专题08 万有引力与宇宙航行（学考真题汇编，全国通用）2027年高中物理

专题08 万有引力与宇宙航行 6类高频考点 目 录 ✅考点一 开普勒三大定律 ✅考点二 万有引力的计算 ✅考点三 计算星球表面的重力加速度 ✅考点四 中心天体质量和密度的计算 ✅考点五 宇宙速度 ✅考点六 同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较 考点一 开普勒三大定律（共8题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)地球从近日点往远日点运动的过程中，地球的线速度的大小（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 2.(2026·江苏·学业考试真题)水星是太阳系八大行星中体积最小的行星，水星和地球绕太阳公转的方向相同且轨道共面，其运行轨道均为椭圆，水星轨道更靠近太阳，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 水星、地球绕太阳运行的周期相同 B. 水星、地球的椭圆轨道具有相同的焦点 C. 地球在椭圆轨道上运动的速度大小不变 D. 相等时间内，水星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等 3.(2026·广东·学业考试真题)如图所示，冥王星沿椭圆轨道围绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。当冥王星分别经过近日点和远日点时，冥王星在（　　） A. 点受到太阳的引力比在点的小 B. 点的向心加速度比在点的小 C. 点的线速度比在点的大 D. 点的角速度比在点的小 4.(2026·辽宁·学业考试真题)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之旅。如图，假设嫦娥六号在环月椭圆轨道上沿图中箭头方向运动，只受到月球的引力，ab为椭圆轨道长轴。下列关于嫦娥六号的说法正确的是（　　） A. 在a点时所受万有引力比在b点时的大 B. 在a点时所受万有引力比在b点时的小 C. 在a点时线速度小于在b点时的线速度 D. 在a点时线速度等于在b点时的线速度 5.(2025·四川·学业考试真题)如图所示，行星沿椭圆轨道绕太阳运动，依次经过、、、四个位置，行星线速度最大的位置是（　　） A.  B.  C.  D.  6.(2025·湖南·学业考试真题)水星、金星、地球、火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的轨道半径R水<R金<R地<R火，则公转周期最大的是（　　） A. 水星 B. 金星 C. 地球 D. 火星 7.(2025·黑龙江·学业考试真题)如图，两颗卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径，公转周期分别为和，根据开普勒第三定律可知（　　） A.  B.  C.  D. 无法确定和的大小关系 8.(2025·贵州·学业考试真题)如图所示，地球绕太阳运动的轨道为椭圆，其经过轨道上、、、四个位置时，速度最大的位置是（        ） A.  B.  C.  D.  考点二 万有引力的计算（共10题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)木星和水星的质量分别为m1、m2，两天体间的距离为r，引力常量为G，则它们间的万有引力的大小为（　　） A.  B.  C.  D.  2.(2026·浙江·学业考试真题)2025年11月25日，“神舟二十二号”飞船成功对接天和核心舱并转入组合体停靠段。如图所示，组合体质量为，在轨运行时离地面高度为。已知地球质量为，地球半径为，引力常量为，则地球和组合体间的万有引力大小为（        ） A.  B.  C.  D.  3.(2026·江苏·学业考试真题)两个质量相等的匀质球，球心相距r，它们之间的万有引力为F。若将两球心的距离增大到原来的2倍，它们之间的万有引力变为（　　） A. F B.  C. 2F D. 4F (2026·北京·学业考试真题)请阅读下述文字，完成下面小题。 在第76届国际宇航大会上，中国嫦娥六号任务团队被授予2025年度世界航天奖团体组奖项，该奖项被视为航天领域最高荣誉之一。