2026届高考物理二轮专题强化练4：天体运动（精选培优）

2026届二轮专题强化练：天体运动 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（25-26高三上·四川成都·月考）我国将在2030年前后实施火星采样返回。若为火星表面赤道上的物体，为轨道在火星赤道平面内的近火星表面卫星，为在赤道上空的火星同步卫星，卫星和卫星的轨道半径之比为，两卫星的绕行方向相同，下列说法正确的是（　　） A．的线速度大小关系为 B．卫星和卫星绕火星运动的周期之比8：1 C．的角速度大小关系为 D．的向心加速度大小关系为 2．（2025·浙江·高考真题）地球和哈雷彗星绕太阳运行的轨迹如图所示，彗星从a运行到b、从c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为和，且。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星（　　） A．在近日点的速度小于地球的速度 B．从b运行到c的过程中动能先增大后减小 C．从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间 D．在近日点加速度约为地球的加速度的0.36倍 3．（2025·广东珠海·模拟预测）如图，从空间站伸出的机械臂外端安置一微型卫星，微型卫星、空间站、地球在同一直线上，微型卫星与空间站同步做匀速圆周运动。已知地球半径为，空间站的轨道半径为，机械臂长为，忽略空间站对卫星的引力以及空间站的尺寸，下列说法正确的是（　　） A．微型卫星的线速度与空间站的线速度大小之比为 B．空间站的加速度与地球表面重力加速度之比为 C．微型卫星的加速度比空间站的加速度小 D．若机械臂操作不当，微型卫星脱落后会做近心运动 4．（2026·湖南·一模）国际空间站将在2030年左右退役，届时中国天宫空间站将成为世界上唯一的空间站，继续承载着人类的太空梦想。天宫空间站在距地面约400km高的近圆轨道上运行，大约每90min绕地球运动一周。下列关于天宫空间站说法正确的是（　　） A．空间站运行的角速度小于地球自转的角速度 B．空间站的运行速度小于同步卫星的运行速度 C．在空间站内进行科学实验时托盘天平可正常使用 D．空间站内的航天员在24小时内大约可以观测到16次日出和日落 5．（2025·浙江·二模）2025年11月1日，神舟二十一号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱；将载人飞船的变轨过程简化为以下模型：飞船变轨前绕地稳定运行在圆形轨道Ⅰ上，椭圆轨道Ⅱ为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，下列说法正确的是（　　） A．飞船分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时经过A点的向心加速度相等 B．飞船在轨道Ⅰ上的速度小于天和核心舱在轨道Ⅲ上的速度 C．飞船应先变轨到轨道Ⅲ，然后再与天和核心舱对接 D．飞船在转移轨道上从A向B运行的过程中宇航员处于超重状态 6．（2025·四川·高考真题）某人造地球卫星运行轨道与赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号，位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示，T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动，地球质量为M，万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为（    ） A． B． C． D． 7．（25-26高二上·浙江杭州·期中）“夸父一号”卫星是我国首颗综合性太阳探测卫星，也是首颗在近地轨道观测太阳“一磁两爆”的卫星。如图所示，它和另一颗卫星S分别沿圆轨道和椭圆轨道绕地球逆时针运动（圆半径与椭圆半长轴等长），两轨道相交于A、B两点。已知夸父一号卫星的速度大小为，卫星S在椭圆轨道远地点时速度大小为，椭圆轨道的近地点为，某时刻两卫星与地球在同一直线上，下列说法正确的是（    ） A．两卫星可能在点或点处相遇 B．两卫星在图示位置的速度 C．两卫星通过点时受到的万有引力和加速度都相等 D．在相等时间内卫星S与地心连线扫过的面积与夸父一号与地心连线扫过的面积相等 8．（2024·浙江·一模）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．若太空电梯沿缆绳匀速运动，则其内的物体受力平衡 B．宇航员可以自由漂浮在配重空间站内 C．从太空电梯向外自由释放一物块，物块将相对电梯做加速直线运动 D．若两空间站之间缆绳断裂，配重空间站将做离心运动 9．（2024·江苏南通·模拟预测）2024年3月20日，“鹊桥二号”中继星在文昌航天发射场成功发射升空，为嫦娥六号提供地月间中继通信，将月球背面信息直接传回地球。如图所示，“鹊桥二号”定位于图中拉格朗日L2点附近运动，在几乎不消耗燃料的情况下与月球以相同的周期绕地球做圆周运动。下列说法正确的是（    ） A．该卫星受到地球与月球的引力的合力为零 B．该卫星绕地球运动的角速度大于月球绕地球运动的角速度 C．该卫星绕地球运动的线速度大于月球绕地球运动的线速度 D．该卫星绕地球运动的向心加速度小于月球绕地球运动向心加速度 10．（2023·广东·高考真题）如图（a）所示，太阳系外的一颗行星P绕恒星Q做匀速圆周运动。由于P的遮挡，探测器探测到Q的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期相同。已知Q的质量为，引力常量为G。关于P的公转，下列说法正确的是（    ）    A．周期为 B．半径为 C．角速度的大小为 D．加速度的大小为 11．（2024·浙江宁波·三模）某行星的卫星A、B绕以其为焦点的椭圆轨道运行，作用于A、B的引力随时间的变化如图所示，其中，行星到卫星A、B轨道上点的距离分别记为、。假设A、B只受到行星的引力，下列叙述正确的是（　　） A．B与A的绕行周期之比为 B．的最大值与的最小值之比为 C．的最小值与的最小值之比为 D．卫星A与卫星B的质量之比为 12．（2024·广西·模拟预测）鹊桥二号中继卫星于2024年3月20日成功发射，为后续我国载人登月提供可靠保障。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，地球绕太阳运动的周期为，太阳半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的质量之比约为（  ） A． B． C． D． 13．（25-26高二上·浙江·期中）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 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 D．中星26号在P点和Q点的加速度大小之比为 14．（2019·贵州贵阳·一模）2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波信号．根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并之前，它们绕二者连线上的某点做圆周运动，且二者越转越近，最终碰撞在一起，形成新的天体．若将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，则此过程中两中子星的　　 A．线速度逐渐变小 B．角速度保持不变 C．周期逐渐变大 D．向心加速度逐渐变大 二、多选题 15．（2019·全国I卷·高考真题）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其关系如图中虚线所示，假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则（  ）    A．M与N的密度相等 B．Q的质量是P的3倍 C．Q下落过程中的最大动能是P的4倍 D．Q下落过程中弹簧的最大压缩量是P的4倍 16．（24-25高三上·重庆·月考）由教育部深空探测联合研究中心、重庆大学等高校合作的“多段式多功能载运月球天梯概念研究”原理与“太空电梯”类似。图甲是在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”项目海基平台效果图，宇航员乘坐太空舱通过“太空电梯”可直通“地球空间站”（相对于地球静止）。图乙中r为宇航员到地心的距离，R为地球半径，曲线A为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r的关系；直线B为地球自转产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中，，，已知，宇航员质量为。则（　　）    A．地球空间站离地高度 B．地球自转的角速度为 C．宇航员在处的动能为 D．相对地面静止在离地面高度为2R的宇航员，对座椅的压力大小 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2026届二轮专题强化练：天体运动》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C B D A A B D C B 题号 11 12 13 14 15 16 答案 D D C D AC AC 1．