专题03 万有引力-（天津专用）【好题汇编】2025年高考物理二模试题分类汇编

专题03 万有引力 万有引力定律的成就 1.（2025·天津市十二区县重点校·二模）（2025·天津市十二区县重点校·二模）2030年中国计划实现载人登月，到时我国宇航员可以在月球上进行一系列的物理实验.例如：在月球表面附近以初速度竖直向上抛出一小球上升最大高度为h，已知月球半径为R，引力常量为G，不考虑月球自转影响和其他星体对其影响，忽略一切阻力，下列说法正确的是（　　） A．月球表面重力加速度的大小为 B．月球的质量为 C．在月球上发射卫星的最小发射速度大小为 D．若一颗卫星在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期为T，则月球的密度为 【答案】D 【详解】根据动力学公式，解得月球表面重力加速度的大小，故A错误；在月球上卫星的最小发射速度为第一宇宙速度，根据第一宇宙速度的定义,根据万有引力与重力的关系 ,解得，,故BC错误；根据万有引力提供向心力,月球的体积为,月球的密度,解得，故D正确。故选D。 2.（2025·天津市八校联考·二模）国产科幻电影《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，已经不适合人类生存，人类开启“流浪地球”计划，试图带着地球一起逃离太阳系，计划用2500年的时间奔往新家园——4.2光年外的新恒星比邻星的故事。假设逃离太阳系之前地球半径为R，地球表面的重力加速度为，第一宇宙速度为，地球绕太阳运动视为匀速圆周运动。到达新家园后地球绕比邻星匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，地球的质量为逃离之前的0.9倍，半径与逃离之前相同，逃离前后均不考虑地球自转，引力常量为G，由以上信息可知（　　） A．逃离太阳系之前地球质量为 B．到达新家园后地球表面的重力加速度为 C．到达新家园后地球的第一宇宙速度为 D．比邻星的质量为 【答案】B 【详解】逃离太阳系之前，根据,解得,故A错误；根据地球表面物体受到的万有引力等于重力，逃离之前,到达新家园后,联立可得,故B正确；地球第一宇宙速度为地球表面轨道卫星的运行速度，逃离之前,到达新家园后 ,联立解得,故C错误。设比邻星的质量为，地球的质量为，地球绕比邻星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力可得,解得比邻星的质量为 ,故D错误；故选B。 卫星的环绕 3.（2025·天津市红桥区·二模）有天文爱好者利用该天文台观测发现，水星半径约为地球的，已知水星平均密度与地球平均密度相近，则近水星卫星与地球近地卫星线速度之比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】卫星在行星表面绕行星做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力得,可得 又,由于水星平均密度与地球平均密度相近，则有,可得近水星卫星与地球近地卫星线速度之比为,故选C。 4.（多选）（2025·天津市河东区·二模）2022年11月3日9时32分，梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字型基本结构在轨组装完成，如图所示。已知空间站离地面的高度为，这个高度低于地球同步卫星的高度。地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. 空间站的线速度大小为 B. 空间站的向心加速度大小为 C. 空间站的运行周期大于24小时 D. 空间站的角速度为 【答案】AD 【详解】空间站绕地心做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可 解得，，,故AD正确，B错误；卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得,可得,由于空间站所在轨道高度低于地球同步卫星的高度，则空间站的运行周期小于同步卫星的运行周期，即小于24小时，故C错误。故选AD。 5.（2025·天津市和平区·二模）2025年1月10日，由中国团队开发DeepSeek人工智能软件一经发布，火爆全球。资深天文爱好者小明同学用该软件搜索“火星与地球的重要参数比较”，得到如图所示的信息。已知火星、地球都是绕太阳公转的行星，忽略天体自转对重力的影响，根据表格中的数据，则下列分析正确的是（　　） 火星 地球 直径/km 质量/kg 与太阳的平均距离/km A. 火星的公转周期比地球的公转周期小 B. 轨道半径相等的火星卫星和地球卫星线速度大小相等 C. 火星表面附近的重力加速度小于地球表面重力加速度 D. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 【答案】C 【详解】A．行星绕太阳做匀速圆周运动时，有,可得,由表格数据可知火星的轨道半径较大，所以火星的公转周期比地球的公转周期大，故A错误；卫星绕行星做匀速圆周运动时，有,可得,对于轨道半径相等的火星卫星和地球卫星，由表格数据可知火星的质量较小，所以轨道半径相等的火星卫星和地球卫星线速度大小不相等，故B错误；在行星表面处，有,可得行星表面重力加速度为,则火星表面附近的重力加速度与地球表面重力加速度之比为,故C正确；行星的第一宇宙速度等于表面轨道卫星的运行速度，则有,可得,则火星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为,故D错误。故选C。 6.