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2024 年高考一轮复习100 考点100 讲
第6 章 万有引力与航天
第6.9 讲 空间站
【知识点精讲】
中国空间站（英文：China Space Station，缩写：CSS，又称：天宫空间站）是中华人民共和国建
成的国家级太空实验室。中国空间站轨道高度为400~450 千米，倾角42~43 度，设计寿命为10 年，长期
驻留3 人，最大可扩展为180 吨级六舱组合体，以进行较大规模的空间应用。
中国空间站未来将形成“三大舱段”+“三艘飞船”的组合体，也就是天和核心舱、问天实验舱、梦天
实验舱、天舟五号货运飞船、神舟十四号、神舟十五号载人飞船同时在轨的、总重超过100 吨的空间站组
合体。 [147]
2023 年5 月29 日，中国载人航天工程办公室副主任林西强表示，为进一步支持在轨科学实验、为航
天员的工作和生活创造更好的条件，将适时发射扩展舱段，将空间站基本构型由“T”字型升级为“十”字
型。
中国空间站每年与载人飞船、货运飞船对接若干次进行补给，在400 千米左右的轨道高度上维持设计
寿命十年的运行。中国空间站包括天和核心舱、梦天实验舱、问天实验舱、载人飞船（即已经命名的“神
舟”号飞船）和货运飞船（天舟飞船）五个模块组成。各飞行器既是独立的飞行器，具备独立的飞行能力，
又可以与核心舱组合成多种形态的空间组合体，在核心舱统一调度下协同工作，完成空间站承担的各项任
务。
中国空间站于2022 年底完成T 字构型建造，舱内活动空间超过110 立方米，将配置2 个航天员出舱
舱口和1 个货物气闸舱，并提供6 个睡眠区和2 个卫生区，可实现长期3 人、短期6 人驻留。
到2024 年，中国空间站有望成为全世界唯一在轨运行的空间站。”
【方法归纳】
一、卫星变轨原理
1、卫星绕天体稳定运行时，万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。
2、当v 增大时，所需向心力 Fn=m
增大，即万有引力不足以提供所需的向心
力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大。
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3、当卫星的速度v 减小时，所需向心力 Fn=m
减小，即万有引力大于卫星
所需的向心力，因此卫星将做近心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小。
二、卫星变轨两种情况
1、加速变轨:
卫星在Q 点加速，卫星由圆轨道1 进入椭圆转移轨道2，当卫星到达远地点P 时，
启动发动机加速，进入圆轨道3。
2、制动（减速）变轨
卫星在P 点减速，卫星由圆轨道3 进入椭圆转移轨道2，当卫星到达近地点Q 时，
启动发动机减速，进入圆轨道1。
【最新高考题精练】
1．（2021 高考新课程II 卷海南卷）2021 年4 月29 日，我国在海南文昌用长征五号B 运载火箭成功将空间
站天和核心舱送入预定轨道．核心舱运行轨道距地面的高度为
左右，地球同步卫星距地面的高度
接近
．则该核心舱的（ ）
A．角速度比地球同步卫星的小
B．周期比地球同步卫星的长
C．向心加速度比地球同步卫星的大
D．线速度比地球同步卫星的小
2. （2022·全国理综乙卷·14）2022 年3 月，中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富在离地球表面约
的“天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上了一堂精彩的科学课。通过直播画面可以看到，在近地
圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可以自由地漂浮，这表明他们（ ）
A. 所受地球引力的大小近似为零
B. 所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力近似为零
C. 所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向心力的大小近似相等
2
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D. 在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船运动所需向心力的大小
【最新模拟题精练】
1.. （2023 长春三模）空间站在地球外层的稀薄大气中绕行时，因受气体阻力的影响，轨道高度会逐渐降
低，空间站可通过发动机对轨道进行修正。如图所示为某空间站在某年2 月初到8 月初期间离地高度随时
间变化的曲线。下列说法正确的是（ ）
A. 空间站绕地球运行速度约为
B. 2 月份空间站的动能减小，机械能减小
C. 若要增加空间站高度，应开启发动机，向运动方向喷气
D. 3 月份发动机对轨道进行过修正
2. （2023 广东实验中学三模） 如图，我国“天宫”空间站位于距地面约400km 高的近地轨道，是我国宇
航员进行太空工作和生活的场所；而同样也是我国自主研发的北斗卫星导航系统，由5 颗同步卫星、30 颗
非静止轨道卫星和备用卫星组成，其广泛应用于三维卫星定位与通信。若上述的空间站和北斗系统的卫星
均在各自轨道上绕地球做匀速圆周运动，则下面说法正确的是（ ）
A. “天宫”空间站的运行速度大于北斗同步卫星的运行速度
B. “天宫”空间站里的宇航员处于悬浮状态是因为不受重力
C. 所有的同步卫星离地球表面的高度都是一定的
D. 若北斗卫星在飞行的过程中速度变小了，它将远离地球
3. （2023 浙江十所名校期中联考）2021 年12 月9 日，“天宫课堂”第一课开课，神舟十三号乘组航天
3
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员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站进行太空授课。此次太空授课活动进行了全程现场直播，在中国科技
馆设地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门分设4 个地面分课堂，共1420 名中小学生代表参加
现场活动。在“天宫课堂”上，王亚平提到：在太空，我们一天能看到16 次日出。据王亚平所述，下列说
法不正确的是（ ）
A. “神舟十三”号飞船的周期比地球同步卫星的周期小
B. “神舟十三”号飞船的角速度比地球同步卫星的角速度大
C. “神舟十三”号飞船的线速度比地球同步卫星的线速度小
D. “神舟十三”号飞船的向心加速度比地球同步卫星的向心加速度大
4（2023 浙江温州重点高中期中联考）. 2021 年10 月16 日6 时56 分，“神舟十三号”载人飞船与空间站
组合体完成自主快速交会对接。航天员翟志刚、王亚平、叶光富进驻天和核心舱，中国空间站开启有人长
期驻留时代。中国空间站包括核心舱、实验舱梦天、实验舱问天、载人飞船和货运飞船五个模块。已知空
间站在离地面高度约为400km 的轨道运行，在轨运行时，可看成匀速圆周运动。下列选项正确的是
（ ）
A. 空间站在轨运行的线速度大于7.9km/s
B. 已知空间站的周期、离地面高度和引力常量G，可求出空间站的质量
C. 航天员相对空间站静止时，处于平衡状态
D. 空间站的运行角速度大于地球自转角速度
5．（2023 江苏名校联考）2022 年11 月，“天舟五号”货运飞船仅用2 小时就与“天宫”空间站快速交会
对接，创造了世界纪录。飞船从预定轨道Ⅰ的A 点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达椭圆轨道的远地点B
时，再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ，与空间站实现对接，假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道，不计飞船
质量的变化，则飞船（ ）
4
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A．在轨道Ⅰ的线速度大于第一宇宙速度
B．在轨道Ⅰ上的运行周期小于空间站的运行周期
C．第一次变轨需加速，第二次变轨需减速
D．A 点在圆轨道Ⅰ与椭圆轨道Ⅱ的加速度不同
6. （2023 辽宁本溪期中） 2022 年9 月1 日，神舟十四号航天员乘组在问天实验舱圆满完成首次出舱任务，
问天实验舱对接天和核心舱的过程可简化为如图情景：问天实验舱经椭圆轨道I 转移到圆形轨道II 后，与
圆形轨道上的天和核心舱对接，轨道II 离地高度约为400km（同步卫星轨道离地约为36000km），下列说
法正确的是（ ）
A. 问天实验舱与天和核心舱对接时，若以地面为参考系，则问天实验舱静止不动
B. 问天实验舱在轨道I 上机械能等于其在轨道II 上的机械能
C. 问天实验舱在轨道II 上运行速率在7.9km/s 到11.2km/s 之间
D. 问天实验舱在轨道II 上的向心加速度大于地球赤道上物体随地球自转的向心加速度
7. （2023 湖南二轮复习联考）2023 年1 月21 日，农历除夕当晩，中国空间站过境祖国上空，神舟十五号
航天员费俊龙、邓清明、张陆向全国人民送来新春祝福.如图所示，中国空间站绕地心做近似圆周运动，轨
道半径为
，航天员们在空间站内观察地球的最大张角为
.已知地球表面的重力加速度为
，忽略地球自
转.则（ ）
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A.地球半径为
B.航天员所受地球引力几乎为零
C.空间站绕地球运动的周期为
D.航天员的向心加速度为
8. （2023 云南昆明一中六模）梦天实验舱于2022 年11 月1 日4 时27 分成功对接于天和核心舱前向端口。
后续，按计划实施梦天实验舱转位，梦天实验舱与天和核心舱、问天实验舱已形成空间站“ T”字基本构
型组合体。将组合体的轨迹近似看做圆周，距地面的高度为h（约为400km），已知地球表面重力加速度
为g，引力常量为G，将地球看做半径为R 的球体。下列说法正确的是（ ）
A. 组合体运行的线速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度
B. 组合体
动能小于组成前各自的动能之和
C. 组合体轨道处的重力加速度大小为
D. 地球的平均密度可表示为
9. （2023 重庆一中质检） “神舟十三号”飞船开始在半径为
的圆轨道I 上运行，运行周期为
，在A
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点通过变轨操作后进入椭圆轨道Ⅱ运动，沿轨道Ⅱ运动到远地点B 时正好与处于半径为
的圆轨道Ⅲ上的
核心舱对接，A 为椭圆轨道Ⅱ的近地点。假设飞船质量始终不变，关于飞船的运动，下列说法正确的是（
）
A. 沿轨道Ⅰ运动到A 时的速率大于沿轨道Ⅱ运动到B 时的速率
B. 沿轨道Ⅰ运行时的机械能等于沿轨道Ⅱ运行时的机械能
C. 沿轨道Ⅱ运行的周期为
D. 沿轨道Ⅰ运动到A 点时的加速度小于沿轨道Ⅱ运动到B 点时的加速度
10. （2023 年广东广州一模）为空间站补给物质时，我国新一代货运飞船“天舟五号”实现了2 小时与
“天宫空间站”快速对接，对接后的“结合体”仍在原空间站轨道运行。对接前“天宫空间站”与“天舟
五号”的轨道如图所示，则（ ）
A. “天宫空间站”对地球的引力小于地球对“天宫空间站”的引力
B. “天宫空间站”的向心加速度小于“天舟五号”的向心加速度
C. “结合体”受到地球的引力比“天宫空间站”受到地球的引力小
D. “结合体”受到地球的引力等于“天宫空间站”受到地球的引力
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11（2023 湖南名校高二联考） 2022 年11 月1 日凌晨4 点27 分，我国“梦天”实验舱与“天和”核心舱成
功实现“太空握手”，整个交会对接过程历时大约13 小时。“梦天”入列，标志着我们组建中国空间站的
“最后一块积木”已经到位。如图所示，若“梦天”实验舱进入轨道Ⅰ运行，之后与在高度为H 的轨道Ⅱ
上运行的“天和”核心舱成功对接（M 点为对接点），航天员进入核心舱开始工作。则下列说法中正确的
是（ ）
A. 对接前，“梦天”实验舱在Ｍ点的加速度与“天和”核心舱在M 点的加速度相等
B. 对接前，“梦天”实验舱在N 点与M 点加速度的大小相等
C. 进入核心舱后，航天员完全失重，故航天员的向心加速度为零
D. 进入核心舱后，航天员对核心舱有压力
12. （2023 山东济南期末）2022 年11 月1 日4 时27 分，“梦天实验舱”与“天和核心舱”成功对接，这
标志着中国空间站建造由全面实施阶段进入收官阶段。已知组合体的质量为m，绕地球做匀速圆周运动的
轨道半径为r，地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，不考虑地球自转的影响，则组合体的动能为
（ ）
A.
B.
C.
D.
13. （2023 济南重点高中质检）2022 年6 月5 日17 时42 分，神舟十四号载人飞船与天和核心舱径向端口
成功对接。对接后的组合体绕地球做匀速圆周运动，其轨道离地面高度为地球半径的
。已知地球半径
为R，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 神舟十四号与天和核心舱对接时，要先变轨到达核心舱所在的轨道，再加速追上核心舱进行对接
B. 组合体的向心加速度大于g
C. 组合体的线速度小于地球赤道上物体的线速度
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D. 组合体运行
周期为
14（2022 河北唐山三模） 2022 年3 月23 日下午，中国空间站“天宫课堂”再度开课，“太空教师”翟志
刚、王亚平、叶光富演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等，并与地
面课堂学生进行了互动。以下说法正确的是（ ）
A. 空间站的运行速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间
B. 在空间站中水和油由于不受地球引力而处于混合态
C. “水油分离实验”中，同位置的水和油做圆周运动所需向心力不同
D. “太空抛物实验”中，冰墩墩被抛出后，做平抛运动
15. （2022 山西临汾模拟）2021 年12 月9 日航天员翟志刚、王亚平、叶光富在空间站授课，他们在距地
面
的圆轨道上“天和”核心舱内为地球上的学生授课，实现天地互动，被称为“天宫课堂”。下
列说法正确的是（ ）
A. 宇航员在空间站中处于完全失重状态，不受地球的引力
B. 该空间站绕地球的运行速度大于第一宇宙速度
C. 该空间站的向心加速度小于地球同步卫星的向心加速度
D. 在空间站中，液体对浸入其中
物体不产生浮力
16. （2022 北京海淀二模）2021 年10 月16 日，神舟十三号载人飞船成功对接空间站，此后三名中国航天
员在轨驻留开展科学实验。航天员在空间站一天内可以看到16 次日出，这是因为空间站约
就会绕
地球一周，每绕一周就会看到一次日出日落。空间站绕地球运行的轨道可视为圆轨道，下列说法正确的是
（ ）
A. 空间站在轨道上的运行速率可能大于
B. 空间站绕地球运行的速率小于同步卫星的运行速率
C. 空间站绕地球运行的角速度大于同步卫星的角速度
D. 空间站距离地面的高度大于同步卫星距离地面的高度
17.（2022 山东临沂二模）2022 年3 月23 日，中国空间站“天宫课堂”第二课开讲。空间站轨道可简化为
高度约400km 的圆轨道，认为空间站绕地球做匀速圆周运动。在400km 的高空也有非常稀薄的气体，为了
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维持空间站长期在轨道上做圆周运动，需要连续补充能量。下列说法中正确的是（ ）
A. 如果不补充能量，系统的机械能将增大
B. 如果不补充能量，空间站运行的角速度将变大
C. 空间站的运行速度小于第一宇宙速度
D. 空间站的运行速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
18. (2022 福建泉州质检五)在2022 年3 月23 日的“天宫课堂”上，航天员王亚平摇晃装有水和油的小瓶，
静置后水和油混合在一起没有分层。图甲为航天员叶光富启动“人工离心机”，即用绳子一端系住装有水
油混合的瓶子，以绳子的另一端O 为圆心做如图乙所示的圆周运动，一段时间后水和油成功分层（水的密
度大于油的密度），以空间站为参考系，此时（ ）
A. 水和油的线速度大小相等
B. 水和油的向心加速度大小相等
C. 水对油的作用力大于油对水的作用力
D. 水对油有指向圆心的作用力
19. （2022 天津河东二模）如图所示，北京时间2021 年10 月16 日，神舟十三号载人飞船成功对接天和核
心舱构成四舱组合体（还在原轨道上飞行）。此后，航天员王亚平成功出舱作业，成为中国女航天员太空
行走第一人。下列说法正确的是（ ）
10
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A. 对接前，核心舱处于平衡状态
B. 对接前，为提高轨道高度飞船应加速
C. 对接后，飞船的线速度小于第一宇宙速度
D. 对接后，空间站由于质量增大，轨道半径将明显变小
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