文档内容
情境2 航天工程类情境情境类型 考情统计
甘肃卷 、 北京卷 ，“天宫”空间站；
2024· T3 2024· T22
山东卷 ，“天宫课堂”； 北京卷 ，小
2024· T13 2022· T8
天宫课堂
球在竖直平面内做圆周运动实验； 辽宁卷 、
2022· T5
浙江 月卷 ，水球光学实验
2022· 6 T8
湖南卷 、 全国甲卷 、 黑吉辽卷
2024· T7 2024· T16 2024·
、 江苏卷 ，“嫦娥六号”； 安徽卷
T1 2024· T14 2024·
、 山东卷 、 河北卷 ，鹊桥二号中继
T5 2024· T5 2024· T8
航天科技 星； 海南卷 ，“神舟十七号”； 新课标
2024· T1 2023·
卷 ，“天舟六号”； 江苏卷 ，“嫦娥五
T17 2023· T7
号”； 全国乙卷 ，“天宫二号”； 山东卷
2022· T1 2022·
，“羲和号”
T6分析预测
：以航空航天为背景的试题在高考中几乎每年都有，该类试
考情分析
题注重与科技发展相联系，通过展现我国科技成就，厚植爱国情怀，
激发学生为中国科技振兴而学习的动力。
：预计 年高考会结合空间站的建成、北斗导航系统的完
高考预测 2025
成、探月成功和火星探测的实施等命题，这类试题难度不大，只要抓
住万有引力和向心力的关系就能顺利求解相关问题【例1】 （ 2024· 甘肃高考 3 题）小杰想在离地表一定高度的天宫实验室
内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是
（ ）
. 用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力
A
. 测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期
B
. 从高处释放一个重物，测量其下落高度和时间
C
. 测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径
D
答案：
D
解析：天宫实验室内，所有物体均处于完全失重状态，与重力有关的实验
均不能进行， 、 、 错误；根据万有引力提供向心力有 ＝ ＝
A B C G m r
2
4π
，解得 ＝ ， 正确。 2 2
mg g r D
空 空
2
4π
2
【例2】 （ 2024· 安徽高考 5 题） 2024 年 3 月 20 日，我国探月工程四期鹊桥
二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始
进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为
。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为
51 900 km 9
，周期约为 。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（ ）
900 km 24 h
. 周期约为
A 144 h
. 近月点的速度大于远月点的速度
B
. 近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度
C
. 近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
D答案：
B
解析：冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律
得 ＝ ，整理得 ＝ ＝ ， 错误；根据开普勒第二定律
T T 288 h A
2 1
3 3 3
1 2 2
2 2 3
得，近月点的速度大于远月点的速度， 正确；近月点从捕获轨道到冻
B
1 2 1
结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨
道运行时近月点的速度， 错误；两轨道的近月点所受的万有引力相
C
同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时
近月点的加速度， 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 云南曲靖模拟） 年 月 日，嫦娥六号着陆器和上升器组合
1 2024· 2024 6 2
体成功着陆在月球背面南极 艾特肯盆地预选着陆区。月球储藏有大量
—
核聚变燃料氦 ，其发生核聚变的核反应方程为 ＋ ＋ ，
3 H He He Y
4
3
2
1 2
该反应会向外界释放大量能量，下列说法正确的 是（ ）
A . 若把 Y 粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用 2
. 相同质量的核燃料，重核裂变释放的核能大于轻核聚变释放的核能
B
√
的核子平均质量比 的核子平均质量小
C He He
4 3
. 核反应前后系统的总动量减小
D
2 2
.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可知， 的质量数
Y
为 ，电荷数为 ，则 为质子，如果此粒子平行磁场方向射入匀强磁场
1 1 Y
中，它不会受到洛伦兹力作用，故 错误；对于相同质量的核燃料，轻
A
核聚变产生的核能比重核裂变产生的核能多，故 错误；根据核反应过
B
程质量数守恒和电荷数守恒可得 为质子，根据核反应放出能量具有质
Y
量亏损，核子平均质量减小，故 正确；核反应前后系统内力远大于外
C
力，总动量守恒，故 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 陕西榆林模拟） 年 月 日，嫦娥六号成功着陆月背南极
2 2024· 2024 6 2 —
艾特肯盆地，它通过早先发射的“鹊桥二号”中继卫星与地球实现信号
传输及控制，完成了月球背面采样任务。在地月连线上存在一点“拉格
朗日 ”，“鹊桥二号”在随月球绕地球同步公转的同时，沿“ 轨
L Halo
2
道”（与地月连线垂直）绕 转动，如图所示。下列有关说法正确的是
L
2
（ ）
. “鹊桥二号”的发射速度大于
A
.