如图所示，嫦娥六号探测器完成月球背面采样返回时，先在圆形轨道1上绕月球运动，在近月点变轨后进入椭圆轨道2，探测器沿方向运动，为远月点。点和点分别为、两点连线的中垂线与椭圆轨道的交点。月球可视为质量分布均匀的球体。 4.探测器在环月圆轨道1上运动到点时，受到月球的引力大小为，在椭圆轨道2上运动到点、点时受到月球的引力大小分别为、，下列关系正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  5.探测器由点运动到点的过程中，月球对探测器的引力（        ） A. 与探测器速度方向夹角大于，对探测器做正功 B. 与探测器速度方向夹角小于，对探测器做正功 C. 与探测器速度方向夹角大于，对探测器做负功 D. 与探测器速度方向夹角小于，对探测器做负功 6.某时刻探测器沿椭圆轨道2运动到点，经过四分之一周期探测器位于轨道的（        ） A. 之间 B. 点 C. 之间 D. 点 7.(2025·天津·学业考试真题)2024年6月25日，嫦娥六号从月球背面带回月壤样品。已知月球质量为M，嫦娥六号质量为m，某时刻嫦娥六号到月球中心的距离为r，此时其受到月球的万有引力大小为（引力常量为G）（　　） A.  B.  C.  D.  8.(2025·福建·学业考试真题)嫦娥六号探测器完成了人类首次月球背面采样。如图是嫦娥六号绕月球运动的椭圆轨道示意图，嫦娥六号受月球引力最大的位置是（　　） A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 9.(2025·江苏·学业考试真题)中国航天再一次开启“超级模式”，嫦娥六号成功发射，在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中（　　） A. 受到的地球引力增大 B. 受到的地球引力不变 C. 受到的月球引力增大 D. 受到的月球引力减小 10.(2025·贵州·学业考试真题)2023年10月5日，中国成功发射遥感三十九号卫星。在卫星升空的过程中，其与地球间的万有引力（        ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 11.(2025·江苏·学业考试真题)下列说法正确的是（　　） A. 伽利略创立日心说 B. 牛顿发现万有引力定律 C. 哥白尼测定引力常量 D. 卡文迪什发现行星运动规律 12.(2025·黑龙江·学业考试真题)已知万有引力定律的表达式为，式中引力常量G的单位是（　　） A. m/s B. m/s2 C. m D. N·m2/kg2 考点三 计算星球表面的重力加速度（共1题） 1.(2025·黑龙江·学业考试真题)某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍。根据，则该天体的质量约为地球质量M的（　　） A. 1.5倍 B. 2倍 C. 2.5倍 D. 5倍 考点四 中心天体质量和密度的计算（共1题） 1.(2025·海南·学业考试真题)不考虑地球自转的影响，设地球的半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为，则地球的质量为（        ） A.  B.  C.  D.  考点五 宇宙速度（共6题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为v1、v2、v3，则关于v1、v2、v3大小关系正确的是（　　） A.  B.  C.  D.  2.(2026·广东·学业考试真题)卫星在地面附近轨道绕地球做匀速圆周运动所必需的运行速度是（　　） A.  B.  C.  D.  3.(2026·江苏·学业考试真题)“嫦娥六号”是我国自主研发的月球探测器，根据你对三个宇宙速度的理解，“嫦娥六号”的发射速度将最接近（　　） A. 6.2km/s B. 10.9km/s C. 12.4km/s D. 17.6km/s 4.(2025·江苏·学业考试真题)我国自主研发的北斗卫星导航系统在国民经济发展中发挥着巨大的作用，其卫星发射速度为v，则（　　） A. v<7.9km/s B. 7.9km/s<v<11.2km/s C. 11.2km/s<v<16.7km/s D. v>16.7km/s 5.(2025·山东·学业考试真题)质量为m的人造卫星，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示。已知地球的质量为M，地球的半径为R，引力常量为G。该卫星线速度的大小为（　　） A.  B.  C.  D.  6.(2025·海南·学业考试真题)中国空间站绕地球飞行的线速度（        ） A. 大于7.9 km/s B. 大于11.2 km/s C. 大于16.7 km/s D. 小于7.9 km/s 考点六 同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较（共7题） 1.(2026·云南·学业考试真题)2025年4月25日1时17分，在执行任务的神舟十九号航天员乘组打开“家门”，欢迎神舟二十号航天员乘组入驻中国空间站。神舟二十号航天员乘组入驻后，空间站仍在原来的轨道（视为近地圆轨道）上运行，则（　　） A. 空间站的运行周期变长 B. 空间站的速度大小不变 C. 新入驻空间站的航天员所受合外力为零 D. 新入驻空间站的航天员所受合外力比静止在地面上时小 2.(2026·江苏·学业考试真题)人造地球卫星在离地面高为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G。则卫星做匀速圆周运动的角速度为（　　） A.  B.  C.  D.  3.(2025·陕西·学业考试真题)我国的“北斗卫星”导航系统中的部分卫星位于地球同步静止轨道上，为全球用户提供定位、导航和授时服务，下列对于这部分卫星的说法正确的是（　　） A. 它们在运行过程中周期保持不变 B. 它们在运行过程中线速度保持不变 C. 它们在运行过程中向心加速度保持不变 D. 它们可以静止在地球上空的任意位置 4.(2025·广东·学业考试真题)中国空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道。关于在轨运行的中国空间站，下列说法正确的是（　　） A. 运行周期大于24h B. 运行的角速度比地球同步卫星的小 C. 运行速度小于第一宇宙速度 D. 运行速度大于第二宇宙速度 5.(2025·广东·学业考试真题)(多选)如图所示，质量相同的两颗人造地球卫星P、Q做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为r、2r，则卫星P、Q（　　） A. 向心加速度之比为 B. 向心加速度之比为 C. 受到地球的万有引力之比为 D. 受到地球的万有引力之比为 6.(2025·黑龙江·学业考试真题)地球同步卫星若相对地面静止，则称为静止卫星，关于静止卫星下列说法正确的是（　　） A. 不受万有引力作用 B. 做匀速直线运动 C. 公转周期与地球自转周期相同 D. 公转周期与地球自转周期不同 7.(2025·贵州·学业考试真题)如图所示，宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在空间站为全国青少年进行太空授课的过程中，他们受到地球的万有引力大小分别为、、，绕地球运动的周期分别为、、。下列关系判断一定正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 万有引力与宇宙航行 6类高频考点 目 录 ✅考点一 开普勒三大定律 ✅考点二 万有引力的计算 ✅考点三 计算星球表面的重力加速度 ✅考点四 中心天体质量和密度的计算 ✅考点五 宇宙速度 ✅考点六 同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较 考点一 开普勒三大定律（共8题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)地球从近日点往远日点运动的过程中，地球的线速度的大小（　　） A. 一直增大 B. 一直减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 【答案】B 【详解】地球从近日点向远日点运动的过程中，地球与太阳之间的距离逐渐增大，万有引力对地球有减速的效果，可知，地球从近日点往远日点运动的过程中，地球的线速度的大小一直减小。故选B。 2.(2026·江苏·学业考试真题)水星是太阳系八大行星中体积最小的行星，水星和地球绕太阳公转的方向相同且轨道共面，其运行轨道均为椭圆，水星轨道更靠近太阳，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 水星、地球绕太阳运行的周期相同 B. 水星、地球的椭圆轨道具有相同的焦点 C. 