情景5航天情景-高考物理命题10种情景解读和针对性训练 -2025届高考物理一轮复习

高考物理命题的十种情景解读和针对性训练 物理科考试注重将物理概念、物理规律与国家经济社会发展、科学技术进步、生产生活实际紧密联系起来，通过设置真实的问题情境，要求学生抓住情境的核心要素构建物理模型，考查学生灵活运用物理知识和方法解决实际问题的能力，引导学生从“解题”向“解决问题”转变。物理科考试突出应用性，发挥考试引导教学的作用，引导学生关心身边的物理问题，关注科学发展和社会进步，体会物理学在生产生活中的应用价值，激发学生学习物理的兴趣，培养学生学以致用、知行合一的意识和躬身实践的能力。 情境是运用文字、数据、图表等形式，围绕一定主题加以设置的，为呈现解题信息、设计问题任务、达成测评目标而提供的载体。情境的创设，是为激发学生的认知建构与素养表现搭建的平台，影响学生分析与解决问题的策略与表现。通过对近年高考试题分析研究，物理高考命题情景可以归纳为六类。 情景五、航天情景 所谓航天情景，是指与天体运动和航天相关的问题，如卫星发射、载人航天、宇宙探测、天体运动等。我国在航天领域成绩斐然，以航天情景命题，可以激发学生的爱国热情、民族自信心，有利于激发学生学习物理的兴趣。 【高考典例】 典例1. （2024高考全国甲卷）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 典例2. （2024年高考河北卷）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（ ） 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 【针对性训练】 1. （2024高考湖南卷第7题）7. 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 2．（2024江苏六校下学期第二次联考）2023年10月26日，神舟十七号载人飞船与天和核心舱进行了对接，“太空之家”迎来汤洪波、唐胜杰、江新林3名中国航天史上最年轻的乘组入驻。如图为神舟十七号的发射与交会对接过程示意图，图中①为飞船的近地圆轨道，其轨道半径为 R1，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在的圆轨道，其轨道半径为 R2，P、 Q分别为②轨道与①、③轨道的交会点。关于神舟十七号载人飞船与天和核心舱交会对接过程，下列说法正确的是（    ） A．飞船在①轨道经过 P 点时的加速度大于在②轨道上经过 P 点时的加速度 B．飞船在轨道上运行的速度大于第一宇宙速度 C．若核心舱在③轨道运行周期为 T，则飞船在②轨道从P 到Q的时间为 D．飞船在①轨道的动能一定大于天和核心舱在③轨道的动能 3. （2024山东济南期末）2023年12月25日，我国在酒泉卫星发射中心将天目一号掩星探测星座11~14星成功送入预定轨道。掩星探测技术是利用低轨掩星接收高轨导航卫星信号，通过分析穿过大气层后的卫星信号数据来分析大气状态的技术。某掩星和导航卫星的运动均可视为绕地球的匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 相同时间内掩星转过的圆心角小于导航卫星转过的圆心角 B. 相同时间内掩星运动的路程小于导航卫星运动的路程 C. 掩星运动的周期大于导航卫星运动的周期 D. 掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率 4. （2024山东泰安期末）近年来，中国发射了多颗北斗卫星，a、b、c为其中的三颗卫星，三颗卫星的轨道半径角速度大小分别为ωa、ωb、ωc，如图所示。以下说法正确的是（　　） A. B. C. 地球对卫星c的万有引力一定大于地球对卫星a的万有引力 D. 地球对卫星a的万有引力与地球对卫星b的万有引力一定等大 5．（2024年5月广西河池质检）我国将于2025年前后在文昌发射嫦娥六号，嫦娥六号将开展月球背面着陆区的现场调查和分析。采样返回后，在地面对样品进行研究。在发射过程中必须让嫦娥六号探测器在环月阶段圆轨道（II）的P点向环月阶段椭圆轨道（I）上运动以到达月球表面的Q点。已知在圆轨道和椭圆轨道上的探测器只受到月球的万有引力作用，下列说法正确的是（ ） A．若已知引力常量、探测器在圆轨道上的运动周期和月球的半径，可求得月球的质量 B．探测器由环月圆轨道进入环月椭圆轨道应让发动机在P点加速 C．探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的速度小于Q点的速度 D．