11 2 km/s
. “鹊桥二号”的向心力由月球
B
引力提供
√
. “鹊桥二号”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期
C
. “鹊桥二号”若刚好位于 点，能够更好地为嫦娥六号探测器提供通
D L
2
信支持1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： “鹊桥二号”依然绕地球运动，其发射速度应大于 .
7 9
，小于 . ，故 错误；“鹊桥二号”的向心力由月球引力和
km/s 11 2 km/s A
地球引力共同提供，故 错误；依题意，“鹊桥二号”随月球绕地球同
B
步公转，可知绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期，故 正
C
确；“鹊桥二号”若刚好位于 点，由几何关系可知，通信范围较小，
L
2
不能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持，故 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 广东揭阳模拟） 年 月 日，神舟十八号载人飞船与天宫空
3 2024· 2024 4 26
间站成功对接。空间站运行在距离地面 ～ 千米的轨道上，对接
340 370
前，神舟十八号与空间站运行在同一轨道的前后位置上。下列关于飞船
和空间站的说法正确的是（ ）
. 神舟十八号通过加速即可赶上空间站
A
. 空间站绕地球运行的速度大于 .
B 7 9 km/s
. 飞船和空间站里的航天员不受重力作用
C
√D . 空间站的公转周期小于 24 h1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 发动机加速，则飞船的运行速度变大，飞船受到的万有引力
不足以提供飞船所需向心力，飞船将做离心运动，显然飞船不能追上空
间站，故 错误； . 是最大环绕速度，所以空间站的运行速度不
A 7 9 km/s
可能大于 . ，故 错误；飞船和空间站里的航天员处于完全失重
7 9 km/s B
状态，但失重并不是不受重力作用，而是重力提供向心力，故 错误；
C
空间站运行在距离地面 ～ 千米的轨道上，根据万有引力提供向心
340 370
力得 ＝ ，可知，轨道高度低于同步卫星，故周期小于同步卫
G m r
2
4π
星的周期2 ，即小2 于
24 h
，故
D
正确。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 河北石家庄期末） 年 月 日，携带月球样品的嫦娥六号上
4 2024· 2024 6 4
升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界
首次月球背面采样和起飞。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示
意图， 是嫦娥六号的地月转移轨道， 、 是嫦娥六号绕月球运行的椭
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
圆轨道， 是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。 、 分别为椭圆轨道
Ⅳ P Q Ⅱ
上的远月点和近月点，不考虑月球的自转。下列说法正确的是（ ）
. 嫦娥六号从轨道 上的 点变轨至轨道 需点火加速
A Ⅱ Q Ⅲ
. 在轨道 上运行的嫦娥六号经过 点时的速率大于经过
B Ⅱ P
点时的速率
Q
. 嫦娥六号在轨道 上运行时的机械能小于在轨道 上运
C Ⅱ Ⅳ
行时的机械能
√. 嫦娥六号在轨道 上运行时的速率小于在 上运行时
D Ⅳ Ⅱ
经过 点的速率
Q1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 嫦娥六号从轨道 上的 点变轨至轨道 ，做近心运动，应让
Ⅱ Q Ⅲ
发动机在 点减速，故 错误；嫦娥六号在轨道 上由 运动到 的过
Q A Ⅱ P Q
程，万有引力做正功，可知，嫦娥六号在轨道 上经过 点时的速率小
Ⅱ P
于经过 点时的速率，故 错误；嫦娥六号从轨道 上变轨到轨道 上，
Q B Ⅱ Ⅳ
需在 点减速，机械能减小，故嫦娥六号在轨道 上运行时的机械能大
Q Ⅱ
于在轨道 上运行时的机械能，故 错误；嫦娥六号在 点从轨道 上经
Ⅳ C Q Ⅱ
过近心运动进入轨道 上，速度减小，故嫦娥六号在轨道 上运行时的
Ⅳ Ⅳ
速率小于在 上运行时经过 点的速率，故 正确。
Ⅱ Q D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5
. （多选）（
2024·
甘肃兰州模拟）
2024
年
5
月
3
日，嫦娥六号探测器由长征五号遥
八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，发
射任务取得圆满成功。假设质量为 的中继星处在地月系的“拉格朗日点”
m
0
（中继星、月球和地球在同一直线上），受到月球与地球的双重万有引力作
用，其绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球做匀速圆周运动的角速度
相等。已知地球的质量为 ，月球的质量为 ，月球中心与地球中心之间的距离
M m
为 ，中继星与地心间的距离为 （ ＞ ），引力常量为 ，中继星与月球间的万
r R R r G
有引力远小于月球与地球之间的万有引力。下列说法正确的是（ ）
. 月球对中继星的万有引力大小为
√A
（ ）
0
2
. 中继星绕地球转动的角速度大小为
B −
. 中继星绕地球转动的加速度小于月球绕地球转动的加速度
C
3
. 月球对中继星的万有引力与地球对中继星的万有引力的合力大小为
√D
0
3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 由题意，可得月球球心与中继星之间的距离为 － ，根据
R r
万有引力定律可得月球对中继星的万有引力大小为 ＝ ，故
F G A
（ ）
0
正确；由于中继星绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球做匀速
2
−
圆周运动的角速度相等，由 ＝ ，可得中继星绕地球转动的角速
G mrω2
2
度大小为 ＝ ，故 错误； 由于中继星绕地球转动的半径大于月球绕
ω B
地球转动的半径，中继星绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球
3
做匀速圆周运动的角速度相等，根据 ＝ ，可知，中继星绕地球转动
a ω2R
的加速度大于月球绕地球转动的加速度，故 错误；月球对中继星的万
C
有引力与地球对中继星的万有引力的合力提供中继星做匀速圆周运动所
需的向心力，有 ＝ ＝ × ＝ ，故 正确。
F m Rω2 m R D
合 0 0
0
3 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6
. （
多选
）（
2024·
河南新乡模拟）如图所示，北
斗系统主要由离地面高度约为 （ 为地球半
6R R
径）的地球同步卫星和离地面高度约为 的中
3R
轨道卫星组成，忽略地球自转。下列说法正确
的是（ ）
√. 中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为 ∶
A 49 16
. 中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为 ∶
B 36 9
√C . 中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为 ∶ 2
. 中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为 ∶
D 7 4
71 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 根据万有引力提供向心力有 ＝ ＝ ，所以 ＝
G ma m a
n n
2
2
， ＝ ，所以中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为
v
2
∶ ，中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为 ∶ 。故选
4 9 16 2
、 。
A C
71 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 甘肃酒泉模拟）若质量为 的“祝融号”火星车悬停在火星表面
7 2024· m
上方，受到竖直向上的升力 ，已知火星的半径为 ，引力常量为 ，忽
F R G
略火星的自转，则下列说法正确的是（ ）
. 火星表面的重力加速度大小为
A
√
. 火星的第一宇宙速度大小为
B
. 火星的质量为
C
2
. 火星的密度为
D
4
2
3 π 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 根据平衡条件得 ＝ ，解得 ＝ ， 错误；根据牛顿第
F mg g A
火 火
二定律得 ＝ ，解得 ＝ ， 正确；根据黄金代换公式得 ＝
mg m v B mg
火 火
2
，解得 ＝ ， 错误；根据密度公式得 ＝ ，解得 ＝
G M C M ρ· πR3 ρ
2
4
2
， 错误。 3
D
3