地球在椭圆轨道上运动的速度大小不变 D. 相等时间内，水星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等 【答案】B 【详解】A．根据万有引力提供向心力可得解得因为水星的轨道半径小，所以水星绕太阳运行的周期小于地球的周期，故A错误；B．根据开普勒第一定律可知，太阳处在每颗行星的椭圆轨道的一个焦点上，故太阳在水星、地球的椭圆轨道的一个公共焦点上，故B正确；C．根据开普勒第二定律可知，地球绕太阳运行过程中，在离太阳较近的位置运行速率较大，在离太阳较远的位置运行速率较小，故C错误；D．根据开普勒第二定律可知，同一颗行星与太阳连线在相等的时间内扫过的面积相等，而水星和地球不是同一颗行星，二者分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。故选B。 3.(2026·广东·学业考试真题)如图所示，冥王星沿椭圆轨道围绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。当冥王星分别经过近日点和远日点时，冥王星在（　　） A. 点受到太阳的引力比在点的小 B. 点的向心加速度比在点的小 C. 点的线速度比在点的大 D. 点的角速度比在点的小 【答案】C 【详解】A．冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，由可知点受到太阳的引力比在点的大，故A错误；B．由万有引力提供向心力可得由于冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，因此点的向心加速度比在点的大，故B错误；C．由开普勒第二定律可知，冥王星在近日点点的线速度比在远日点点的大，故C正确；D．冥王星在近日点点的线速度比在远日点点的大，且冥王星在近日点的轨道半径小于远日点的轨道半径，由可知点的角速度比在点的大，故D错误。故选C。 4.(2026·辽宁·学业考试真题)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之旅。如图，假设嫦娥六号在环月椭圆轨道上沿图中箭头方向运动，只受到月球的引力，ab为椭圆轨道长轴。下列关于嫦娥六号的说法正确的是（　　） A. 在a点时所受万有引力比在b点时的大 B. 在a点时所受万有引力比在b点时的小 C. 在a点时线速度小于在b点时的线速度 D. 在a点时线速度等于在b点时的线速度 【答案】A 【详解】AB．根据万有引力定律可知，在a点时所受万有引力比在b点时的大，故A正确，B错误；CD．根据开普勒第二定律可知，嫦娥六号在a点时线速度大于在b点时的线速度，故CD错误。故选A。 5.(2025·四川·学业考试真题)如图所示，行星沿椭圆轨道绕太阳运动，依次经过、、、四个位置，行星线速度最大的位置是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】C 【详解】根据开普勒第二定律可知，行星沿椭圆轨道绕太阳运动时，当行星离太阳较近的时候，运行的速度较大，图中、、、四个位置，离太阳最近的位置是，故行星线速度最大的位置是。故选C。 6.(2025·湖南·学业考试真题)水星、金星、地球、火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的轨道半径R水<R金<R地<R火，则公转周期最大的是（　　） A. 水星 B. 金星 C. 地球 D. 火星 【答案】D 【详解】根据开普勒第三定律，行星绕太阳公转周期的平方与轨道半径的立方成正比，即 ，因此周期。由题干给定的轨道半径关系，可得公转周期关系为。故选D。 7.(2025·黑龙江·学业考试真题)如图，两颗卫星A和B绕地球做匀速圆周运动，轨道半径，公转周期分别为和，根据开普勒第三定律可知（　　） A.  B.  C.  D. 无法确定和的大小关系 【答案】B 【详解】根据开普勒第三定律可得由于，则有。故选B。 8.(2025·贵州·学业考试真题)如图所示，地球绕太阳运动的轨道为椭圆，其经过轨道上、、、四个位置时，速度最大的位置是（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】根据开普勒第二定律（面积定律），行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。这意味着行星在距离太阳较近的位置运动速率较大，在距离太阳较远的位置运动速率较小，由图可知b位置地球离太阳最近，因此地球经过b位置时速度最大。故选B。 考点二 万有引力的计算（共10题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)木星和水星的质量分别为m1、m2，两天体间的距离为r，引力常量为G，则它们间的万有引力的大小为（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】根据万有引力定律，木星和水星间的万有引力大小为其中为引力常量，和为木星和水星的质量，为它们之间的距离。故选B。 2.(2026·浙江·学业考试真题)2025年11月25日，“神舟二十二号”飞船成功对接天和核心舱并转入组合体停靠段。如图所示，组合体质量为，在轨运行时离地面高度为。已知地球质量为，地球半径为，引力常量为，则地球和组合体间的万有引力大小为（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】地球球心到组合体的距离为则地球和组合体间的万有引力大小为 3.(2026·江苏·学业考试真题)两个质量相等的匀质球，球心相距r，它们之间的万有引力为F。若将两球心的距离增大到原来的2倍，它们之间的万有引力变为（　　） A. F B.  C. 2F D. 4F 【答案】A 【详解】设两个质量相等的匀质球质量为，根据万有引力定律，则初始时万有引力为将两球心的距离增大到原来的2倍，它们之间的万有引力变为故选A。 (2026·北京·学业考试真题)请阅读下述文字，完成下面小题。 在第76届国际宇航大会上，中国嫦娥六号任务团队被授予2025年度世界航天奖团体组奖项，该奖项被视为航天领域最高荣誉之一。如图所示，嫦娥六号探测器完成月球背面采样返回时，先在圆形轨道1上绕月球运动，在近月点变轨后进入椭圆轨道2，探测器沿方向运动，为远月点。点和点分别为、两点连线的中垂线与椭圆轨道的交点。月球可视为质量分布均匀的球体。 4.探测器在环月圆轨道1上运动到点时，受到月球的引力大小为，在椭圆轨道2上运动到点、点时受到月球的引力大小分别为、，下列关系正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  5.探测器由点运动到点的过程中，月球对探测器的引力（        ） A. 与探测器速度方向夹角大于，对探测器做正功 B. 与探测器速度方向夹角小于，对探测器做正功 C. 与探测器速度方向夹角大于，对探测器做负功 D. 与探测器速度方向夹角小于，对探测器做负功 6.某时刻探测器沿椭圆轨道2运动到点，经过四分之一周期探测器位于轨道的（        ） A. 之间 B. 点 C. 之间 D. 点 【答案】4. A　5. B　6. A 【讲解】(1)题详解： 根据万有引力公式可知，探测器在轨道1、轨道2上分别运动到点时到月球球心距离相等，则万有引力相等；而在轨道2上运动到点时，距离变大，万有引力变小，因而 故选A。 (2)题详解： 探测器由点运动到点的过程中，月球对探测器的引力方向与速度方向（轨迹的切线方向）夹角小于，因而引力对探测器做正功。 故选B。 (3)题详解： 根据开普勒第二定律可知，探测器沿椭圆轨道2从点运动到点过程中，速度是越来越大的，从点开始经过四分之一周期运动的路程一定小于四分之一周长，所以探测器应位于轨道的之间。 故选A。 7.(2025·天津·学业考试真题)2024年6月25日，嫦娥六号从月球背面带回月壤样品。已知月球质量为M，嫦娥六号质量为m，某时刻嫦娥六号到月球中心的距离为r，此时其受到月球的万有引力大小为（引力常量为G）（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】根据万有引力定律可知，此时其受到月球的万有引力大小为故选D。 8.(2025·福建·学业考试真题)嫦娥六号探测器完成了人类首次月球背面采样。如图是嫦娥六号绕月球运动的椭圆轨道示意图，嫦娥六号受月球引力最大的位置是（　　） A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 【答案】A 【详解】根据万有引力定律，嫦娥六号受月球引力大小为所以嫦娥六号所受月球的引力的大小与成反比。即距月球中心的距离越小，引力越大。、、、四个点中点距月球中心的距离最近，所以嫦娥六号受月球引力最大的位置是点，故选A。 9.(2025·江苏·学业考试真题)中国航天再一次开启“超级模式”，嫦娥六号成功发射，在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中（　　） A. 受到的地球引力增大 B. 受到的地球引力不变 C. 受到的月球引力增大 D. 受到的月球引力减小 【答案】C 【详解】根据万有引力的表达式有当在嫦娥六号飞离地球奔向月球过程中，嫦娥六号与月球间距逐渐减小，则嫦娥六号受到的月球引力增大。故选C， 10.(2025·贵州·学业考试真题)2023年10月5日，中国成功发射遥感三十九号卫星。在卫星升空的过程中，其与地球间的万有引力（        ） A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 先增大后减小 D. 先减小后增大 【答案】B 【详解】根据万有引力定律，卫星与地球间的万有引力满足公式（其中为引力常量，为地球质量，为卫星质量，为卫星到地心的距离）卫星升空过程中逐渐增大，可知逐渐减小。故选B。 11.(2025·江苏·学业考试真题)下列说法正确的是（　　） A. 伽利略创立日心说 B. 牛顿发现万有引力定律 C. 哥白尼测定引力常量 D. 卡文迪什发现行星运动规律 【答案】B 【详解】A．哥白尼创立日心说，选项A错误；B．牛顿发现万有引力定律，选项B正确；C．卡文迪什测定引力常量，选项C错误；D．开普勒发现行星运动规律，选项D错误。故选B。 12.(2025·黑龙江·学业考试真题)已知万有引力定律的表达式为，式中引力常量G的单位是（　　） A. m/s B. m/s2 C. m D. N·m2/kg2 【答案】D 【详解】根据，可得可知引力常量G的单位是N·m2/kg2。故选D。 考点三 计算星球表面的重力加速度（共1题） 1.(2025·黑龙江·学业考试真题)某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍。根据，则该天体的质量约为地球质量M的（　　） A. 1.5倍 B. 2倍 C. 2.5倍 D. 5倍 【答案】C 【详解】某未知天体半径的等于地球半径R，表面的重力加速度约为地球表面重力加速度g的2.5倍，根据，可知该天体的质量与地球质量之比约为故选C。 考点四 中心天体质量和密度的计算（共1题） 1.(2025·海南·学业考试真题)不考虑地球自转的影响，设地球的半径为，地球表面的重力加速度为，引力常量为，则地球的质量为（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】不考虑地球自转时，地球表面物体所受重力等于地球对物体的万有引力。设地球质量为，地球表面某物体质量为，可列等式得地球质量故选A。 考点五 宇宙速度（共6题） 1.(2026·新疆尔自治区·学业考试真题)地球的第一、第二、第三宇宙速度分别为v1、v2、v3，则关于v1、v2、v3大小关系正确的是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】第一宇宙速度是飞行器在近地圆轨道上运行的速度，也是发射飞行器的最小速度，且有第二宇宙速度是飞行器脱离地球引力场的最小发射速度，且有第三宇宙速度是飞行器脱离太阳系的最小发射速度，且有可知故选A。 2.(2026·广东·学业考试真题)卫星在地面附近轨道绕地球做匀速圆周运动所必需的运行速度是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所需的速度称为第一宇宙速度，其值为 7.9 km/s。故选 B。 3.(2026·江苏·学业考试真题)“嫦娥六号”是我国自主研发的月球探测器，根据你对三个宇宙速度的理解，“嫦娥六号”的发射速度将最接近（　　） A. 6.2km/s B. 10.9km/s C. 12.4km/s D. 17.6km/s 【答案】B 【详解】三个宇宙速度的定义如下：第一宇宙速度（环绕速度）约为7.9 km/s，是物体绕地球做圆周运动的最小速度；第二宇宙速度（逃逸速度）约为11.2 km/s，是物体脱离地球引力束缚的最小速度；第三宇宙速度约为16.7 km/s，是物体脱离太阳系的最小速度。“嫦娥六号”为月球探测器，需进入地月转移轨道，其发射速度需大于第一宇宙速度（以脱离地球低轨道），但小于第二宇宙速度（以保持在地球引力范围内），典型值约为10.9 km/s。故选B。 4.(2025·江苏·学业考试真题)我国自主研发的北斗卫星导航系统在国民经济发展中发挥着巨大的作用，其卫星发射速度为v，则（　　） A. v<7.9km/s B. 7.9km/s<v<11.2km/s C. 11.2km/s<v<16.7km/s D. v>16.7km/s 【答案】B 【详解】北斗卫星是地球卫星，没有脱离地球束缚，则其发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度，则有7.9km/s<v<11.2km/s故选B。 5.(2025·山东·学业考试真题)质量为m的人造卫星，在离地面高度为h的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示。已知地球的质量为M，地球的半径为R，引力常量为G。该卫星线速度的大小为（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】根据题意，由万有引力提供向心力有解得故选D。 6.(2025·海南·学业考试真题)中国空间站绕地球飞行的线速度（        ） A. 大于7.9 km/s B. 大于11.2 km/s C. 大于16.7 km/s D. 小于7.9 km/s 【答案】D 【详解】设地球质量为、半径为，中国空间站的轨道半径为，已知，第一宇宙速度为。空间站绕地球做近似匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有解得第一宇宙速度的表达式为由于，因此。故选D。 考点六 同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较（共7题） 1.(2026·云南·学业考试真题)2025年4月25日1时17分，在执行任务的神舟十九号航天员乘组打开“家门”，欢迎神舟二十号航天员乘组入驻中国空间站。神舟二十号航天员乘组入驻后，空间站仍在原来的轨道（视为近地圆轨道）上运行，则（　　） A. 空间站的运行周期变长 B. 空间站的速度大小不变 C. 新入驻空间站的航天员所受合外力为零 D. 新入驻空间站的航天员所受合外力比静止在地面上时小 【答案】B 【详解】根据万有引力提供向心力的原理，空间站轨道为近地圆轨道，轨道半径不变。入驻后空间站质量增加，但轨道参数（如周期、速度）仅取决于地球质量和轨道半径，与空间站质量无关。A. 空间站的运行周期，只与轨道半径和地球质量有关，入驻后不变，故周期不变，故A错误。B. 空间站的速度大小，只与和有关，入驻后不变，故速度大小不变，故B正确。C. 新入驻航天员在轨道上受地球引力作用，引力提供向心力，合外力不为零，故C错误。D. 新入驻航天员在近地圆轨道上所受合外力即万有引力，不为零；而静止在地面上时所受的合外力是使其随地球自转的向心力，该力远小于在轨道上受到的万有引力。因此，航天员在轨道上所受合外力比静止在地面上时大，故D错误。故选B。 2.(2026·江苏·学业考试真题)人造地球卫星在离地面高为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的质量为M、半径为R，引力常量为G。则卫星做匀速圆周运动的角速度为（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，卫星轨道半径为地心到卫星的距离，即，设卫星质量为。根据牛顿第二定律有解得 故选D。 3.(2025·陕西·学业考试真题)我国的“北斗卫星”导航系统中的部分卫星位于地球同步静止轨道上，为全球用户提供定位、导航和授时服务，下列对于这部分卫星的说法正确的是（　　） A. 它们在运行过程中周期保持不变 B. 它们在运行过程中线速度保持不变 C. 它们在运行过程中向心加速度保持不变 D. 它们可以静止在地球上空的任意位置 【答案】A 【详解】A．同步卫星的运行周期等于地球自转周期，始终为24小时，故周期保持不变，故A正确。B．线速度是矢量，同步卫星的速率大小不变，但方向不断变化，故线速度变化，故B错误。C．向心加速度方向始终指向地心，方向不断变化，故向心加速度变化，故C错误。D．同步卫星必须位于赤道平面上空固定轨道，无法静止在任意位置，故D错误。故选A。 4.(2025·广东·学业考试真题)中国空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道。关于在轨运行的中国空间站，下列说法正确的是（　　） A. 运行周期大于24h B. 运行的角速度比地球同步卫星的小 C. 运行速度小于第一宇宙速度 D. 运行速度大于第二宇宙速度 【答案】C 【详解】A．根据牛顿第二定律解得因为空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道，所以周期小于24h，故A错误；B．根据牛顿第二定律解得因为空间站正常运行的轨道低于地球同步卫星的轨道，所以运行的角速度比地球同步卫星的大，故B错误；CD．第一宇宙速度是最大的环绕速度，运行速度小于第一宇宙速度，故C正确，D错误。故选C。 5.(2025·广东·学业考试真题)(多选)如图所示，质量相同的两颗人造地球卫星P、Q做匀速圆周运动，它们的轨道半径分别为r、2r，则卫星P、Q（　　） A. 向心加速度之比为 B. 向心加速度之比为 C. 受到地球的万有引力之比为 D. 受到地球的万有引力之比为 【答案】BD 【详解】CD．卫星所受地球的万有引力大小为又因为两卫星的质量相同，则两卫星受到地球的万有引力之比为，故C错误，D正确；AB．根据牛顿第二定律，解得又因为两卫星的质量相同，所以向心加速度之比为，故A错误，B正确。故选BD。 6.(2025·黑龙江·学业考试真题)地球同步卫星若相对地面静止，则称为静止卫星，关于静止卫星下列说法正确的是（　　） A. 不受万有引力作用 B. 做匀速直线运动 C. 公转周期与地球自转周期相同 D. 公转周期与地球自转周期不同 【答案】C 【详解】静止卫星受到地球万有引力提供所需的向心力，绕地球做匀速圆周运动，其公转周期与地球自转周期相同。故选C。 7.(2025·贵州·学业考试真题)如图所示，宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在空间站为全国青少年进行太空授课的过程中，他们受到地球的万有引力大小分别为、、，绕地球运动的周期分别为、、。下列关系判断一定正确的是（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】C 【详解】A．设地球质量为，宇航员质量为，空间站轨道半径为，根据万有引力定律可知宇航员受到的地球万有引力大小为由于三名宇航员的质量大小关系未知，故无法比较他们受到的万有引力大小，故A错误；B．由对A选项的分析可知，无法比较他们受到的万有引力大小，故B错误；C．三名宇航员同在空间站中，绕地球做圆周运动的轨道半径相同，根据万有引力提供向心力有解得由于地球质量和轨道半径均相同，可知三名宇航员绕地球运动的周期相同，即，故C正确；D．由对C选项的分析可知，三名宇航员绕地球运动的周期相同，故D错误。故选C。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $西学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 专题08万有引力与宇宙航行 考点一开普勒三大定律（共8题） 1.【答案】B 2.【答案】B 3.【答案】C 4.【答案】A 5.【答案】C 6.【答案】D 7.【答案】B 8.【答案】B 考点二万有引力的计算（共10题） 1.【答案】B 2.【答案】D 3.【答案】A (2026北京学业考试真题)请阅读下述文字，完成下面小题。 在第76届国际宇航大会上，中国嫦娥六号任务团队被授予2025年度世界航天奖团体组奖项，该奖项被视 为航天领域最高荣誉之一。如图所示，嫦娥六号探测器完成月球背面采样返回时，先在圆形轨道1上绕月 球运动，在近月点A变轨后进入椭圆轨道2，探测器沿ACBDA方向运动，B为远月点。C点和D点分别为 A、B两点连线的中垂线与椭圆轨道的交点。月球可视为质量分布均匀的球体。 113 西学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 C A月球 B D 6.【答案】4.A5.B6.A 7.【答案】D 8.【答案】A 9.【答案】C 10.【答案】B 11.【答案】B 12.【答案】D 考点三计算星球表面的重力加速度（共1题） 1.【答案】C 考点四中心天体质量和密度的计算（共1题） 1.【答案】A 考点五宇宙速度（共6题） 1.【答案】A 2.【答案】B 3.【答案】B 213 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 4.【答案】B 5.【答案】D 6.【答案】D 考点六同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较（共7题） 1.【答案】B 2.【答案】D 3.【答案】A 4.【答案】C 5.【答案】BD 6.【答案】C 7.【答案】C 3/3