探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的加速度大于Q点的加速度 6. （2024年5月安徽部分重点高中联考）如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆形轨道Ⅰ上运动，再次经过P点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为15 km，远地点为P、高度为100 km的椭圆轨道Ⅱ上运动，下列说法正确的是（　　） A. “嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运动时速度大小可能变化 B. “嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期 C. “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度 D. “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时速率可能小于经过P点时的速率 7 （9分）（2024年4月浙江七校期中联考）.2024年2月3日7时37分，全球首个商用通信导航遥感一体星座——吉利未来出行星座02组卫星，在西昌卫星发射中心以一箭11星方式成功发射入轨。这11颗卫星中，有一颗被命名为“浙江台州号”的卫星，重约100公斤，运行在约为600千米的轨道高度上，如图甲所示。若台州号卫星的轨道可视为圆轨道，已知其离地面高度为h，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G。忽略地球自转对重力加速度的影响且地球视为理想球体。求： 图甲 图乙 （1）地球质量M； （2）此卫星绕地球运动的周期T； （3）假设在不久的将来，卫星轨道调整为离地高度为R的圆轨道，并且卫星轨道平面和地球公转轨道平面在同一平面内，如图乙所示。则在卫星飞行一个周期内，没有被太阳光照射到的时间是多少？（太阳光近似看作平行光） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高考物理命题的十种情景解读和针对性训练 物理科考试注重将物理概念、物理规律与国家经济社会发展、科学技术进步、生产生活实际紧密联系起来，通过设置真实的问题情境，要求学生抓住情境的核心要素构建物理模型，考查学生灵活运用物理知识和方法解决实际问题的能力，引导学生从“解题”向“解决问题”转变。物理科考试突出应用性，发挥考试引导教学的作用，引导学生关心身边的物理问题，关注科学发展和社会进步，体会物理学在生产生活中的应用价值，激发学生学习物理的兴趣，培养学生学以致用、知行合一的意识和躬身实践的能力。 情境是运用文字、数据、图表等形式，围绕一定主题加以设置的，为呈现解题信息、设计问题任务、达成测评目标而提供的载体。情境的创设，是为激发学生的认知建构与素养表现搭建的平台，影响学生分析与解决问题的策略与表现。通过对近年高考试题分析研究，物理高考命题情景可以归纳为六类。 情景五、航天情景 所谓航天情景，是指与天体运动和航天相关的问题，如卫星发射、载人航天、宇宙探测、天体运动等。我国在航天领域成绩斐然，以航天情景命题，可以激发学生的爱国热情、民族自信心，有利于激发学生学习物理的兴趣。 【高考典例】 典例1. （2024高考全国甲卷）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 【答案】D 【解析】 在环月飞行时，样品所受合力提供所需的向心力，不为零，故A错误； 若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力大小等于它在月球表面的重力大小；由于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，则样品在地球表面的重力大于在月球表面的重力，所以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，故B错误，D正确； 样品在不同过程中受到的引力不同，但样品的质量相同，故C错误。 典例2. （2024年高考河北卷）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（ ） 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 【答案】BD 【解析】 ．鹊桥二号围绕月球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，从A→C→B做减速运动，从B→D→A做加速运动，则从C→B→D的运动时间大于半个周期，即大于12h，故A错误； 鹊桥二号在A点根据牛顿第二定律有 同理在B点有 带入题中数据联立解得 aA：aB = 81：1 故B正确； 由于鹊桥二号做曲线运动，则可知鹊桥二号速度方向应为轨迹的切线方向，则可知鹊桥二号在C、D两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线，故C错误； 由于鹊桥二号环绕月球运动，而月球为地球的“卫星”，则鹊桥二号未脱离地球的束缚，故鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s，小于地球的第二宇宙速度11.2km/s，故D正确。 【针对性训练】 1. （2024高考湖南卷第7题）7. 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 【答案】BD 【解析】 返回舱在该绕月轨道上运动时万有引力提供向心力，且返回舱绕月运行的轨道为圆轨道，半径近似为月球半径，则有 其中在月球表面万有引力和重力关系有 联立解得 由于第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，同理可得 代入题中数据可得 故A错误、B正确； 根据线速度和周期的关系有 根据以上分析可得 故C错误、D正确； 2．（2024江苏六校下学期第二次联考）2023年10月26日，神舟十七号载人飞船与天和核心舱进行了对接，“太空之家”迎来汤洪波、唐胜杰、江新林3名中国航天史上最年轻的乘组入驻。如图为神舟十七号的发射与交会对接过程示意图，图中①为飞船的近地圆轨道，其轨道半径为 R1，②为椭圆变轨轨道，③为天和核心舱所在的圆轨道，其轨道半径为 R2，P、 Q分别为②轨道与①、③轨道的交会点。关于神舟十七号载人飞船与天和核心舱交会对接过程，下列说法正确的是（    ） A．飞船在①轨道经过 P 点时的加速度大于在②轨道上经过 P 点时的加速度 B．飞船在轨道上运行的速度大于第一宇宙速度 C．若核心舱在③轨道运行周期为 T，则飞船在②轨道从P 到Q的时间为 D．飞船在①轨道的动能一定大于天和核心舱在③轨道的动能 【参考答案】C 【名师解析】根据万有引力定律和牛顿第二定律，，解得加速度 由于P为②轨道与①轨道的交会点，到地心的距离r相同，所以飞船在①轨道经过 P 点时的加速度等于在②轨道上经过 P 点时的加速度，A错误；由于第一宇宙速度是卫星飞船围绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，飞船在轨道上环绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于第一宇宙速度，所以飞船在轨道上运行的速度小于第一宇宙速度，B错误；设飞船在②轨道从P 到Q的时间为t，则飞船在②轨道上运动的周期为T’=2t，根据开普勒第三定律可知： 解得：。飞船在②轨道从P 到Q的时间为t=，即为t=，C正确；虽然在①轨道的速度大于③轨道的速度，但由于飞船和核心舱的质量未知，故无法判断他们动能的大小，D错误。 3. （2024山东济南期末）2023年12月25日，我国在酒泉卫星发射中心将天目一号掩星探测星座11~14星成功送入预定轨道。掩星探测技术是利用低轨掩星接收高轨导航卫星信号，通过分析穿过大气层后的卫星信号数据来分析大气状态的技术。某掩星和导航卫星的运动均可视为绕地球的匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 相同时间内掩星转过的圆心角小于导航卫星转过的圆心角 B. 相同时间内掩星运动的路程小于导航卫星运动的路程 C. 掩星运动的周期大于导航卫星运动的周期 D. 掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率 【参考答案】D 【名师解析】 根据题意可知在环绕模型中，万有引力提供做圆周运动的向心力，即 解得线速度，角速度，周期以及向心加速度大小分别为 ，，， 掩星的环绕半径小于导航卫星的环绕半径，即 则掩星和导航卫星的线速度、角速度、周期以及向心加速度的关系为 ，，， A．环绕天体在时间内转过的圆心角 因为 则 则相同时间内掩星转过的圆心角大于导航卫星转过的圆心角。故A错误； B．环绕天体在时间内走过的路程 因为 则 相同时间内掩星运动的路程大于导航卫星运动的路程，故B错误； C．根据上述分析可知掩星运动的周期小于导航卫星运动的周期，故C错误； D．速度变化率即为加速度，根据分析 则掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率。故D正确。 4. （2024山东泰安期末）近年来，中国发射了多颗北斗卫星，a、b、c为其中的三颗卫星，三颗卫星的轨道半径角速度大小分别为ωa、ωb、ωc，如图所示。以下说法正确的是（　　） A. B. C. 地球对卫星c的万有引力一定大于地球对卫星a的万有引力 D. 地球对卫星a的万有引力与地球对卫星b的万有引力一定等大 【参考答案】B 【名师解析】 .根据万有引力提供向心力得 解得 因为，所以 故A错误，B正确； .因为不知道卫星abc的质量大小，所以无法判断地球对卫星abc引力的大小，故CD错误。 5．（2024年5月广西河池质检）我国将于2025年前后在文昌发射嫦娥六号，嫦娥六号将开展月球背面着陆区的现场调查和分析。采样返回后，在地面对样品进行研究。在发射过程中必须让嫦娥六号探测器在环月阶段圆轨道（II）的P点向环月阶段椭圆轨道（I）上运动以到达月球表面的Q点。已知在圆轨道和椭圆轨道上的探测器只受到月球的万有引力作用，下列说法正确的是（ ） A．若已知引力常量、探测器在圆轨道上的运动周期和月球的半径，可求得月球的质量 B．探测器由环月圆轨道进入环月椭圆轨道应让发动机在P点加速 C．探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的速度小于Q点的速度 D．探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的加速度大于Q点的加速度 【参考答案】．C 【名师解析】根据，解得，可知，若已知引力常量、探测器在环月阶段圆轨道II上的运动周期和环月圆轨道的半径，可求月球的质量，A错误；探测器由环月圆轨道进入环月椭圆轨道过程是由高轨道进入低轨道，应让发动机在P点减速，B错误；探测器在环月阶段椭圆轨道上由P运动到Q过程，万有引力做正功，可知，探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的速度小于Q点的速度，C正确；根据牛顿第二定律有，解得，由于探测器在环月阶段椭圆轨道上P点距离月心的间距大于探测器在Q点距离月心的间距，则探测器在环月阶段椭圆轨道上P点的加速度小于Q点的加速度，D错误． 6. （2024年5月安徽部分重点高中联考）如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆形轨道Ⅰ上运动，再次经过P点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为15 km，远地点为P、高度为100 km的椭圆轨道Ⅱ上运动，下列说法正确的是（　　） A. “嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运动时速度大小可能变化 B. “嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期 C. “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度 D. “嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时速率可能小于经过P点时的速率 【参考答案】BC 【名师解析】 “嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上的运动是匀速圆周运动，速度大小不变，故A错误；由于圆轨道Ⅰ的轨道半径大于椭圆轨道Ⅱ的半长轴，根据开普勒第三定律，“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道Ⅰ上运动的周期一定大于在椭圆轨道Ⅱ上运动的周期，故B正确；．由于在Q点“嫦娥三号”所受的万有引力比在P点大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度，故C正确；．根据开普勒第二定律可知，“嫦娥三号”在椭圆轨道Ⅱ上运动经过Q点时的速率一定大于经过P点时的速率，D错误。 7 （9分）（2024年4月浙江七校期中联考）.2024年2月3日7时37分，全球首个商用通信导航遥感一体星座——吉利未来出行星座02组卫星，在西昌卫星发射中心以一箭11星方式成功发射入轨。这11颗卫星中，有一颗被命名为“浙江台州号”的卫星，重约100公斤，运行在约为600千米的轨道高度上，如图甲所示。若台州号卫星的轨道可视为圆轨道，已知其离地面高度为h，地球表面重力加速度为g，地球半径为R，万有引力常量为G。忽略地球自转对重力加速度的影响且地球视为理想球体。求： 图甲 图乙 （1）地球质量M； （2）此卫星绕地球运动的周期T； （3）假设在不久的将来，卫星轨道调整为离地高度为R的圆轨道，并且卫星轨道平面和地球公转轨道平面在同一平面内，如图乙所示。则在卫星飞行一个周期内，没有被太阳光照射到的时间是多少？（太阳光近似看作平行光） .【参考答案】（1）；（2）；（3） 【名师解析】（1）根据万有引力与重力的关系，有 解得 （2）根据万有引力提供向心力，有 解得 （3）由（2）可知，当h=R时，有 解得 解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$