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专题07 万有引力与宇宙航行
6 大考点概览
考点01 行星运动
考点02 万有引力及应用
考点03 人造卫星物理量的比较与计算
考点04 卫星的发射、变轨与追及相遇
考点05 宇宙速度
考点06 同步卫星与近地卫星
1．（2026·四川德阳·一模）某人造月球卫星近月点高度为0.5R，远月点高度为1.5R。已知R 为月球半径，
月球表面附近的重力加速度大小为g 月，不考虑月球自转，则（ ）
A．从近月点运动到远月点，卫星机械能减少B．卫星近月点速度小于远月点的速度
C．该卫星的最大加速度大小为4
9 g月D．该卫星的运动周期为2π ❑√
R
g月
2．（2026·四川·一模）如图所示，某人造卫星仅在万有引力作用下绕地球沿椭圆轨道运行，近地点b 与远
地点e 到地心的距离之比为r1:r2，卫星从a 运行到c、从d 运行到f 的过程中，卫星与地心连线扫过的
面积分别为S1和S2，且S1<S2。下列说法正确的是（ ）
A．从a 运行到c 的过程中，卫星的机械能先增大后减小
B．卫星从a 运行到c 的时间小于从d 运行到f 的时间
C．卫星在b、e 两点的线速度之比为❑√
r2
r1
D．卫星在b、e 两点的加速度之比为
r1
2
r2
2
3．（2026·四川广安·一模）2025 年11 月25 日神舟二十二号飞船满载货物在无人状态下成功发射。如图，
飞船先在近地圆轨道Ⅰ上做圆周运动，在A处点火变轨后进入椭圆轨道Ⅱ，在B处再次点火后，恰好变
考点1
行星运动
轨进入圆轨道Ⅲ。则（ ）
A．飞船在轨道I上的周期大于在轨道II上的周期
B．飞船在轨道I上的速率大于在轨道Ⅲ上的速率
C．飞船在轨道Π上从A到B的速率越来越大
D．飞船在轨道I 上的机械能等于在轨道Ⅲ上的机械能
4．（2026·四川字节教育·一模）据报道，因“星际客机”飞船故障在国际空间站滞留超9 个月的美国宇航
员威尔莫尔和威廉姆斯已于3 月18 日搭乘SpaceX 飞船返回地球。若该空间站的核心舱的运行轨道距地
面高度h（约为400km），地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，忽略地球自
转的影响，下列说法正确的是（ ）
A．地球的质量可表示为g（R+h）
2
G
B．地球的平均密度可表示为4 g
3 πGR
C．核心舱的运行速度大小介于7.9km/s 和11.2km/s 之间
D．核心舱的运行速度大小可表示为❑√
g R
2
R+h
5．（2026·四川眉山·三模）我国计划在2030 年前实现载人登陆月球开展科学探索，其后将建造月球科研
试验站，开展系统、连续的月球探测和相关技术试验。假设飞船在距离月球表面的高度等于月球半径
处绕月球做匀速圆周运动，周期为T；已知月球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是
（ ）
A．该飞船在轨的速度大小为2πR
T
B．月球的质量为4 π
2 R
3
GT
2
C．月球两极的重力加速度为
D．月球的第一宇宙速度为
考点2
万有引力定律及应用
6．（2026·四川内江·一模）某行星周围的卫星绕其做圆周运动的轨道半径
与运动周期T的关系如图所示。
行星的半径为
，引力常量为G，图中a、b为已知量。下列说法正确的是（ ）
A．绕该行星表面运行卫星的周期为a R0
3
b
B．该行星的质量为4 π
2b
Ga
C．该行星的密度为
3bπ
aG R0
3
D．该行星表面的重力加速度为
4 b
a R0
3
7．（2026·四川自贡·一模）假设2025 年11 月25 日，我国在酒泉卫星发射中心成功发射神舟二十二号飞船，
给中国空间站在轨航天员送去物资补给。若该飞船在预定轨道绕地球做匀速圆周运动，其周期T 和线
速度大小v、引力常量G 均已知，则下列物理量能被推算出来的是（ ）
A．飞船的质量
B．飞船的角速度大小
C．地球的密度
D．飞船的向心加速度大小
8．（2026·四川·一模）2025 年5 月29 日，我国成功发射“天问二号”探测器，前往小行星2016H03 进行
探测，以期实现中国首次小行星采样并返回地球。假设探测器抵达小行星地表后，将一探测采样球以
速度v0竖直向上射出，经过时间t0落到行星地表，进行采样。成功采样后，探测器升空进入小行星同步
轨道绕小行星做匀速圆周运动，与小行星同步伴飞一段时间后返回地球。只考虑探测器与小行星之间
的万有引力，小行星半径为
，自转周期为T，引力常量为G，小行星上没有空气，忽略小行星自转对
表面重力加速度的影响。求：
(1)小行星表面重力加速度的大小；
(2)小行星同步轨道距离行星表面的高度。
考点3
人造卫星物理量的比较与计算
9．（2026·四川雅安·一模）自“东方红一号”在太空奏响第一曲，到“天宫”空间站实现常态化运营，中
国航天事业在六十余载的岁月里，绘就了一幅从无到有、从弱至强的辉煌画卷。近年来监测到“东方
红一号”卫星运行在近地点距地面高度约429km、远地点距地面高度约2000km 的椭圆轨道上，“天
宫”空间站运行在距地面高度约为450km 的圆轨道上，地球半径为6371km。下列说法正确的是
（ ）
A．“天宫”空间站中的宇航员不受重力作用
B．“东方红一号”卫星由近地点向远地点运动时，机械能减小
C．“东方红一号”卫星的运行周期小于“天宫”空间站的运行周期
D．“东方红一号”卫星位于近地点时的加速度大于“天宫”空间站的加速度
10．（2026·四川绵阳·一模）发射地球同步卫星常采用变轨发射，即先把卫星发射到靠近地球表面的圆形
轨道上，再通过点火加速、调整方向等，将卫星送入距地面高为
的同步轨道，如图所示。若卫星在近
地轨道、同步轨道都做匀速圆周运动，已知地球半径为
，卫星在近地轨道运动的速度大小为v1，则
卫星在同步轨道运动的速度v2大小是（ ）
A．v1
❑√
R
R+h
B．v1
❑√
R+h
R
C．v1
❑√
h
R
D．v1
❑√
R
h
11．（2026·四川达州·一模）2025 年11 月5 日，神舟二十号返回舱从空间站分离，开启返回地球的旅程，
在返回地球的过程中有一段时间其运动轨迹是椭圆，如图所示，忽略大气阻力，下列说法正确的是（
）
A．神舟二十号从P点到Q点过程中其机械能增加
B．神舟二十号从P点到Q点过程中其加速度增大
考点4
卫星的发射、变轨与追及相遇
C．神舟二十号在椭圆轨道上运行周期大于空间站运行周期
D．神舟二十号在P点运行速度大于空间站运行速度
12．（2026·四川资阳·一模）北斗导航技术从空间信息层面彻底打破了国外技术垄断，北斗卫星群的运行
轨道主要有三类：地球同步轨道、倾斜地球同步轨道和中圆地球轨道。在某次发射一颗质量为m 的人
造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道I 上（离地面高度忽略不计），运行周期
为T1，再通过一椭圆轨道II 变轨后到达距地面高为h 的预定圆轨道III 上。已知它在圆轨道I 上运行的
加速度大小为g，地球半径为R，卫星在变轨过程中质量不变，则（ ）
A．卫星在轨道III 上运行的加速度大小为
B．卫星在轨道II 上运行的周期为
C．卫星在轨道III 上P 的线速度小于卫星在轨道II 上P 的线速度
D．卫星在轨道III 上的机械能小于在轨道I 上的机械能
13．（2026·四川泸州·一模）2025 年9 月5 日中国宣布小行星防御计划，旨在通过改变卫星轨道验证小行
星防御方案可行性。若某卫星质量为m，在质量为M的行星的引力作用下，做半径为
的匀速圆周运
动。取无穷远处引力势能为零，该卫星在距行星
处的势能为E p=- GMm
r
。若要使该卫星做圆周运动
的轨道半径增大1%，则其动能和势能的总量增大了（ ）
A．GMm
101r
B．GMm
202r
C．201GMm
101r
D．201GMm
202r
14．（2026·四川内江·一模）如图所示，宇宙飞船A 在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B 输
送物资，需要与B 对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的。下列说法中正
确的是（ ）
A．它应沿运行速度的方向喷气，与B 对接后周期比低轨道时小
B．它应沿运行速度的反方向喷气，与B 对接后线速度比低轨道时大
C．它应沿运行速度的方向喷气，与B 对接后向心加速度比低轨道时大
D．它应沿运行速度的反方向喷气，与B 对接后角速度比低轨道时小
15．（2026·四川荣县·一模）2023 年2 月23 日，中星26 号发射成功。假设该卫星发射后先在近地圆轨道
Ⅰ做匀速圆周运动（离地面的高度可忽略不计），在P 点瞬时点火进入椭圆转移轨道II，之后通过椭
圆转移轨道II 进入地球同步圆轨道III，如图所示。P 点和Q 点分别为轨道Ⅰ与轨道II、轨道II 与轨道
III 的切点。已知地球半径为R，地球自转周期为T，轨道Ⅲ的半径为r，下列说法正确的是（ ）
A．中星26 号在转移轨道II 上从P 点到Q 点的时间大于T
2
B．中星26 号在转移轨道II 上从P 点到Q 点机械能增大
C．中星26 号在轨道Ⅱ上经过P 点的速率与经过Q 点的速率之比为r
R
D．中星26 号在P 点和Q 点的加速度大小之比为
16．（2026·四川字节教育·一模）2023 年10 月31 日，神舟十六号飞船完成多项预定工作后成功返回地面。
神舟十六号载人飞船返回过程，在A 点从圆形轨道I 进入椭圆轨道II，B 为轨道II 上的一点，如图所示。
已知飞船在轨道I 上飞行周期为T，地球质量M 和半径R0、万有引力常量G。则下列说法中正确的是（
）
A．可计算飞船的质量
B．可计算轨道I 离地面的高度
C．可知飞船在轨道I 上的机械能与在轨道II 的机械能相等
D．可知飞船在圆轨道I 上运行的角速度比在地球同步轨道上的小
17．（2026·四川宜宾·一模）“嫦娥六号”降落月球前经过三次关键变轨，简化如图所示，“嫦娥六号”
经环月椭圆轨道Ⅰ的Q 点变轨进入距离月球表面高度为
的圆轨道Ⅱ，再经圆轨道Ⅱ的Q 点变轨到更
低的椭圆轨道Ⅲ。在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中经过Q 点的速度大小分别为v1、v2、v3，加速度大小分别为
、
、a3，在圆轨道Ⅱ上运动的周期为T，已知月球半径为
，引力常量为G，则（ ）
A．v1>v2>v3
B．a1>a2>a3
C．月球质量M = 4 π
2 R
3
GT
2
D．月球平均密度ρ= 3 π （R+h）
3
GT
2 R
3
18．（2026·四川攀枝花·一模）2025 年9 月21 日，地球、太阳、土星恰好连成一线，该现象称为“土星冲
日”，冲日前后是观测这颗带有美丽光环的气态巨行星的绝佳时机。如图所示为土星冲日时与地球太
阳相对位置的示意图，土星和地球绕太阳公转的轨道近似于圆且两轨道几乎共面，已知土星和地球绕
太阳公转方向相同，公转的轨道半径之比约为10:1，根据以上信息可得出（ ）
A．土星和地球绕太阳公转的周期之比约为10:1
B．土星和地球绕太阳公转的速度之比约为1:❑√10
C．下一次“土星冲日”将在2026 年9 月21 日出现
D．当土星与地球相距最远时两者的相对速度最大
19．（2026·四川成都·一模）如图所示，卫星绕地球沿椭圆轨道逆时针运行，其轨道近地点与地心的距离
可视为地球半径。卫星从A 运动至B 的过程中，不计空气阻力，关于该卫星下列说法正确的是
（ ）
A．加速度逐渐增大
B．速度始终小于第一宇宙速度
C．受到地球的万有引力做负功
D．机械能逐渐减小
20．（2026·四川字节教育·一模）若将地球和金星的公转视为匀速圆周运动，公转轨道半径用
表示，公
转周期用T表示，设r
3
T
2 =k，忽略行星自转影响，已知地球的第一宇宙速度约为7.9km / s，地球表面重
力加速度g=9.8m/ s
2。根据下表可判断下列说法正确的是（ ）
比值
轨道半径
星球质量
星球半径
金星/地球
0.72
0.82
0.95
A．金星表面的重力加速度约为9.9m/ s
2 B．地球和金星公转对应的k值相同
考点5
宇宙速度
C．金星做圆周运动的线速度比地球的小
D．金星的第一宇宙速度约为7.3km / s
21．（2026·四川凉山·一模）太空电梯是构想的一种通往太空的设备，如果建成将提高对外来31/ATLAS
类星际彗星的防御能力。下图中A 是赤道上的物体，近地卫星B 轨道半径为r0，同步卫星C 轨道半径
为7r0，D 是太空电梯配重站里的物体，A、B、C、D 的质量都为m。已知地球质量为M，半径约为r0，
引力常量为G，取无穷远处为零势能点，距地心距离为r、质量为m 的卫星与地球之间的引力势能可表
达为E p=- GMm
r
。则下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C、D 相比B 的线速度最大
B．物体A 和卫星B 的加速度相同
C．卫星C 比卫星B 的机械能多3GMm
7r0
D．卫星C 比卫星B 的动能多3GMm
7r0
22．（2026·四川雅安·一模）2019 年5 月17 日，我国成功发射第45 颗北斗导航卫星，该星属于地球静止
轨道卫星（静止卫星）。该卫星入轨后（ ）
A．可以飞过天津市正上方B．周期大于地球自转周期
C．加速度等于重力加速度
D．速度小于第一宇宙速度
23．（2026·四川泸州·一模）火星有两颗天然卫星火卫一与火卫二，火卫一的公转周期约为8 小时，火卫
二的公转周期约为30 小时，火星的自转周期约为24 小时。假设火星的这两颗天然卫星均在火星赤道平
面内绕火星做匀速圆周运动，且运行方向与火星自转方向相同，则下列说法正确的是（ ）
A．火卫一的轨道半径小于火卫二的轨道半径
考点6
同步卫星与近地卫星
B．火卫一的线速度小于火星同步卫星的线速度
C．火星赤道上物体的向心加速度大于火卫一的向心加速度
D．火卫一和火卫二相邻两次相距最近的时间间隔约为11 小时