（2025·天津市南开区·二模）2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图，高分十一号05卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为，两轨道位于同一平面内且A点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图，只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（    ） A． 在图示位置，高分十一号05卫星和卫星分别运动到A点时的的加速度不同 B．两卫星绕地球运行的周期相等 C．在图示位置，两卫星的线速度大小关系为 D．高分十一号05卫星的线速度大于地球的第一宇宙速度 【答案】B 【详解】设地球质量为M，卫星质量为m，卫星到地心的距离为r，根据牛顿第二定律，有 得,即r越大，a越小，，故A错误；高分十一号05卫星的轨道半径和卫星a轨道半长轴相等，根据开普勒第三定律可知，二者的公转周期相等，设为T, 高分十一号05卫星由图示位置运动到A点所用时间大于，卫星a由图示位置运动到A点所用时间小于，即卫星先运动到A点，故B正确；根据万有引力提供向心力，有,得,即圆周运动的轨道半径r越大，v越小，以地心为圆心，卫星a到地心的距离为半径作圆，设该圆轨道上卫星的运行速度为，由于卫星a不能保持在这个高度而做近心运动，故，又因，故，即，故C错误；根据 ,可知，高分十一号05卫星轨道半径比近地卫星半径大，所以高分十一号05卫星的线速度小于地球的第一宇宙速度，故D错误。故选B。 同步卫星和近地卫星 7.（2025·天津市河北区·二模）2025年我国已经完成了1500颗卫星的组网，北斗系统升级完成，性能实现了质的飞跃。关于地球静止轨道卫星（同步卫星），下列说法正确的是（　　） A. 入轨后可以位于北京正上方 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 【答案】D 【详解】同步卫星只能位于赤道正上方，所以入轨后不可以位于北京正上方，故A错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，所以同步卫星入轨后的速度小于第一宇宙速度，故B错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C错误；若发射到近地圆轨道，所需发射速度较小，所需能量较小，故D正确。故选D。 8.（多选）（2025·天津市红桥区·二模）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列说法中正确的是（　　） A．卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B．A、B的线速度大小关系为 C．B、C的向心加速度大小关系为 D．A、B、C周期大小关系为 【答案】AD 【详解】第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大的环绕速度，由于卫星B的轨道半径大于地球的半径，则卫星B的速度小于地球的第一宇宙速度，故A正确；A、C具有相等的角速度，根据，可得 对于B、C，根据万有引力提供向心力有,则,所以,故,故B错误；对于B、C，根据万有引力提供向心力有,可得,故C错误；A、C的角速度相等，则A、C的周期相等，根据万有引力提供向心力有，可得,故,故D正确。 故选AD。 9.（2025·天津市河西区·二模）电影《流浪地球2》中，人类建造了太空电梯直通空间站，如图为科幻电影中的太空电梯示意图。超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，P为太空电梯。地球静止卫星的轨道在同步空间站和配重空间站之间。下列说法正确的是（    ） A.轿厢中的货物处于平衡状态 B.与天津广播电视塔相比，同步空间站绕地球运动的线速度更小 C.超级缆绳上各点的加速度与该点到地球球心的距离的平方成反比 D.若从配重空间站脱落一个小物块，该物块脱落后做离心运动 【答案】D 【详解】超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，货物处于完全失重状态，故A错误；同步空间站和天津广播电视塔转动角速度相同，空间站轨道半径更大，线速度更大，故B错误；由a=w2r得超级缆绳上各点的加速度与该点到地球球心的距离的平方成正比，故C错误；若两空间站之间缆绳断裂，则配重空间站受到的万有引力小于所需的向心力，配重空间站将做离心运动，故D正确。故选D。 卫星的变轨 10.（2025·天津市部分区·二模）2024年1月18日01时46分，天舟七号货运飞船成功对接空间站天和核心舱，变轨情况如图所示。空间站轨道可近似看成圆轨道，且距离地面的高度约为390km。下列关于天舟七号的说法正确的是（　　） A．发射速度大于11.2km/s B．在对接轨道上的运行周期大于空间站的运行周期 C．在空间站轨道运行的速度比赤道上的物体随地球自转的线速度小 D．从对接轨道变轨到空间站轨道时，需要点火加速 【答案】D 【详解】11.2km/s是第二宇宙速度，即脱离地球束缚的最小发射速度，天舟七号并没有脱离地球束缚，可知，其发射速度小于11.2km/s，故A错误；根据开普勒第三定律有,由于对接轨道的半长轴小于空间站轨道的半径，则在对接轨道上的运行周期小于空间站的运行周期，故B错误；空间站轨道半径小于地球静止卫星的半径，根据,解得,可知，空间站的速度大于静止卫星的速度，根据,静止卫星与地球自转角速度相等，可知，静止卫星的速度大于赤道上的物体随地球自转的线速度，则天舟七号在空间站轨道运行的速度比赤道上的物体随地球自转的线速度大，故C错误。对接轨道相对于空间站轨道是低轨道，由低轨道到高轨道，需要再切点位置加速，即从对接轨道变轨到空间站轨道时，需要点火加速，故D正确；故选B。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 万有引力 万有引力定律的成就 1.