B 【详解】ACD．火星静止卫星的角速度等于火星自转角速度，则知与的角速度大小相等，即 根据， 因卫星的轨道半径大于火星的半径，可知， 对于卫星与，根据万有引力提供向心力可得 可得，， 因卫星的轨道半径小于卫星的轨道半径，则，， 由上分析可知，三者的线速度大小关系为 角速度大小关系为 向心加速度大小关系为，故ACD错误； B．根据万有引力提供向心力得 解得 火星静止卫星和卫星的轨道半径之比为4：1，卫星和卫星的周期之比为，故B正确。 故选B。 2．C 【详解】A．地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 过近日点做一个以太阳为圆心的圆形轨道，卫星在该圆形轨道上的速度比彗星在椭圆轨道上近日点速度小，而比地球公转的速度大，因此哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕太阳的公转速度，A错误； B．从b运行到c的过程中万有引力与速度方向夹角一直为钝角，哈雷彗星速度一直减小，因此动能一直减小，B错误； C．根据开普勒第二定律可知哈雷彗星绕太阳经过相同的时间扫过的面积相同，根据可知从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间，C正确； D．万有引力提供加速度 则哈雷彗星的加速度与地球的加速度比值为 D错误。 故选C。 3．B 【详解】A．微型卫星和空间站能与地心保持在同一直线上绕地球做匀速圆周运动，所以微型卫星的角速度与空间站的角速度相等，根据 可知微型卫星的线速度与空间站的线速度大小之比为，故A错误； B．根据牛顿第二定律可得 解得空间站的加速度为 在地球表面则有 解得 所以，故B正确； C．根据向心加速度 可知 由于微型卫星的角速度与空间站的角速度相等，轨道半径大于空间站的轨道半径，因此微型卫星的加速度比空间站的加速度大，故C错误； D．根据牛顿第二定律可得 解得 可知仅受万有引力提供向心力时，微型卫星比空间站的轨道半径大，角速度小，由于微型卫星跟随空间站以共同的角速度运动，由可知，所需向心力增大，所以机械臂对微型卫星有拉力作用，若机械臂操作不当，微型卫星脱落后会飞离空间站，故D错误。 故选B。 4．D 【详解】A．地球自转周期为24 h（86400 s），角速度 空间站运行周期为5400 s，角速度 比较得 ，故空间站角速度大于地球自转角速度，A错误。 B．同步卫星轨道高度约36000 km，周期24 h。由万有引力提供向心力，可得，因，故，即空间站速度大于同步卫星速度，B错误。 C．空间站处于失重状态（重力提供向心力，内部为微重力环境），托盘天平依赖重力平衡测量质量，在失重条件下无法正常工作，故C错误。 D．空间站运行周期为90 min，24h（1440 min）内绕地球圈数。每绕地球一圈，航天员经历一次日出和一次日落（因轨道运动穿越昼夜区域），故24 h内可观测到约16次日出和16次日落，D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．由于，可知飞船分别在轨道Ⅰ和轨道Ⅱ上运行时经过A点的向心加速度相等，故A正确； B．根据 解得 轨道I的半径小于轨道Ⅲ的半径，所以飞船在轨道Ⅰ上的速度大于天和核心舱在轨道Ⅲ上的速度，故B错误； C．应先变轨到较轨道Ⅲ略低的轨道，然后再通过加速完成与天和核心舱对接，故C错误； D．点火后，飞船在轨道Ⅱ上从A向B运行时做离心运动，只受万有引力且处于完全失重状态，故D错误。 故选A。 6．A 【详解】设卫星转动的周期为，根据题意可得 可得 根据万有引力提供向心力 可得 代入 可得 故选A。 7．B 【详解】A．圆半径与椭圆半长轴等长，根据开普勒第三定律可知，两卫星周期相同，假设两卫星在A点相遇，沿逆时针方向运动时夸父一号用时大于，卫星S用时小于，故在A点不可能相遇，同理可知在B点处也不相遇，故A错误； B．由图可知，P点到地心的距离大于夸父一号的半径，根据万有引力提供向心力，可知夸父一号的速度大小大于P点处圆轨道上卫星的线速度大小，又由卫星变轨知识可知，小于P点处圆轨道上卫星的线速度大小，故两卫星在图示位置的速度，故B正确； C．两卫星的质量大小不确定，则两卫星通过B点时受到的万有引力大小不一定相等；由，可知 则加速度相等，故C错误； D．根据开普勒第二定律，由于两卫星是运行在不同轨道，在相等时间内卫星S与地心连线扫过的面积与夸父一号与地心连线扫过的面积不一定相等，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．若太空电梯沿缆绳匀速运动，由于太空电梯绕地球转动，所以其内的物体受力不平衡，故A错误； B．宇航员在同步空间站内，万有引力刚好提供所需的向心力，而宇航员在配重空间站内，万有引力不足以提供宇航员做圆周运动所需的向心力，所以宇航员在配重空间站时受到空间站的作用力，故B错误； C．