专题05 万有引力与航天(原卷版)

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专题 05 万有引力与航天

一、单选题

1．（2023·山东·统考高考真题）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．

2．（2023·北京·统考高考真题）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

3．（2023·北京·统考高考真题）在太空实验室中可以利用匀速圆周运动测量小球质量。

如图所示，不可伸长的轻绳一端固定于 O点，另一端系一待测小球，使其绕 O做匀速

圆周运动，用力传感器测得绳上的拉力为 F，用停表测得小球转过 n圈所用的时间为

t，用刻度尺测得 O点到球心的距离为圆周运动的半径 R。下列说法正确的是（　　）



A．圆周运动轨道可处于任意平面内

B．小球的质量为

C．若误将圈记作 n圈，则所得质量偏大

D．若测 R时未计入小球半径，则所得质量偏小

4．（2023·湖南·统考高考真题）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

5．（2023·浙江·统考高考真题）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

6．（2023·辽宁·统考高考真题）在地球上观察，月球和太阳的角直径（直径对应的张

角）近似相等，如图所示。若月球绕地球运动的周期为 T₁，地球绕太阳运动的周期为

T₂，地球半径是月球半径的 k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为（　　）



A．B．C．D．

7．（2023·湖北·统考高考真题）2022 年12 月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，

且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面

内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为，如图所示。

根据以上信息可以得出（）



A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为

B．当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大

C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为

D．下一次“火星冲日”将出现在 2023 年12 月8日之前

8．（2023·山西·统考高考真题）2023 年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟

六号，携带约5800kg 的物资进入距离地面约 400km（小于地球同步卫星与地面的距

离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（　

　）

A．质量比静止在地面上时小 B．所受合力比静止在地面上时小

C．所受地球引力比静止在地面上时大 D．做圆周运动的角速度大小比地球自转

角速度大

9．（2023·江苏·统考高考真题）设想将来发射一颗人造卫星，能在月球绕地球运动的

轨道上稳定运行，该轨道可视为圆轨道．该卫星与月球相比，一定相等的是（）

A．质量 B．向心力大小

C．向心加速度大小 D．受到地球的万有引力大小

10．（2023·浙江·高考真题）太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周

运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，

称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：

行星名称地球火星木星土星天王星海王星

轨道半径 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30

则相邻两次“冲日”时间间隔约为（　　）

A．火星365 天B．火星800 天

C．天王星365 天D．天王星800 天

11．（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是系统进行信号传输，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

12．（2022·福建·高考真题）2021 年美国“星链”卫星曾近距离接近我国运行在距地

近圆轨道上的天宫空间站。为避免发生危险，天宫空间站实施了发动机点火变

轨的紧急避碰措施。已知质量为 m的物体从距地心 r处运动到无穷远处克服地球引力

所做的功为，式中 M为地球质量，G为引力常量；现将空间站的质量记为，

变轨前后稳定运行的轨道半径分别记为、，如图所示。空间站紧急避碰过程发动

机做的功至少为（　　）

A．B．

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摘要：

专题05万有引力与航天一、单选题1．（2023·山东·统考高考真题）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．2．（2023·北京·统考高考真题）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...

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