（2025·天津市十二区县重点校·二模）（2025·天津市十二区县重点校·二模）2030年中国计划实现载人登月，到时我国宇航员可以在月球上进行一系列的物理实验.例如：在月球表面附近以初速度竖直向上抛出一小球上升最大高度为h，已知月球半径为R，引力常量为G，不考虑月球自转影响和其他星体对其影响，忽略一切阻力，下列说法正确的是（　　） A．月球表面重力加速度的大小为 B．月球的质量为 C．在月球上发射卫星的最小发射速度大小为 D．若一颗卫星在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动的周期为T，则月球的密度为 2.（2025·天津市八校联考·二模）国产科幻电影《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，已经不适合人类生存，人类开启“流浪地球”计划，试图带着地球一起逃离太阳系，计划用2500年的时间奔往新家园——4.2光年外的新恒星比邻星的故事。假设逃离太阳系之前地球半径为R，地球表面的重力加速度为，第一宇宙速度为，地球绕太阳运动视为匀速圆周运动。到达新家园后地球绕比邻星匀速圆周运动的轨道半径为r，周期为T，地球的质量为逃离之前的0.9倍，半径与逃离之前相同，逃离前后均不考虑地球自转，引力常量为G，由以上信息可知（　　） A．逃离太阳系之前地球质量为 B．到达新家园后地球表面的重力加速度为 C．到达新家园后地球的第一宇宙速度为 D．比邻星的质量为 卫星的环绕 3.（2025·天津市红桥区·二模）有天文爱好者利用该天文台观测发现，水星半径约为地球的，已知水星平均密度与地球平均密度相近，则近水星卫星与地球近地卫星线速度之比为（　　） A． B． C． D． 4.（多选）（2025·天津市河东区·二模）2022年11月3日9时32分，梦天实验舱顺利完成转位，标志着中国空间站“T”字型基本结构在轨组装完成，如图所示。已知空间站离地面的高度为，这个高度低于地球同步卫星的高度。地球的半径为，地球的质量为，万有引力常量为。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A. 空间站的线速度大小为 B. 空间站的向心加速度大小为 C. 空间站的运行周期大于24小时 D. 空间站的角速度为 5.（2025·天津市和平区·二模）2025年1月10日，由中国团队开发DeepSeek人工智能软件一经发布，火爆全球。资深天文爱好者小明同学用该软件搜索“火星与地球的重要参数比较”，得到如图所示的信息。已知火星、地球都是绕太阳公转的行星，忽略天体自转对重力的影响，根据表格中的数据，则下列分析正确的是（　　） 火星 地球 直径/km 质量/kg 与太阳的平均距离/km A. 火星的公转周期比地球的公转周期小 B. 轨道半径相等的火星卫星和地球卫星线速度大小相等 C. 火星表面附近的重力加速度小于地球表面重力加速度 D. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 6.（2025·天津市南开区·二模）2024年7月19日，我国成功发射高分十一号05卫星。如图，高分十一号05卫星和另一颗卫星分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球运行，圆轨道半径为，椭圆轨道的近地点和远地点间的距离为，两轨道位于同一平面内且A点为两轨道的一个交点，某时刻两卫星和地球在同一条直线上，线速度方向如图，只考虑地球对卫星的引力，下列说法正确的是（    ） A． 在图示位置，高分十一号05卫星和卫星分别运动到A点时的的加速度不同 B．两卫星绕地球运行的周期相等 C．在图示位置，两卫星的线速度大小关系为 D．高分十一号05卫星的线速度大于地球的第一宇宙速度 同步卫星和近地卫星 7.（2025·天津市河北区·二模）2025年我国已经完成了1500颗卫星的组网，北斗系统升级完成，性能实现了质的飞跃。关于地球静止轨道卫星（同步卫星），下列说法正确的是（　　） A. 入轨后可以位于北京正上方 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 8.（多选）（2025·天津市红桥区·二模）如图所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C是地球同步卫星。下列说法中正确的是（　　） A．卫星B的速度大小小于地球的第一宇宙速度 B．A、B的线速度大小关系为 C．B、C的向心加速度大小关系为 D．A、B、C周期大小关系为 9.（2025·天津市河西区·二模）电影《流浪地球2》中，人类建造了太空电梯直通空间站，如图为科幻电影中的太空电梯示意图。超级缆绳将地球赤道上的固定基地、同步空间站和配重空间站连接在一起，它们随地球同步旋转，P为太空电梯。地球静止卫星的轨道在同步空间站和配重空间站之间。下列说法正确的是（    ） A.轿厢中的货物处于平衡状态 B.与天津广播电视塔相比，同步空间站绕地球运动的线速度更小 C.超级缆绳上各点的加速度与该点到地球球心的距离的平方成反比 D.若从配重空间站脱落一个小物块，该物块脱落后做离心运动 卫星的变轨 10.（2025·天津市部分区·二模）2024年1月18日01时46分，天舟七号货运飞船成功对接空间站天和核心舱，变轨情况如图所示。空间站轨道可近似看成圆轨道，且距离地面的高度约为390km。下列关于天舟七号的说法正确的是（　　） A．发射速度大于11.2km/s B．在对接轨道上的运行周期大于空间站的运行周期 C．在空间站轨道运行的速度比赤道上的物体随地球自转的线速度小 D．从对接轨道变轨到空间站轨道时，需要点火加速 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$