专题15 万有引力与航天 题组1 -【高考密码】备战2025年高考物理2020-2024五年真题分类汇编

可 详解答案 24.解析发光体的速度功=「 发光体做匀速国周运动，则静摩擦力充当做国周运动的向 解待 2h 心力，则静摩擦力大小为f=m后r 水平方向上微匀速直线远动，所以水平距离为 答案 25.解析(1)滑雪者从A到P根据动能定理有 x=61=h√g mgdsin45”-1知ngcos45d=乞m-0 2五 根据动量定理有(mgsin45°一mgc0545°)1=mp一0 (2)包桌落地时，竖直方向建度为巧== 22d 落地时追度为=√/6十买三√6+2gh 联立解得g一 (3)包襄微平批远动，分解位移x=t p=√2gd(1) 3=2R (2)山于清雪者从P,点由静止开始下滑，恰好到达B点，故 从P点到B,点合力做功为0，所以当从A点下滑时，到达B 两式消去时网得色意的航连方程为嘉 点有vn=即=√②gd(1一) 答案1要2W届+8y=是r 2h (3)当滑雪者附好落在C点时，平台BC的长度最大；滑 者从B点飞出做针抛运动，竖直方向上有 29.解(1)在M点，设运动员在ABCD面内垂直AD方向的 即60s46=g×号 分速度为t1,由运动的合成与分解规律得功=1si72.8 水平方向上有L.=psin45°·t 设运动黄在ABCD面内垂直AD方向的分加论度为41，由 联立可得L=2d(1-) 牛顿第二定律释mgc0s17,2°=ma1② 212d 答案(D√gPn 由连动学公式得山=西 联立①②③式，代入数撼得d=4.8m① (2W2gd(1-):(3)2d(1-) (2)在M点，设运动员在ABCD面内平行AD方向的分速 26.解析(1)由题知，小物块恰好能到达轨道的最高点D,别 度为2，由运动的合成与分解规律得功=0%72.8”⑤ 在D点有n爱-以 设运动莫在ABCD面内平行AD方向的分加论度为4：，由 牛顿第二定律得mgsin17.2°■m@:⑩ 解得n=gR, (2)由避知，小物块从C点沿圆弧切线方向避入轨道CD正内 设藤空时间为1，由运动学公式得1一和 a D 侧.则在C点有c0s60=四 L=w1+号r图 小物决从C到D的过程中，根据动能定理有 联立①②⑤G⑦图式，代入数搭得1=12m回 一mg(R+Rc0s60)=号m6-2m吃 专题五万有引力与航天 题组 则小物块从B到D的过程中，根据动能定理有 L.D“鹊桥二号”中据星在24小时械圆轨道上运行时，由开普 mgHm之mi一2m肩 勒第三定律有 字=k,对地球同步卫星由开督粉第三定律有 联立解得阳=√gR,Ho=0 (3)小物块从A到B的过程中，根据动能定理有 一mg多=交m听一交m听 2.BD根据万有引力提供向心力有G恤=m x=π·2R R ,在星球表 解得=√3gR 答案(1)VgR:(2)0:(3)V3gR 西有G0=mg,解得=V风，又=言R, 27.解析频闪权每隔0.05s发出一次闪光，每相邻两个球之 间被园去3个影像，故相邻两球的时间间隔为 子尺。则返回轮在月琼表面的飞行境度v明√牙·返回 1 1=4T=0.05×4s=0.2s 舱相对于月球的境度小于地球第一宇宙速度，A错误，B正 设抛出瓣间小球的速度为%，每相年两球间的水平方向上 确；设返曰舱绕星球飞行周期为T,由万有引力提供向心力 往移为·竖直方向上的住移分别为为业，狠据平揽运动 住移公式有r= 得6授-（停）R在复球表面用莲有袋-：联主 R =7r=×10X0,2m=02m R 为=722-=号×100.-0.2)m 可得周T=2√=2√ 3 0.6m ,C错误，D正确。 令1=y,则有为=31=3y 3.A 已标注的线段1分别为1=√+☑ 变就请，后，根据“=G可知，空间站在P点 2=√x2+(3y)严=√+9y A正确 则有√T+y:√T+9y=3￥7 的加速度相网 整理得x=25 由于变轨后的轨道半长抽大于变轨前的轨道 59 半径，则根据开普勒第三定律可知，空间站变 B错误 北在船出醉同小降的迷度大小为子一 轨后的运动周期比变轨前的大 5 m/s 变轨时，空间站喷气加追，图此变轨后其在P C错误 答案25ms 点的速度比变航前的大 28.解析(1)包裹既离无人机后做平抛运动，在经直方向做句 变轨后，空间站在近地点的速度最大，大于变 轨后在P,点的速度，结合C项分析可知，变轨 D错误 由落体运动，则A=号g 后室间站在近地，底的提度大于变轨前的地度 145 五年高考真题分类集训 物理 4.A 年径为r,由万有引力提供向心力可知m-m 设近火，点到火星中心为R=R十d GMm 游 →A对。 