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专题05 万有引力与航天
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 开普勒
定律
（10 年8 考）
2024·浙江·高考真题、2024·山东·高考真题、2023·北京·高考真
题、2023·浙江·高考真题、2022·湖南·高考真题、2021·福建·高考
真题、2021·全国·高考真题、2018·全国·高考真题、2017·全国·高
考真题、2016·全国·高考真题、2016·江苏·高考真题
以我国航空航天
技术的发展成果
为背景，以中心
天体为模型，具
体考查开普勒行
星运动定律、重
力与万有引力的
关系、求中心天
体的质量和密
度、第一宇审速
度、卫星运行中
的各种运动参量
与卫星轨道半径
的关系、卫星变
轨时各参量的变
化规律等热点问
题。
考点2 万有引
力定律及其应
用
（10 年10
考）
2024·重庆·高考真题、2024·海南·高考真题、2024·广西·高考真
题、2024·全国·高考真题、2023·山东·高考真题、2022·全国·高考
真题、2021·山东·高考真题、2020·山东·高考真题、2020·全国·高
考真题、2019·全国·高考真题、2015·江苏·高考真题、2015·海南·
高考真题、2018·北京·高考真题、2017·海南·高考真题、2022·重
庆·高考真题、2021·重庆·高考真题、2017·北京·高考真题、2020·
江苏·高考真题、2016·海南·高考真题、2015·天津·高考真题、
2024·北京·高考真题、2023·北京·高考真题、2021·福建·高考真题
考点3 宇宙航
行
（10 年10
考）
2024·福建·高考真题、2024·广东·高考真题、2024·湖南·高考真
题、2024·河北·高考真题、2023·北京·高考真题、2023·湖南·高考
真题、2022·天津·高考真题、2022·湖北·高考真题、2022·浙江·高
考真题、2021·江苏·高考真题、2021·浙江·高考真题、2020·海南·
高考真题、2020·北京·高考真题、2019·北京·高考真题、2019·浙
江·高考真题、2017·江苏·高考真题、2021·重庆·高考真题、2021·
湖南·高考真题、2015·全国·高考真题、2015·天津·高考真题
考点01 开普勒定律
1．（2024·浙江·高考真题）与地球公转轨道“外切”的小行星甲和“内切”的小行星乙的公转轨道如图所
示，假设这些小行星与地球的公转轨道都在同一平面内，地球的公转半径为R，小行星甲的远日点到太阳
的距离为R1，小行星乙的近日点到太阳的距离为R2，则（ ）
1
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A．小行星甲在远日点的速度大于近日点的速度
B．小行星乙在远日点的加速度小于地球公转加速度
C．小行星甲与乙的运行周期之比
D．甲乙两星从远日点到近日点的时间之比
=
2．（2024·山东·高考真题）“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24 小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地
球同步卫星的轨道半径为r，则月球与地球质量之比可表示为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2023·北京·高考真题）2022 年10 月9 日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了
对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为
，运行一圈
所用时间约为100 分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转
的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确
的是（ ）
A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为
B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于
C．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离
4．（2023·浙江·高考真题）木星的卫星中，木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为
。木
卫三周期为T，公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r 的n 倍。月球绕地球公转周期为
，则（ ）
A．木卫一轨道半径为
B．木卫二轨道半径为
C．周期T 与T0之比为
D．木星质量与地球质量之比为
5．（2017·全国·高考真题）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M、N 为轨
道短轴的两个端点，运行的周期为
。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P 经M、Q
到N 的运动过程中（ ）
2
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A．从P 到M 所用的时间等于
B．从Q 到N 阶段，机械能逐渐变大
C．从P 到Q 阶段，速率逐渐变大
D．从M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功
6．（2021·全国·高考真题）2021 年2 月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近
火制动后，进入运行周期约为1.8×105s 的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已
知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与
火星表面的最远距离约为（ ）
A．6×105m
B．6×106m
C．6×107m
D．6×108m
7．（2016·全国·高考真题）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电
通讯，目前地球同步卫星的轨道半径为地球半径的6.6 倍，假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步
卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（ ）
A．1h
B．4h
C．8h
D．16h
8．（2018·全国·高考真题）为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半
径的16 倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4 倍．P 与Q 的周期之比约为（ ）
A．2:1
B．4:1
C．8:1
D．16:1
9．（2016·全国·高考真题）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（ ）
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
10．（2022·湖南·高考真题）如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，
火星的轨道半径大约是地球的1.5 倍。地球上的观测者在大多数的时间内观测到火星相对于恒星背景由西
向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，
且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确
的是（ ）
3
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A．火星的公转周期大约是地球的
倍
B．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行
C．在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为逆行
D．在冲日处，火星相对于地球的速度最小
11．（2021·福建·高考真题）两位科学家因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体而获得了2020
年诺贝尔物理学奖。他们对一颗靠近银河系中心的恒星
的位置变化进行了持续观测，记录到的
的椭圆
轨道如图所示。图中O 为椭圆的一个焦点，椭圆偏心率（离心率）约为0.87。P、Q 分别为轨道的远银心
点和近银心点，Q 与O 的距离约为
（太阳到地球的距离为
），
的运行周期约为16 年。假设
的运动轨迹主要受银河系中心致密天体的万有引力影响，根据上述数据及日常的天文知识，可以推出（
）
A．
与银河系中心致密天体的质量之比
B．银河系中心致密天体与太阳的质量之比
C．
在P 点与Q 点的速度大小之比
D．
在P 点与Q 点的加速度大小之比
12．（2016·江苏·高考真题）如图所示，两质量相等的卫星A、B 绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S
分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有（
）
4
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A．TA>TB
B．EkA>EkB
C．SA=SB
D．
考点02 万有引力定律及其应用
1．（2024·重庆·高考真题）2024 年5 月3 日，嫦娥六号探测成功发射，开启月球背面采样之旅，探测器的
着陆器上升器组合体着陆月球要经过减速、悬停、自由下落等阶段。则组合体着陆月球的过程中（ ）
A．减速阶段所受合外力为0
B．悬停阶段不受力
C．自由下落阶段机械能守恒
D．自由下落阶段加速度大小g = 9.8m/s2
2．（2024·海南·高考真题）嫦娥六号进入环月圆轨道，周期为T，轨道高度与月球半径之比为k，引力常量
为G，则月球的平均密度为（ ）
A．
B．
C．
D．
3．（2024·广西·高考真题）潮汐现象出现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。图
中a、b 和c 处单位质量的海水受月球引力大小在（ ）
A．a 处最大
B．b 处最大
C．c 处最大
D．a、c 处相等，b 处最小
4．（2024·全国·高考真题）天文学家发现，在太阳系外的一颗红矮星有两颗行星绕其运行，其中行星
GJ1002c 的轨道近似为圆，轨道半径约为日地距离的0.07 倍，周期约为0.06 年，则这颗红矮星的质量约为
太阳质量的（ ）
A．0.001 倍
B．0.1 倍
C．10 倍
D．1000 倍
5．（2024·全国·高考真题）2024 年5 月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回
之旅。将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。月球表面自由落体
加速度约为地球表面自由落体加速度的
。下列说法正确的是（ ）
A．在环月飞行时，样品所受合力为零
B．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零
C．样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同
D．样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小
5
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6．（2023·山东·高考真题）牛顿认为物体落地是由于地球对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间（如地
球与月球）的引力具有相同的性质、且都满足
。已知地月之间的距离r 大约是地球半径的60 倍，
地球表面的重力加速度为g，根据牛顿的猜想，月球绕地球公转的周期为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（2022·全国·高考真题）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
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
8．（2021·山东·高考真题）从“玉兔”登月到“祝融”探火，我国星际探测事业实现了由地月系到行星际
的跨越。已知火星质量约为月球的9 倍，半径约为月球的2 倍，“祝融”火星车的质量约为“玉兔”月球
车的2 倍。在着陆前，“祝融”和“玉兔”都会经历一个由着陆平台支撑的悬停过程。悬停时，“祝融”
与“玉兔”所受陆平台的作用力大小之比为（ ）
A．9 1∶
B．9 2∶
C．36 1∶
D．72 1∶
9．（2020·山东·高考真题）我国将在今年择机执行“天问1 号”火星探测任务。质量为m 的着陆器在着陆
火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1
倍，半径约为地球的0.5 倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一
个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（ ）
A．
B．
C．
D．
10．（2020·全国·高考真题）火星的质量约为地球质量的
，半径约为地球半径的
，则同一物体在火星
表面与在地球表面受到的引力的比值约为（ ）
A．0.2
B．0.4
C．2.0
D．2.5
11．（2019·全国·高考真题）2019 年1 月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔
向”月球的过程中，用h 表示探测器与地球表面的距离，F 表示它所受的地球引力，能够描F 随h 变化关
系的图像是（ ）
A．
6
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B．
C．
D．
12．（2015·江苏·高考真题）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的
发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4 天，轨道半
径约为地球绕太阳运动半径为
，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ）
A．
B．1
C．5
D．10
13．（2015·海南·高考真题）若在某行星和地球上相对于各自水平地面附近相同的高度处、以相同的速率
平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为
。已知该行星质量约为地球的7 倍，地球的半径为
，由此可知，该行星的半径为（ ）
A．
B．
C．
D．
14．（2018·北京·高考真题）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，
在已知月地距离约为地球半径60 倍的情况下，需要验证（ ）
A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的
B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的
C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的
D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的
15．（2018·全国·高考真题）2018 年2 月，我国500 m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星
“J0318+0253”，其自转周期T=5.19 ms，假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为
．以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为（ ）
A．
B．
C．
D．
16．（2017·海南·高考真题）已知地球质量为月球质量的81 倍，地球半径约为月球半径的4 倍．若在月球
和地球表面同样高度处，以相同的初速度水平抛出物体，抛出点与落地点间的水平距离分别为
和
，
则
：
约为
A．9：4
B．6：1
C．3：2
D．1：1
7
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17．（2022·重庆·高考真题）我国载人航天事业已迈入“空间站时代”。若中国空间站绕地球近似做匀速
圆周运动，运行周期为T，轨道半径约为地球半径的
倍，已知地球半径为R，引力常量为G，忽略地球
自转的影响，则（ ）
A．漂浮在空间站中的宇航员不受地球的引力
B．空间站绕地球运动的线速度大小约为
C．地球的平均密度约为
D．空间站绕地球运动的向心加速度大小约为地面重力加速度的
倍
18．（2021·重庆·高考真题）2021 年5 月15 日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展
中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量
是“玉兔二号”的K 倍，火星的质量是月球的N 倍，火星的半径是月球的P 倍，火星与月球均视为球体，
则（ ）
A．火星的平均密度是月球的
倍
B．火星的第一宇宙速度是月球的
倍
C．火星的重力加速度大小是月球表面的
倍
D．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的
倍
19．（2017·北京·高考真题）利用引力常量G 和下列数据，能计算出地球质量的是（ ）
A．地球半径R 和表面重力加速度g（忽略地球自转）
B．人造卫星绕地球做圆周运动的速度v 和周期T
C．月球绕地球做圆周运动的周期T 及月球与地心间的距离r
D．地球绕太阳做圆周运动的周期T 及地球与太阳间的距离r
20．（2020·江苏·高考真题）甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2
倍。下列应用公式进行的推论正确的有（ ）
A．由
可知，甲的速度是乙的
倍
B．由
可知，甲的向心加速度是乙的2 倍
C．由
可知，甲的向心力是乙的
D．由
可知，甲的周期是乙的
倍
21．（2016·海南·高考真题）通过观测冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量．假设卫星绕冥王星做匀
8
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速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量．这两个物理量可以是
A．卫星的速度和角速度
B．卫星的质量和轨道半径
C．卫星的质量和角速度
D．卫星的运行周期和轨道半径
22．（2015·天津·高考真题）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S1、S2做
匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星
中心的距离r 的平方，两条曲线分别表示 P1、P2周围的a 与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同，则
（ ）
A．P1的平均密度比P2的大
B．P1的第一宇宙速度比 P2的小
C．S1的向心加速度比S2的大
D．S1的公转周期比S2的大
23．（2024·北京·高考真题）科学家根据天文观测提出宇宙膨胀模型：在宇宙大尺度上，所有的宇宙物质
（星体等）在做彼此远离运动，且质量始终均匀分布，在宇宙中所有位置观测的结果都一样。以某一点O
为观测点，以质量为m 的小星体（记为P）为观测对象。当前P 到O 点的距离为
，宇宙的密度为
。
（1）求小星体P 远离到
处时宇宙的密度ρ；
（2）以O 点为球心，以小星体P 到O 点的距离为半径建立球面。P 受到的万有引力相当于球内质量集中于
O 点对P 的引力。已知质量为
和
、距离为R 的两个质点间的引力势能
，G 为引力常量。
仅考虑万有引力和P 远离O 点的径向运动。
a．求小星体P 从
处远离到
。处的过程中动能的变化量
；
b．宇宙中各星体远离观测点的速率v 满足哈勃定律
，其中r 为星体到观测点的距离，H 为哈勃系数。
H 与时间t 有关但与r 无关，分析说明H 随t 增大还是减小。
24．（2023·北京·高考真题）螺旋星系中有大量的恒星和星际物质，主要分布在半径为R 的球体内，球体
外仅有极少的恒星。球体内物质总质量为M，可认为均匀分布，球体内外的所有恒星都绕星系中心做匀速
圆周运动，恒星到星系中心的距离为r，引力常量为G。
（1）求
区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v 与r 的关系；
（2）根据电荷均匀分布的球壳内试探电荷所受库仑力的合力为零，利用库仑力与万有引力的表达式的相
似性和相关力学知识，求
区域的恒星做匀速圆周运动的速度大小v 与r 的关系；
9
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（3）科学家根据实测数据，得到此螺旋星系中不同位置的恒星做匀速圆周运动的速度大小v 随r 的变化关
系图像，如图所示，根据在
范围内的恒星速度大小几乎不变，科学家预言螺旋星系周围（
）存
在一种特殊物质，称之为暗物质。暗物质与通常的物质有引力相互作用，并遵循万有引力定律，求
内暗物质的质量
。
25．（2021·福建·高考真题）一火星探测器着陆火星之前，需经历动力减速、悬停避障两个阶段。在动力
减速阶段，探测器速度大小由
减小到0，历时
。在悬停避障阶段，探测器启用最大推力为
的变推力发动机，在距火星表面约百米高度处悬停，寻找着陆点。已知火星半径约为地球半径的
，火星
质量约为地球质量的
，地球表面重力加速度大小取
，探测器在动力减速阶段的运动视为竖直向下
的匀减速运动。求：
（1）在动力减速阶段，探测器的加速度大小和下降距离；
（2）在悬停避障阶段，能借助该变推力发动机实现悬停的探测器的最大质量。
考点03 宇宙航行
1．（2023·北京·高考真题）2022 年10 月9 日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射，实现了
对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约为
，运行一圈
所用时间约为100 分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，“夸父一号”在随地球绕太阳公转
的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确
的是（ ）
A．“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为
B．“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于
C．“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离
2．（2023·湖南·高考真题）根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能
形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的
倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质
量的
倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球
10
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体，质量不变，体积缩小，自转变快．不考虑恒星与其它物体的相互作用．已知逃逸速度为第一宇宙速度
的
倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是（ ）
A．同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B．恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C．恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D．中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
3．（2022·天津·高考真题）2022 年3 月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的中继
卫星系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400 公里左右的轨道上运行，其
运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000 公里左右的地球静止轨道卫星（同步卫
星），则该卫星（ ）
A．授课期间经过天津正上空
B．加速度大于空间站的加速度
C．运行周期大于空间站的运行周期
D．运行速度大于地球的第一宇宙速度
4．（2022·湖北·高考真题）2022 年5 月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合
体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90 分钟。下列说法正确的是（ ）
A．组合体中的货物处于超重状态
B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度
C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大
D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小
5．（2022·浙江·高考真题）“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P 点沿地火转移轨道到Q 点，再
依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（ ）
A．发射速度介于7.9km/s 与11.2km/s 之间
B．从P 点转移到Q 点的时间小于6 个月
C．在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小
D．在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度
6．（2021·江苏·高考真题）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，从“东方红一号”到“北斗”不
断创造奇迹。“北斗”第49 颗卫星的发射迈出组网的关键一步。该卫星绕地球做圆周运动，运动周期与地
球自转周期相同，轨道平面与地球赤道平面成一定夹角。该卫星（ ）
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A．运动速度大于第一宇宙速度
B．运动速度小于第一宇宙速度
C．轨道半径大于“静止”在赤道上空的同步卫星
D．轨道半径小于“静止”在赤道上空的同步卫星
7．（2021·浙江·高考真题）空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变
化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08 期间离地高度随
时间变化的曲线，则空间站（ ）
A．绕地运行速度约为
B．绕地运行速度约为
C．在4 月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
D．在5 月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
8．（2020·海南·高考真题）2020 年5 月5 日，长征五号B 运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，将新
一代载人飞船试验船送入太空，若试验船绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半
径为R，万有引力常量为G，则（ ）
A．试验船的运行速度为
B．地球的第一宇宙速度为
C．地球的质量为
9．（2020·北京·高考真题）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的
10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（ ）
A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度
B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间
C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度
D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度
10．（2019·北京·高考真题）2019 年5 月17 日，我国成功发射第45 颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静
止轨道卫星（同步卫星），该卫星（ ）
A．入轨后可以位于北京正上方
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B．入轨后的速度大于第一宇宙速度
C．发射速度大于第二宇宙速度
D．若发射到近地圆轨道所需能量较少
11．（2019·浙江·高考真题）某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星（即卫星相对于地面静止），则此
卫星的（ ）
A．线速度大于第一宇宙速度
B．周期小于同步卫星的周期
C．角速度大于月球绕地球运行的角速度
D．向心加速度大于地面的重力加速度
12．（2017·江苏·高考真题）“天舟一号”货运飞船于2017 年4 月20 日在文昌航天发射中心成功发射升空，
