2026届高考物理一轮复习备考专题训练：万有引力与航天（真题演练）（含答案)

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2026届高考物理一轮复习备考专题训练：万有引力与航天（真题演练）
一、选择题
1．（2025·青岛模拟）我国高分十二号05星运行轨道高度为600km，地球同步轨道卫星高度为35600km，地球半径为6400km。关于05星，下列说法正确的是（　　）
A．运行周期为
B．发射速度大于11.2km/s
C．能始终定点在地球表面某位置正上方
D．与同步轨道卫星运行线速度之比为
2．（2025·天河模拟）所谓“双星”就是两颗相距较近的恒星，这两颗星在彼此之间万有引力作用下，各自以一定的速率始终绕它们连线上的某点转动，则（　　）
A．两颗星做圆周运动的半径之比等于它们质量之比
B．两颗星速度大小之比等于它们质量的反比
C．两颗星的动能之比等于它们做圆周运动的半径的反比
D．两颗星的动量始终相同
3．（2025·涪城模拟）2024年9月，我国成功试射了一枚洲际弹道导弹，射程高达12000公里，测试弹头最终落入南太平洋公海的预定海域，创下了全球洲际导弹射程的最远纪录。如图所示，若导弹从P点飞出大气层后，靠惯性绕地心O做椭圆轨道飞行（O为椭圆轨道的一个焦点），最后从Q点进入大气层。N点为远地点，，已知地球质量为M，引力常数为G，则下列说法正确的是（　　）
A．导弹从P到N过程中机械能不守恒
B．导弹在N点的加速度大小为
C．导弹在N点的速度大小为
D．导弹在P点和Q点受到的地球引力相同
4．（2025·广西壮族自治区模拟）如图所示，地球从外到内分为地壳、地幔、地核三部分，其中地核质量约为地球总质量的0.32倍，半径约为地球半径的0.55倍。地壳、地幔、地核视其质量均匀分布，已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的万有引力为零，则地幔和地核交界处的重力加速度大小与地球表面的重力加速度大小之比为（　　）
A．1.06 B．0.95 C．0.58 D．0.55
5．（2025·湖北模拟）中国首次火星探测任务工程总设计师表示，我国将在2028年实施“天问三号”火星探测与取样返回任务。“天问三号”探测器从地球发射后第一次变轨进入地火转移轨道，逐渐远离地球，成为一颗人造行星，运行轨迹简化如图所示，Ⅰ是地球运行圆轨道，Ⅱ是地火转移椭圆轨道，Ⅲ是火星运行圆轨道，轨道Ⅰ与轨道Ⅱ相切于P点，轨道Ⅱ与轨道Ⅲ相切于Q点。已知火星密度为地球密度的火星自身半径为地球自身半径的，地球表面重力加速度大小为g，则（　　）
A．P点处，“天问三号”在轨道Ⅰ上的加速度小于在轨道Ⅱ上的加速度
B．Q点处，“天问三号”在轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ需要向前喷气
C．“天问三号”在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动的全过程中，在轨道Ⅱ上P点处运行速度最大
D．火星表面的重力加速度大小约为
6．（2025·芷江模拟）2025年3月我国科学家通过研究嫦娥六号采回的月球背面月壤样品，取得重大突破，对理解月球乃至太阳系早期演化具有重大科学意义，“嫦娥六号”任务圆满成功。假设“嫦娥六号”绕某一中心天体运动的圆轨道半径减为原来的一半时，则“嫦娥六号”（　　）
A．向心加速度变为原来的2倍 B．线速度变为原来的2倍
C．运动周期变为原来的倍 D．所受万有引力变为原来的倍
7．（2025·潍坊模拟）如图所示为“嫦娥六号”在椭圆轨道上沿箭头所示方向绕月球运行的示意图，ab、cd分别为椭圆轨道的长轴与短轴。不考虑其他天体对“嫦娥六号”的作用，则“嫦娥六号”（　　）
A．由a向c运动的过程中机械能不断减小
B．经过a、b两点时的加速度大小相等
C．从c运动到b的时间大于从d运动到a的时间
D．若经过a点时沿运动方向瞬时加速，则其在新环月轨道上的周期将比原轨道小
8．（2025·汕头模拟）2025年中国航天将迎来更多突破，新一代载人飞船和月面着陆器将进入实质性测试阶段，我国第四批预备航天员不仅要执行空间站任务，未来也将执行载人登月任务。假设以同样大小的初速度分别在月面和地面竖直上抛小球（不计地面上的空气阻力），小球在月面上升的最大高度为在地面上的6倍。已知地球半径为月球半径的4倍，则地球和月球的平均密度之比为（　　）
A．6∶1 B．1∶6 C．2∶3 D．3∶2
9．（2025·荆州模拟）随着我国航天事业的蓬勃发展，天问二号成功发射开启对小行星的探测之旅。假设天问二号在围绕某小行星做半径为的匀速圆周运动，为获取更多小行星数据，探测器在某点沿轨道切线方向短时间喷射气体，实现变轨到半径为的圆轨道。已知该小行星的半径为R，引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．探测器变轨时应沿速度方向喷射气体
B．若探测器在近小行星表面做圆周运动时的周期为，则该小行星的平均密度为
C．变轨后探测器的运行周期是变轨前运行周期的
D．变轨后探测器的动能增加，引力势能增加，机械能增加
10．（2025·成都模拟）假设地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其运行周期与轨道半径的关系如图所示，图中1和2分别为我国空间站“天和”核心舱、卫星导航系统中某颗地球同步卫星所对应的数据。引力常量为G。下列说法正确的是（　　）
A．核心舱与地球同步卫星的向心力大小之比为
B．核心舱与地球同步卫星的向心加速度大小之比为
C．核心舱与地球同步卫星的周期之比为
D．核心舱与地球同步卫星的速率之比为
11．（2025·毕节模拟）2025年1月7日，实践二十五号卫星在西昌卫星发射中心发射成功，并在离地高空的圆轨道为北斗G7卫星加注142公斤燃料，完成人类首次太空卫星燃料补加及延寿服务。若加注燃料前后G7卫星的轨道半径不变，则（　　）
A．加注燃料时，实践二十五号卫星的线速度大于
B．加注燃料时，实践二十五号与G7卫星处于平衡状态
C．加注燃料后，G7卫星质量增大，线速度大小不变
D．加注燃料后，G7卫星质量增大，加速度减小
12．（2025·广州模拟）我国预计在2030年前实现载人登月，登月的初步方案是：采用两枚运载火箭分别将月面着陆器和载人飞船送至环月轨道对接，航天员从飞船进入月面着陆器。月面着陆器将携航天员下降着陆于月面预定区域。在完成既定任务后，航天员将乘坐着陆器上升至环月轨道与飞船交会对接，并携带样品乘坐飞船返回地球。已知月球的半径约为地球的，月球表面重力加速度约为地球的，则（　　）
A．发射火箭的速度必须达到地球的第二宇宙速度
B．月面着陆器下降着陆过程应当一直加速
C．载人飞船在环月轨道匀速圆周运动的运行速度小于地球的第一宇宙速度
D．航天员在月面时受到月球的引力小于其在环月轨道时受到月球的引力
13．（2025·滨州模拟）如图所示，地球同步轨道上的卫星A与更高轨道上的卫星B都绕地球做匀速圆周运动，且与地球自转方向相同。已知地球自转周期为，某时刻二者距离最近，再经过时间，二者第一次相距最远。则（　　）
A．B的运动周期为
B．B的运动周期为
C．A运行的线速度小于B的线速度
D．A运行的向心加速度小于B的向心加速度
14．（2025·浙江模拟）如图所示为嫦娥六号探测器登月的简化过程，探测器从地球表面a点发射至地月转移轨道，在b点被月球捕获后沿椭圆轨道运动，进而在b点变轨后沿近月圆形轨道运动，则探测器（　　）
A．探测器被月球捕获后在椭圆轨道上经过b点时应该加速才能进入圆形轨道
B．探测器在椭圆轨道上b点的速度大于月球的第一宇宙速度
C．探测器在地月转移轨道上远离地球时的速度均大于7.9km/s
D．探测器在椭圆轨道上的周期小于圆形轨道上的周期
15．（2025·诸暨模拟）将于近期择机发射的“天问二号”探测器计划对小行星2016HO3进行伴飞、采样并返回。2016HO3是一颗直径约40-100米的近地小行星，距离地球最近约1400万公里，最远约4000多万公里，因其运行周期与地球高度同步，被称为“地球准卫星”。如图所示，地球绕太阳公转可视作圆轨道，小行星2016HO3绕太阳运行轨道为椭圆，它的近日点位于地球圆轨道内侧。下列说法正确的是（　　）
A．探测器的发射速度大于第三宇宙速度
B．探测器在采样时能实时接收地面控制中心的指令
C．小行星在近日点的速度大于地球做圆周运动的速度
D．小行星在远离太阳过程中引力做负功，机械能不断减小
二、非选择题
16．（2025·雅安模拟）用如图所示装置探究两个互成角度的力的合成规律。
（1）除了弹簧秤、橡皮筋、刻度尺、细绳套之外，以下器材还需选（　　）
A．重锤线 B．量角器 C．三角板
（2）测量完成后，作出力的图示，以两个分力为邻边，做出平行四边形，其对角线　 　（选填“一定”或“不一定”）与橡皮筋共线。
（3）下列各图中，与本实验所用物理思想方法相同的是（　　）
A．甲图：重心概念的提出
B．乙图：伽利略理想斜面实验
C．丙图：探究影响向心力大小的因素
D．丁图：卡文迪许扭秤实验测量万有引力常量
17．（2024高三下·衡阳模拟）我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验——“景到，在午有端，与景长。说在端...远近有端，与于光。”小明受其启发，利用小孔成像原理估测太阳的密度，如图1所示，准备的器材有：不透光圆筒，不透光的厚纸、透光的薄纸、米尺、毫米刻度尺、螺旋测微器等。
实验步骤如下：
①圆筒的一端封上不透光的厚纸，另一端封上透光的薄纸；
②用米尺测得圆筒的长度L；
③用针在厚纸的中心扎一个小孔，用螺旋测微器测得针的直径d（即小孔的直径）；
④把圆筒有小孔的一端对准太阳，在圆筒的另一端薄纸上可以看到清晰圆形光斑（即太阳的实像），用毫米刻度尺测得光斑的直径D。
（1）圆筒的一端与零刻度对齐，则图2测得该圆筒的长度L=　 　cm，如图3测得小孔的直径d=　 　mm，如图4测得太阳像的直径D=　 　cm。
（2）设地球环绕太阳的周期为T，引力常量为G，θ很小时，，则估算太阳的平均密度表达式为　 　（用题中给的字母表示）。
18．（2025·蕲春模拟）2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，工作正常，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功，实现世界首次月球背面采样返回。“嫦娥六号”探月卫星在空中的运动可简化为如图所示的过程，卫星由地面发射后，经过发射轨道进入停泊轨道，在停泊轨道经过调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道．已知卫星在停泊轨道和工作轨道运行的半径分别为R和R1，地球半径为r，月球半径为r1，地球表面的重力加速度为g，月球表面的重力加速度为地球表面的重力加速度的六分之一。求：
（1）卫星在停泊轨道上运行的速度大小；
（2）卫星在工作轨道上运行的周期。
19．（2025·西城模拟）物理模型对于研究有重要意义，研究中要根据解决问题的需要对模型进行改进和优化，以提高其可靠性和实用性。已知地球质量为M，可视为质量均匀分布的半径为R的球体，引力常量为G，不考虑地球自转。
（1）在地球表面将物体以初速度竖直上抛
a．若忽略万有引力的变化，物体上升过程的图像如图1所示。求重力加速度的大小g及物体上升到最高点所用的时间。
b．若考虑万有引力的变化，在图1中定性画出物体上升阶段的图像，标出物体上升到最高点的时间，
（2）在地球赤道表面向北极发射洲际导弹
a．若忽略万有引力大小的变化，某同学提出将导弹的运动分解为绕地心的匀速圆周运动与垂直地球表面的匀变速直线运动。若导弹发射速度的大小为，方向与地面的夹角为，如图2所示。推导导弹距地面的高度h随运动时间t变化的关系式。
b．若考虑万有引力的变化，导弹仅在地球引力作用下的运动轨迹是椭圆，地心O为椭圆的一个焦点，如图3所示。已知取无穷远处的引力势能为0，质量为m的物体在距地心为处的引力势能，该物体在地球引力作用下做椭圆运动时，其机械能E（动能与引力势能之和）与椭圆半长轴a的关系为，椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和为2a。求发射导弹到北极的最小速度。
答案解析部分
1．【答案】A
2．【答案】B
3．【答案】B
4．【答案】A
5．【答案】C
6．【答案】C
7．【答案】C
8．【答案】D
9．【答案】C
10．【答案】B
11．【答案】C
12．【答案】C
13．【答案】A
14．【答案】B
15．【答案】C
16．【答案】（1）C
（2）不一定
（3）A
17．【答案】（1）77.0；0.400；0.68（0.67~0.69）
（2）
18．【答案】（1）
（2）
19．【答案】（1），
（2），
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