道運動，則探測器（　?。?br/>A．探測器被月球捕獲后在橢圓軌道上經過b點時應該加速才能進入圓形軌道
B．探測器在橢圓軌道上b點的速度大于月球的第一宇宙速度
C．探測器在地月轉移軌道上遠離地球時的速度均大于7.9km/s
D．探測器在橢圓軌道上的周期小于圓形軌道上的周期
15．（2025·諸暨模擬）將于近期擇機發射的“天問二號”探測器計劃對小行星2016HO3進行伴飛、采樣并返回。2016HO3是一顆直徑約40-100米的近地小行星，距離地球最近約1400萬公里，最遠約4000多萬公里，因其運行周期與地球高度同步，被稱為“地球準衛星”。如圖所示，地球繞太陽公轉可視作圓軌道，小行星2016HO3繞太陽運行軌道為橢圓，它的近日點位于地球圓軌道內側。下列說法正確的是（　?。?br/>A．探測器的發射速度大于第三宇宙速度
B．探測器在采樣時能實時接收地面控制中心的指令
C．小行星在近日點的速度大于地球做圓周運動的速度
D．小行星在遠離太陽過程中引力做負功，機械能不斷減小
二、非選擇題
16．（2025·雅安模擬）用如圖所示裝置探究兩個互成角度的力的合成規律。
（1）除了彈簧秤、橡皮筋、刻度尺、細繩套之外，以下器材還需選（　?。?br/>A．重錘線 B．量角器 C．三角板
（2）測量完成后，作出力的圖示，以兩個分力為鄰邊，做出平行四邊形，其對角線　 　（選填“一定”或“不一定”）與橡皮筋共線。
（3）下列各圖中，與本實驗所用物理思想方法相同的是（　?。?br/>A．甲圖：重心概念的提出
B．乙圖：伽利略理想斜面實驗
C．丙圖：探究影響向心力大小的因素
D．丁圖：卡文迪許扭秤實驗測量萬有引力常量
17．（2024高三下·衡陽模擬）我國古代著作《墨經》中記載了小孔成倒像的實驗——“景到，在午有端，與景長。說在端...遠近有端，與于光。”小明受其啟發，利用小孔成像原理估測太陽的密度，如圖1所示，準備的器材有：不透光圓筒，不透光的厚紙、透光的薄紙、米尺、毫米刻度尺、螺旋測微器等。
實驗步驟如下：
①圓筒的一端封上不透光的厚紙，另一端封上透光的薄紙；
②用米尺測得圓筒的長度L；
③用針在厚紙的中心扎一個小孔，用螺旋測微器測得針的直徑d（即小孔的直徑）；
④把圓筒有小孔的一端對準太陽，在圓筒的另一端薄紙上可以看到清晰圓形光斑（即太陽的實像），用毫米刻度尺測得光斑的直徑D。
（1）圓筒的一端與零刻度對齊，則圖2測得該圓筒的長度L=　 　cm，如圖3測得小孔的直徑d=　 　mm，如圖4測得太陽像的直徑D=　 　cm。
（2）設地球環繞太陽的周期為T，引力常量為G，θ很小時，，則估算太陽的平均密度表達式為　 　（用題中給的字母表示）。
18．（2025·蘄春模擬）2024年6月25日，嫦娥六號返回器準確著陸于內蒙古四子王旗預定區域，工作正常，標志著探月工程嫦娥六號任務取得圓滿成功，實現世界首次月球背面采樣返回。“嫦娥六號”探月衛星在空中的運動可簡化為如圖所示的過程，衛星由地面發射后，經過發射軌道進入停泊軌道，在停泊軌道經過調速后進入地月轉移軌道，再次調速后進入工作軌道．已知衛星在停泊軌道和工作軌道運行的半徑分別為R和R1，地球半徑為r，月球半徑為r1，地球表面的重力加速度為g，月球表面的重力加速度為地球表面的重力加速度的六分之一。求：
（1）衛星在停泊軌道上運行的速度大?。?br/>（2）衛星在工作軌道上運行的周期。
19．（2025·西城模擬）物理模型對于研究有重要意義，研究中要根據解決問題的需要對模型進行改進和優化，以提高其可靠性和實用性。已知地球質量為M，可視為質量均勻分布的半徑為R的球體，引力常量為G，不考慮地球自轉。
（1）在地球表面將物體以初速度豎直上拋
a．若忽略萬有引力的變化，物體上升過程的圖像如圖1所示。求重力加速度的大小g及物體上升到最高點所用的時間。
b．若考慮萬有引力的變化，在圖1中定性畫出物體上升階段的圖像，標出物體上升到最高點的時間，
（2）在地球赤道表面向北極發射洲際導彈
a．若忽略萬有引力大小的變化，某同學提出將導彈的運動分解為繞地心的勻速圓周運動與垂直地球表面的勻變速直線運動。若導彈發射速度的大小為，方向與地面的夾角為，如圖2所示。推導導彈距地面的高度h隨運動時間t變化的關系式。
b．若考慮萬有引力的變化，導彈僅在地球引力作用下的運動軌跡是橢圓，地心O為橢圓的一個焦點，如圖3所示。已知取無窮遠處的引力勢能為0，質量為m的物體在距地心為處的引力勢能，該物體在地球引力作用下做橢圓運動時，其機械能E（動能與引力勢能之和）與橢圓半長軸a的關系為，橢圓上任意一點到兩個焦點的距離之和為2a。求發射導彈到北極的最小速度。
答案解析部分
1．【答案】A
2．【答案】B
3．【答案】B
4．【答案】A
5．【答案】C
6．【答案】C
7．【答案】C
8．【答案】D
9．【答案】C
10．【答案】B
11．【答案】C
12．【答案】C
13．【答案】A
14．【答案】B
15．【答案】C
16．【答案】（1）C
（2）不一定
（3）A
17．【答案】（1）77.0；0.400；0.68（0.67~0.69）
（2）
18．【答案】（1）
（2）
19．【答案】（1），
（2），
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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