与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距离地面约380 km 的圆轨道上飞行，则下列几个说法
中错误的是（ ）
A．向心加速度小于地面的重力加速度
B．线速度小于第一宇宙速度
C．周期小于地球自转周期
D．角速度小于地球自转角速度
13．（2017·浙江·高考真题）如图所示，设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动，金星自身的半径是火星的n
倍，质量为火星的k 倍，不考虑行星自转的影响，则
A．金星表面的重力加速度是火星的
B．金星的第一宇宙速度是火星的
C．金星绕太阳运动的加速度比火星小
D．金星绕太阳运动的周期比火星大
14．（2024·河北·高考真题）2024 年3 月20 日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的
探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24h 的环月椭圆冻结轨道（如图），近月点A 距月心
约为2.0 × 103km，远月点B 距月心约为1.8 × 104km，CD 为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是（ ）
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A．鹊桥二号从C 经B 到D 的运动时间为12h
B．鹊桥二号在A、B 两点的加速度大小之比约为81：1
C．鹊桥二号在C、D 两点的速度方向垂直于其与月心的连线
D．鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s 且小于11.2km/s
15．（2024·湖南·高考真题）2024 年5 月3 日，“嫦娥六号”探测器顺利进入地月转移轨道，正式开启月
球之旅。相较于“嫦娥四号”和“嫦娥五号”，本次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集并通过升空
器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返回舱再通过返回轨道返回地球。设返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，
半径近似为月球半径。己知月球表面重力加速度约为地球表面的
，月球半径约为地球半径的
。关于返
回舱在该绕月轨道上的运动，下列说法正确的是（ ）
A．其相对于月球的速度大于地球第一宇宙速度
B．其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度
C．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的
倍
D．其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星周期的
倍
16．（2024·广东·高考真题）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表
面时以
的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持
连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的
和
。地球表
面重力加速度大小取
。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（ ）
A．该行星表面的重力加速度大小为
B．该行星的第一宇宙速度为
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C．“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为
D．“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW
17．（2024·福建·高考真题）巡天号距地表
，哈勃号距地表
，问（ ）
A．
B．
C．
D．
18．（2021·重庆·高考真题）2021 年5 月15 日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展
中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量
是“玉兔二号”的K 倍，火星的质量是月球的N 倍，火星的半径是月球的P 倍，火星与月球均视为球体，
则（ ）
A．火星的平均密度是月球的
倍
B．火星的第一宇宙速度是月球的
倍
C．火星的重力加速度大小是月球表面的
倍
D．火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的
倍
19．（2021·湖南·高考真题）2021 年4 月29 日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根
据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022 年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行
的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的
。下列说法正确的是（ ）
A．核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的
倍
B．核心舱在轨道上飞行的速度大于
C．核心舱在轨道上飞行的周期小于
D．后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小
20．（2015·全国·高考真题）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似
圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m 高处做一次悬停（可认为是相对于月球静止）；
最后关闭发动机，探测器自由下落．已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球的81 倍，地球
半径为月球的3.7 倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2。则次探测器（ ）
A．在着陆前瞬间，速度大小约为8.9m/s
B．悬停时受到的反冲作用力约为2×103N
C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒
D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度
21．（2015·天津·高考真题）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星S1、S2做
匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星
中心的距离r 的平方，两条曲线分别表示 P1、P2周围的a 与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同，则
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（ ）
A．P1的平均密度比P2的大
B．P1的第一宇宙速度比 P2的小
C．S1的向心加速度比S2的大
D．S1 的公转周期比S2 的大
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