4 π 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 山东滨州模拟） 年 月 日完成月球表面无人自主采集样品
8 2024· 2024 6 4
后，“嫦娥六号”着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。如图，
“嫦娥六号”着陆器静止在月球水平表面处，其简化成质量为 的主体
m
和质量不计的四条相同支架腿构成。每条支架腿与竖直方向的夹角均为
，且产生弹力的方向沿支架腿。地球表面重力加速度为 ，月球表面的
θ g
重力加速度为地球表面重力加速度的 ，下列说法正确的是（ ）
1
. 每条支架腿对月球表面压力的方向均沿支架腿向下
A
6
. 每条支架腿受到月球表面的作用力大小
B
. 四条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿
C
24
水平方向分力为
cos
. “嫦娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小
D
√
24
61 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 每条支架腿对月球表面压力的方向均竖直向下，水平方向存
在摩擦力，着陆器对月球的压力与摩擦力的合力方向沿支架腿向下，故
错误；每条支架腿受到月球表面的作用力在竖直方向的分量大小 ，
A
而每条支架腿受到月球表面的作用力大小应为 ＝ ，故 错误；四
F B 24
条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿水平方向分力为
F
24cos 水平
＝ ＝ ＝ ，故 错误；根据静止时受力平衡，“嫦
Fsin θ sin θ C
tan
娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小就等于其在月球上的重力大
24cos 24
小 ，故 正确。
D
61 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 甘肃庆阳模拟）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，
9 2024·
从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹，如图是赤道上的物体 与
A
两颗卫星 、 （其中 为同步卫星，与地面保持相对静止），已知，地
B C C
球的半径为 ，物体 的重力加速度为 ，万有引力常量为 ，则（ ）
R A g G
√
. 若考虑地球自转，地球的质量略大于
A
2
. 有可能从常州上方飞过
B C
. 物体 、卫星 、 的速度大小关系是 ＞ ＞
C A B C v v v
A B C
. 卫星 、 在地面的发射速度均应大于第二宇宙速度
D B C1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析： 若考虑地球自转，对赤道上物体，由合力提供向心力得
G
2
（ ＋ ）
－ ＝ ，化简得 ＝ 可知，地球的质量略大于 ，故 正
mg ma M A
2 2
确； 是同步卫星，在赤道上空，不可能从常州上方飞过，故 错误；
C B
根据 ＝ 可知，半径大的速度小，则 ＞ 。而 、 周期相同，根
v v v A C
B C
据 ＝ 可知， 的半径大，则速度大。因此物体 、卫星 、 的速度
v r C A B C
2π
大小关系是 ＜ ＜ ，故 错误；卫星 、 在地面的发射速度均应大
v v v C B C
A C B
于第一宇宙速度，故 错误。
D1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
. （ 吉林长春模拟） 年 月 日，搭载神舟十八号载人飞船的
10 2024· 2024 4 25
长征二号 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟十八号
F
进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知神舟十八号绕地球做匀速圆
周运动的半径为 ，地球的半径为 ，地球表面的重力加速度大小为 ，
r R g
引力常量为 ，不计地球的自转，求：
G
（ ）地球的质量 ；
1 M
答案：
2
解析： 对地球表面上的物体，设其质量为 ，则
m
0
＝
G m g
0
0
2
解得 ＝ 。
M
2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
（ ）神舟十八号绕地球运行的周期 。
2 T
答案：
2π
解析：神舟十八号在轨运行时，有 ＝
G m r
2
4π
2 2
解得 ＝ 。
T
2π