设远火点到火星中心为R:■R十dg ② T√GM R+R 2 由开普勒第三定排可知=二 5,C设引力常量为G,地球半径为R,则对地球表面的物体所 变重力等于地球对它的引力，即G恤=mg,月晾绕地球微 由以上分析可得d≈6×10m.故进C R 12.D由绕地线连度和绕地丰径可以表示出周期T2R,由 国网运动，所受地球的万有引力提供向心力，牌GMm r2 G=mR得地球的减量M-4云R GT,D正确 ””,又r=60R,解子T=120x/+C正 13.AA.当发射速度大于第二宇宙速度时.探测器将脱离地 6.D物体在低速（速度远小于光速）发观条件下质量保持不 琼的引力在太阳系的范国内运动，火星在太阳系内，所以火 变，即在空间站和地面质量相同，故A错误：设空间贴离地面 星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故A正确：B 的高度为h,这批物质在地面上静止合力为零，在空间站所受 第二宇宙逸度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界 合力为万有引力即F一 (R十)，在地面受地球引力为F GMmt 发射逃度，当发射建度介于地球的第一和第二宇宙地度之 间时，探测器将因绕地球运动，故B错误C.万有引力提供 尺，周北有F>F,故C错误：物体绕地球做匀造國网 GMm GM 向心力，刚有加尽，解得第一宇宙选度为微 R 造骑万有引力托候向心力=m,解得 GM 10% ,这批 所以火星的第一宇宙连度为0或地一台】 物质在空间站内的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，因此 所以火星的第一字宙速度小于地球的第一字宙建度，故C 这址物质的角速度大于同步卫星的角建度，同步卫星的角速 度等于地球自转的角速度，即这批物质的角谗度大于地球自 错误：D.万有引力近似等于重力，尉有G=mg R 转的角速度，故D正确，故选D. 解得星表面的重力加速度g火= GM= 10% 7.D根据题意可得，木卫3的轨道半径为方=n7 R (50%)25地= 餐择万有引力提候向心力G=m号R 可得R GMT 所以火星表面的重力加地度小于地球表面的重力加速度， 4 故D错误.故达A. 木卫一，木卫二、木卫三做周周运动的周期之比为1￥2+4， 14.B由GM=m得a=6M,显然卫星不论在桃道1上过 2 可得木卫一载建丰径为一% P点，还是在轨道2上过P点，加速度都相同，A错溪.卫星 未卫二桃道本径为n一置 在轨道1上造P点后铁近心笼动，则有G>m",解 故AB错误：木卫三国绕的中心天体是木星，月球的国绕的 GM 中心天休是地球，根据题意无法求出周期T与T。之比，放C 得<√卫星在轨道2上过P点后藏匀建圆周运动， 错误：根据万有引力提供向心力，分别有G (ur)-m M未m 则有G=m罕，舞得√ M 2 所以<2，由动量 1x2 公式p=mu可知P1<pe,B正确.卫星在轨道2上微匀速圆 周运动，卫星的加遮度方向始终描向圆心，因此卫星在轨道 Mt T 2上任何住置的加速度都不相同，C错误，卫星在轨道1上 联立可得示心，故D正确.故选D, 由远地，点向近地，点运动时，引力势能逐渐减小，动能逐渐增 8.C根据GMm=ma.可得a-GW 大：由近地点向远地点运动时，引力势能逐渐增大，动能逐 渐减小，D错误， 因接卫星与月球的轨道丰径相同，可知向心加速度相同：因 15.C火星与地球轨追周长之比等于公转轨道半径之比，A项 该卫星的质量与月球质童不同，则向心力大小以及受地球的 错误：火星和地球绕太阳微匀速圆周运动，万有引力提供向 万有引力大小均不相同.故远C 9,C航天员在空间站中所受地球引力提供其做围周远动的向 心力，由Gm去”-mm,Gm去 r =m =r, 心力，因此所受地球引力的大小与其随飞船运动的向心力大 小近做相等，故C正确，AB错误：根据万有引力公式F万一 解得a=Gm生 Gm Gm上，所以火星与地球线 G Mi ,可知在地球表面上所受引力的大小大于在飞船所受 速度大小之比为21√3，角逸度大小之比为2√2t3√3，向 的万有引力大小，因此地球表面引力大于其随飞船运动所需 心加速度大小之比为4：9，B、D项错误，C项正确 向心力的大小，故D错误，故选C 题组二 10.C由题意可知卫星的周期为T ,由万有引力提供向心力 1.BD鹊桥二号国绕月球欣辅圆运动，从A·C·B低减速运 动，从B·D·A微加速运动，所以从C·B·D的运动时间 大于半个周期，即大于12小时，A错误：在A点，根据牛领第 有G、Mn (T Min (R (R十h),根据在地面附近万有引 二定律，有G (n一ma,在B点，根搭牛顿第二定律，有 力近似等于重力有G-mg,解得有-(R Min 一R G R 4n2π2 矿)u:,联立并代入量据可得鹊桥二号在A,B两，点 故C正确，ABD错误， 的加速度大小之比的为a青1口B=8111,B正确：根据物体低 1山.C急略火星自转尉GMm=mg R2 ② 询线连动时速度方向浴减点的切线方向，可知鹤桥二号在 C、D两点的速度方向不垂直于其与月心的连线，C错误：鹊 可知(GM=gR 桥二号发射后围绕月球沿篇司轨道运动，并未脱离地球引力 设与为1,8×10s的椭☒彩停泊轨道周期相同的圆形轨道 束缚，也在国绕地球运动，所以鹄桥二号在地球表面附近的 发射递度大于7.9km:s而小于11,2km/s,D正确. 146五年高考真题分类集训 物理 专题五 万有引力与航天 题组 用时： 易错记录： 1.(2024·山东卷)“鹊桥二号”中继星环绕月球运 4.(2024·江西卷)“嫦娥六号”探测器于2024年5 行，其24小时椭圆轨道的半长轴为a。已知地球 月8日进入环月轨道，后续经调整环月轨道高度 同步卫星的轨道半径为，则月球与地球质量之 和倾角，实施月球背面软着陆。当探测器的轨道 比可表示为 ) 半径从1调整到r2时（两轨道均可视为圆形轨 E 道)，其动能和周期从Ek1、T1分别变为E2、T2。 A. B. 下列选项正确的是 () c E=2,T1= AET Ea_n Tr BT 2.(2024·湖南卷)（多选）2024年5月3日，“嫦娥 .E1=1,I-☑ 六号”探测器顺利进人地月转移轨道，正式开启 E=2,T- 月球之旅。相较于“嫦蛾四号”和“嫦娥五号”，本 C0nT同 D.Ear丽 5.(2023·山东卷)牛顿认为物体落地是由于地球 次的主要任务是登陆月球背面进行月壤采集，并 对物体的吸引，这种吸引力可能与天体间（如地 通过升空器将月壤转移至绕月运行的返回舱，返 球与月球)的引力具有相同的性质，且都满足 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。已 F心c。已知地月之间的距离r大约是地球半 知月球表面重力加速度约为地球表面的行月球 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 () 半径约为地球半径的？。关于返回舱在该绕月 A.30xg B30元/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 c120/日 n.120x月 B.其相对于月球的速度小于地球第一宇宙速度 6.(2023·新课标卷)2023年5月，世界现役运输能 C,其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星 力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg的 周期的/号倍 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 D.其绕月飞行周期约为地球上近地圆轨道卫星 近似做匀速圆周运动.对接后，这批物资 () 周期的？倍 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 3.(2024·湖北卷)太空碎片会 C.所受地球引力比静止在地面上时大 对航天器带来危害。设空间 D.做圆周运动的角速度大小比地球自转角速 站在地球附近沿逆时针方向 度大 做匀速圆周运动，如图中实线 地球 7.(2023·6月浙江卷)木星的卫星中，木卫一，木 所示。为了避开碎片，空间站 卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1：2： 在P点向图中箭头所指径向 4,木卫三周期为T,公转轨道半径是月球绕地球 方向极短时间喷射气体，使空 轨道半径r的n倍.月球绕地球公转周期为T。, 则 ( 间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨 后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道 A.木卫一轨道半径为 半径。则 ( ) A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同 B木卫二轨道半径为号 B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小 C.周期T与T。之比为n C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小 D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大 D,木星质量与地球质量之比为爱 专题五万有引力与航天 8.(2023·江苏卷)设想将来发射一颗人造卫星，能 12.(2021·广东卷)2021年4月，我国自主研发的 在月球绕地球运动的轨道上稳定运行，该轨道可 空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行.若 视为圆轨道.该卫星与月球相比，一定相等的是 核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已 知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量 八.质量 的是 B.向心力大小 A.核心舱的质量和绕地半径 C.向心加速度大小 B.核心舱的质量和绕地周期 D.受到地球的万有引力大小 C.核心舱的绕地角速度和绕地周期 D.核心舱的绕地线速度和绕地半径 9.(2022·全国乙卷)2022年3月，中国航天员翟志 13.(2020·北京卷)我国首次火星探测任务被命名 刚，王亚平，叶光富在离地球表面约400km的 “天宫二号”空间站上通过天地连线，为同学们上 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 了一堂精彩的科学课.通过直播画面可以看到， 确的是 () 在近地圆轨道上飞行的“天宫二号”中，航天员可 A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二 以自由地漂浮，这表明他们 r 宇宙速度 A.所受地球引力的大小近似为零 B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和 B.所受地球引力与飞船对其作用力两者的合力 第二宇宙速度之间 近似为零 C,火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙 C.所受地球引力的大小与其随飞船运动所需向 速度 心力的大小近似相等 D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重 D.在地球表面上所受引力的大小小于其随飞船 力加速度 运动所需向心力的大小 14.(2020·北京模拟)我国自主 10.(2022·山东卷)“羲和号” 地球 建设，独立运行的北斗卫星导 是我国首颗太阳探测科学 卫 航系统由数十颗卫星构成，目 技术试验卫星，如图所示， 前已经向一带一路沿线国家 该卫星围绕地球的运动视 提供相关服务.设想其中一颗 为匀速圆周运动，轨道平面 人造卫星在发射过程中，原来 与赤道平面接近垂直，卫 在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进 每天在相同时刻，沿相同方向经过地球表面A 入轨道2做匀速圆周运动，如图所示.下列说法 正确的是 点正上方，恰好绕地球运行n圈.已知地球半径 A.在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点 为地轴R,自转周期为T,地球表面重力加速度 的加速度不同 为g,则“羲和号”卫星轨道距地面高度为 B.在轨道1与在轨道2运行比较，卫星在P点 的动量不同 A.( C.卫星在轨道2的任何位置都具有相同加速度 2n2x2/ -R B.(gR2T 2n22 D.卫星在轨道1的任何位置都具有相同动能 c()-R .( 15.(2020·浙江7月选考)火星 探测任务“天问一号”的标识 11.(2021·全国甲卷)2021年2月，执行我国火星 如图所示.若火星和地球绕 探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次 太阳的运动均可视为匀速圆 近火制动后，进入运行周期约为1.8×105s的 周运动，火星公转轨道半径 与地球公转轨道半径之比 中国行星探测 椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离 3:2,则火星与地球绕太阳 Mars 约为2.8×105m,已知火星半径约为3.4× 运动的 ( 10m,火星表面处自由落体的加速度大小约为 A.轨道周长之比为2：3 3.7m‘s2,则“天问一号”的停泊轨道与火星表 B.线速度大小之比为3：② 面的最远距离约为 C.角速度大小之比为2√2：33 A.6×105m B.6×105m D.向心加速度大小之比为9：4 C.6×102m D.6×108m