从太空电梯向外自由释放一物块，由于万有引力大于所需的向心力，则物块会一边朝P点转动的方向向前运动一边落向地球，做近心运动，故C错误； D．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。 9．C 【详解】A．该卫星受到地球与月球的引力的合力提供该卫星做圆周运动的向心力，不为零，故A错误； B．该卫星与月球以相同的周期绕地球做圆周运动，根据 可知该卫星绕地球运动的角速度等于月球绕地球运动的角速度，故B错误； C．根据 该卫星绕地球运动半径大于月球绕地球运动半径，故该卫星绕地球运动的线速度大于月球绕地球运动的线速度，故C正确； D．根据 该卫星绕地球运动半径大于月球绕地球运动半径，故该卫星绕地球运动的向心加速度大于月球绕地球运动向心加速度，故D错误。 故选C。 10．B 【详解】A．由图（b）可知探测器探测到Q的亮度随时间变化的周期为 则P的公转周期为，故A错误； B．P绕恒星Q做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得 解得半径为 故B正确； C．P的角速度为 故C错误； D．P的加速度大小为 故D错误。 故选B。 11．D 【详解】A．由图，A、B周期为 ， 其中，故B与A绕行周期之比 故A错误； B．由图，当rB最小时 当rB最大时 rB的最大值与rB的最小值之比为 故B错误； D．根据开普勒第三定律 解得 又，，解得 故D正确。 C．由图，当rA最小时 当rB最小时 由D可知 故rB的最小值与rA的最小值之比为 故C错误； 故选D。 12．D 【详解】设月球绕地球运动的轨道半径为，地球绕太阳运动的轨道半径为，根据 可得 根据几何关系 联立可得 故选D。 13．C 【详解】.A．中星26号在转移轨道II上运动时，其半长轴为 。同步轨道III为圆轨道，其半径为r，周期为T。根据开普勒第三定律 ，由于半长轴，所以转移轨道II的周期小于同步轨道III的周期 T。从P点到Q点的时间是转移轨道周期的一半，，A错误； B．中星26号在转移轨道II上从P点到Q点运动过程中，只受地球引力作用，因此其机械能守恒， B错误； C．中星26号在轨道II上运动时，根据开普勒第二定律，则有 解得 ，C正确； D．根据牛顿第二定律和万有引力定律，卫星在轨道上任意一点的加速度，即 ，因此，加速度大小之比为，D错误。 故选C。 14．D 【分析】双星系统靠相互间的万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律求出双星总质量与双星距离和周期的关系式，从而分析判断． 【详解】设两颗星的质量分别为m1、m2，轨道半径分别为r1、r2，相距L，根据万有引力提供向心力可知：①，②，①+②整理可得：，解得，，，，根据线速度和角速度的关系，有，，故线速度变大，角速度变大，周期变小，ABC错误，对于向心加速度，有，故可判断向心加速度变大，D正确． 【点睛】本题实质是双星系统，解决本题的关键知道双星系统的特点，即周期相等、向心力大小相等，结合牛顿第二定律分析求解 15．AC 【详解】A．由图像可知，加速度沿竖直向下方向为正方向，根据牛顿第二定律有 可得 则该图像的斜率为，纵轴截距为重力加速度；根据图像的纵轴截距可知，两星球表面的重力加速度之比为 又因为在某星球表面上的物体，所受重力和万有引力相等，即 即该星球的质量为 又 联立可得 故两星球的密度之比为 故A正确； B．当物体在弹簧上运动过程中，加速度为0的一瞬间，其所受弹力和重力二力平衡，则有 即 结合图像可知，当物体P和物体Q分别处于平衡位置时，弹簧的压缩量之比为 故物体P和物体Q的质量之比为 故B错误； C．物体P和物体Q分别处于各自的平衡位置（）时，它们的动能最大；根据 结合图像面积的物理意义可知，物体P的最大速度满足 物体Q的最大速度满足 则两物体的最大动能之比 故C正确； D．物体P和物体Q分别在弹簧上做简谐运动，由平衡位置（）可知，物体P和Q振动的振幅A分别为和，即物体P所在弹簧最大压缩量为，物体Q所在弹簧最大压缩量为，则Q下落过程中，弹簧最大压缩量时P物体最大压缩量的2倍，故D错误。 故选AC。 16．AC 【详解】ABC．当时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，所以宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的静止卫星，即为地球静止卫星的轨道半径，则地球空间站离地高度 故 地球自转的角速度为 且 故宇航员在处的动能为 故AC正确，B错误； D．由题意得 又 得 根据牛顿第三定律，宇航员对座椅的压力大小为 故D错误。 故选AC。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $