2025年真题分类 5.第五章 万有引力与宇宙航行（word练习）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习练案

**基本信息** 聚焦万有引力与宇宙航行专题，汇编2025年陕晋青宁、云南等多省模拟题，以“天问三号”“小行星探测”等地外探测科技情境为载体，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题（含单选、多选）|8题/31分|开普勒定律、万有引力定律、卫星运动参量|以“天问三号”轨道参数（陕晋青宁2题）、小行星轨道计算（云南5题）等真实科技情境为背景，融合开普勒第三定律应用（广东5题求半长轴）、万有引力求中心天体质量（安徽9题），体现科学推理与实际问题解决能力。|

专题五　万有引力与宇宙航行 　　　　　　　　　　　　　　　 考点1　开普勒行星运动定律　万有引力定律 考向1　开普勒行星运动定律和万有引力定律的理解和应用 2.(2025陕晋青宁,2,4分)我国计划于2028年前后发射“天问三号”火星探测系统,实现火星取样返回。其轨道器将环绕火星做匀速圆周运动,轨道半径约3 750 km,轨道周期约2 h,引力常量G取6.67×10-11 N·m2/kg2。根据以上数据可推算出火星的(　　) A.质量 B.体积 C.逃逸速度 D.自转周期 答案 A 解析 根据=mr得M火=,已知“天问三号”环绕火星的轨道半径、轨道周期以及引力常量可以求出火星的质量,A正确。通过现有的条件无法求出火星的半径和火星表面的重力加速度,所以无法求出火星的体积以及逃逸速度,B、C错误。天体的自转周期影响因素比较多,通过本题给出的已知条件无法求出火星的自转周期,D错误。 5.(2025云南,5,4分)国际编号为192391的小行星绕太阳公转的周期约为5.8年,该小行星与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆周运动。规定地球绕太阳公转的轨道半径为1 AU,八大行星绕太阳的公转轨道半径如表所示。忽略其他行星对该小行星的引力作用,则该小行星的公转轨道应介于(　　) 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道 半径 R/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.金星与地球的公转轨道之间 B.地球与火星的公转轨道之间 C.火星与木星的公转轨道之间 D.天王星与海王星的公转轨道之间 答案 C 解析 根据开普勒第三定律=k,可得=,代入r地球=1 AU,T地球=1年,T小行星=5.8年,解得r小行星≈3.23 AU,根据题中数据,可知该小行星的公转轨道在火星和木星的公转轨道之间,C正确。 5.(2025广东,5,4分)一颗绕太阳运行的小行星,其轨道近日点和远日点到太阳的距离分别约为地球到太阳距离的5倍和7倍。关于该小行星,下列说法正确的是　(　　) A.公转周期约为6年 B.从远日点到近日点所受太阳引力大小逐渐减小 C.从远日点到近日点线速度大小逐渐减小 D.在近日点加速度大小约为地球公转加速度的 答案 D 解析 根据题意,该小行星绕太阳运行的椭圆轨道的半长轴a==6r,根据开普勒第三定律,可得=,其中r为地球绕太阳做圆周运动的半径,T为地球绕太阳做圆周运动的周期且T=1年,可得T1=6年,A错误;从远日点到近日点,小行星离太阳越来越近,所受太阳引力逐渐增大,B错误;根据开普勒第二定律,行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等,则从远日点到近日点,小行星的线速度逐渐增大,C错误;根据牛顿第二定律可知,万有引力提供星体做圆周运动的向心力,则小行星在近日点满足ma==,则有a=,同理地球公转的加速度a'=,则在近日点小行星的加速度为地球公转加速度的,D正确。 9.(2025安徽,9,5分)(多选)2025年4月,我国已成功构建国际首个基于DRO(远距离逆行轨道)的地月空间三星星座,DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道,该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b,卫星的运行周期为T;卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道,周期也为T。月球的质量为M,半径为R,引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力,则(　　) A.r= B.r=+R C.M= D.M= 答案 BC 解析 卫星甲与卫星乙运行的周期相等,根据开普勒第三定律=k,可知椭圆轨道的半长轴与圆轨道的半径相等,即r=,A错误,B正确。只考虑月球对甲、乙的引力,对卫星乙有=mr,可得月球的质量M=,C正确,D错误。 4.(2025湖南,4,4分)我国研制的“天问二号”探测器,任务是对伴地小行星及彗星交会等进行多目标探测。某同学提出探究方案,通过释放卫星绕小行星进行圆周运动,可测得小行星半径R和质量M。为探测某自转周期为T0的小行星,卫星先在其同步轨道上运行,测得距离小行星表面高度为h,接下来变轨到小行星表面附近绕其做匀速圆周运动,测得周期为T1。已知引力常量为G,不考虑其他天体对卫星的引力,可根据以上物理量得到R=h,M=。下列选项正确的是(　　) A.a为T1,b为T0,c为T1 B.a为T1,b为T0,c为T0 C.a为T0,b为T1,c为T1 D.a为T0,b为T1,c为T0 答案 A 解析 由开普勒第三定律有=,得R=h,所以a=T1,b=T0。C、D错误。该卫星在该小行星表面附近做匀速圆周运动时,有=mR,得M=,故c为T1,A正确,B错误。 总结归纳　 求绕同一中心天体运动的T、R关系,首先联想到开普勒第三定律。求中心天体的质量,要想到万有引力定律和牛顿第二定律。 6.(2025山东,6,3分)轨道舱与返回舱的组合体,绕质量为M的行星做半径为r的圆周运动,轨道舱与返回舱的质量比为5∶1。如图所示,轨道舱在P点沿运动方向向前弹射返回舱,分开瞬间返回舱相对行星的速度大小为2,G为引力常量,此时轨道舱相对行星的速度大小为(　　) A. B. C. D. 答案 C 解析 组合体绕行星运动,设速度大小为v,返回舱的质量为m1,轨道舱的质量为m2,万有引力提供向心力,有G=(m1+m2),解得v=。设返回舱和轨道舱分离后的速度分别为v1、v2,由于分离前后动量守恒,有(m1+m2)v=m1v1+m2v2,根据题意可知=且v1=2,联立解得v2=,C正确。 考点2　人造卫星　宇宙速度 考向1　天体和卫星运行参量的分析 2.(2025湖北,2,4分)甲、乙两行星绕某恒星做圆周运动,甲的轨道半径比乙的小。忽略两行星之间的万有引力作用,下列说法正确的是(　　) A.甲运动的周期比乙的小 B.甲运动的线速度比乙的小 C.甲运动的角速度比乙的小 D.甲运动的向心加速度比乙的小 答案 A 解析 由T=可知,行星的轨道半径越大,周期越长,A正确。由v=可知,轨道半径越大,线速度越小,B错误。根据ω=可知,行星的轨道半径越大,角速度越小,C错误。根据a=可知,行星的向心加速度与轨道半径r的二次方成反比,轨道半径越大,向心加速度越小,D错误。 3.(2025河南,3,4分)2024年天文学家报道了他们新发现的一颗类地行星Gliese12b,它绕其母恒星的运动可视为匀速圆周运动。已知Gliese12b轨道半径约为日地距离的,其母恒星质量约为太阳质量的,则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为(　　) A.13天 B.27天 C.64天 D.128天 答案 A 解析 由万有引力提供向心力及牛顿第二定律得G=mr,所以T=2π,故有T∝,设该类地行星和地球的公转周期分别为T1,T2,则==,又T2=365天,故T1≈13天,A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $