《领跑高中》物理高考二轮复习 热点情境 情境2 航天工程类情境 习题课件

(共27张PPT)
情境2 航天工程类情境
高考专题辅导与测试·物理
情境类型 考情统计
天宫课堂 2024·甘肃卷T3、2024·北京卷T22，“天宫”空间站；2024·山东卷T13，“天宫课堂”；2022·北京卷T8，小
球在竖直平面内做圆周运动实验；2022·辽宁卷T5、2022·浙江6月卷T8，水球光学实验
航天科技 2024·湖南卷T7、2024·全国甲卷T16、2024·黑吉辽卷T1、2024·江苏卷T14，“嫦娥六号”；2024·安徽卷
T5、2024·山东卷T5、2024·河北卷T8，鹊桥二号中继星；2024·海南卷T1，“神舟十七号”；2023·新课标
卷T17，“天舟六号”；2023·江苏卷T7，“嫦娥五号”；2022·全国乙卷T1，“天宫二号”；2022·山东卷
T6，“羲和号”
分析预测
考情分析：以航空航天为背景的试题在高考中几乎每年都有，该类试
题注重与科技发展相联系，通过展现我国科技成就，厚植爱国情怀，
激发学生为中国科技振兴而学习的动力。
高考预测：预计 2025年高考会结合空间站的建成、北斗导航系统的完
成、探月成功和火星探测的实施等命题，这类试题难度不大，只要抓
住万有引力和向心力的关系就能顺利求解相关问题
【例1】　（2024·甘肃高考3题）小杰想在离地表一定高度的天宫实验室
内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是
（　　）
A. 用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力
B. 测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期
C. 从高处释放一个重物，测量其下落高度和时间
D. 测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径
答案：D
解析：天宫实验室内，所有物体均处于完全失重状态，与重力有关的实验
均不能进行，A、B、C错误；根据万有引力提供向心力有G＝mr＝
mg空，解得g空＝r，D正确。
【例2】　（2024·安徽高考5题）2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥
二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始
进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为
51 900 km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9
900 km，周期约为24 h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时（　　）
A. 周期约为144 h
B. 近月点的速度大于远月点的速度
C. 近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度
D. 近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度
解析：冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律
得＝，整理得T2＝T1＝288 h，A错误；根据开普勒第二定律
得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确；近月点从捕获轨道到冻
结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨
道运行时近月点的速度，C错误；两轨道的近月点所受的万有引力相
同，根据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时
近月点的加速度，D错误。
答案：B
1. （2024·云南曲靖模拟）2024年6月2日，嫦娥六号着陆器和上升器组合
体成功着陆在月球背面南极—艾特肯盆地预选着陆区。月球储藏有大量
核聚变燃料氦3，其发生核聚变的核反应方程为HHeHe＋Y，
该反应会向外界释放大量能量，下列说法正确的是（　　）
A. 若把Y粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用
B. 相同质量的核燃料，重核裂变释放的核能大于轻核聚变释放的核能
CHe的核子平均质量比He的核子平均质量小
D. 核反应前后系统的总动量减小
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解析： 　根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可知，Y的质量数
为1，电荷数为1，则Y为质子，如果此粒子平行磁场方向射入匀强磁场
中，它不会受到洛伦兹力作用，故A错误；对于相同质量的核燃料，轻
核聚变产生的核能比重核裂变产生的核能多，故B错误；根据核反应过
程质量数守恒和电荷数守恒可得Y为质子，根据核反应放出能量具有质
量亏损，核子平均质量减小，故C正确；核反应前后系统内力远大于外
力，总动量守恒，故D错误。
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2. （2024·陕西榆林模拟）2024年6月2日，嫦娥六号成功着陆月背南极—
艾特肯盆地，它通过早先发射的“鹊桥二号”中继卫星与地球实现信号
传输及控制，完成了月球背面采样任务。在地月连线上存在一点“拉格
朗日L2”，“鹊桥二号”在随月球绕地球同步公转的同时，沿“Halo轨
道”（与地月连线垂直）绕L2转动，如图所示。下列有关说法正确的是
（　　）
A. “鹊桥二号”的发射速度大于
11.2 km/s
B. “鹊桥二号”的向心力由月球
引力提供
C. “鹊桥二号”绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期
D. “鹊桥二号”若刚好位于L2点，能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持
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解析： 　“鹊桥二号”依然绕地球运动，其发射速度应大于7.9
km/s，小于11.2 km/s，故A错误；“鹊桥二号”的向心力由月球引力和
地球引力共同提供，故B错误；依题意，“鹊桥二号”随月球绕地球同
步公转，可知绕地球运动的周期约等于月球绕地球运动的周期，故C正
确；“鹊桥二号”若刚好位于L2点，由几何关系可知，通信范围较小，
不能够更好地为嫦娥六号探测器提供通信支持，故D错误。
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3. （2024·广东揭阳模拟）2024年4月26日，神舟十八号载人飞船与天宫空
间站成功对接。空间站运行在距离地面340～370千米的轨道上，对接
前，神舟十八号与空间站运行在同一轨道的前后位置上。下列关于飞船
和空间站的说法正确的是（　　）
A. 神舟十八号通过加速即可赶上空间站
B. 空间站绕地球运行的速度大于7.9 km/s
C. 飞船和空间站里的航天员不受重力作用
D. 空间站的公转周期小于24 h
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解析： 　发动机加速，则飞船的运行速度变大，飞船受到的万有引力
不足以提供飞船所需向心力，飞船将做离心运动，显然飞船不能追上空
间站，故A错误；7.9 km/s是最大环绕速度，所以空间站的运行速度不
可能大于7.9 km/s，故B错误；飞船和空间站里的航天员处于完全失重
状态，但失重并不是不受重力作用，而是重力提供向心力，故C错误；
空间站运行在距离地面340～370千米的轨道上，根据万有引力提供向心
力得G＝mr，可知，轨道高度低于同步卫星，故周期小于同步卫
星的周期，即小于24 h，故D正确。
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4. （2024·河北石家庄期末）2024年6月4日，携带月球样品的嫦娥六号上
升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道。嫦娥六号完成世界
首次月球背面采样和起飞。图为嫦娥六号着陆月球前部分轨道的简化示
意图，Ⅰ是嫦娥六号的地月转移轨道，Ⅱ、Ⅲ是嫦娥六号绕月球运行的椭
圆轨道，Ⅳ是嫦娥六号绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅱ
上的远月点和近月点，不考虑月球的自转。下列说法正确的是（　　）
A. 嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ需点火加速
B. 在轨道Ⅱ上运行的嫦娥六号经过P点时的速率大于经过
Q点时的速率
C. 嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能小于在轨道Ⅳ上运
行时的机械能
D. 嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的速率小于在Ⅱ上运行时
经过Q点的速率
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解析： 　嫦娥六号从轨道Ⅱ上的Q点变轨至轨道Ⅲ，做近心运动，应让
发动机在Q点减速，故A错误；嫦娥六号在轨道Ⅱ上由P运动到Q的过
程，万有引力做正功，可知，嫦娥六号在轨道Ⅱ上经过P点时的速率小
于经过Q点时的速率，故B错误；嫦娥六号从轨道Ⅱ上变轨到轨道Ⅳ上，
需在Q点减速，机械能减小，故嫦娥六号在轨道Ⅱ上运行时的机械能大
于在轨道Ⅳ上运行时的机械能，故C错误；嫦娥六号在Q点从轨道Ⅱ上经
过近心运动进入轨道Ⅳ上，速度减小，故嫦娥六号在轨道Ⅳ上运行时的
速率小于在Ⅱ上运行时经过Q点的速率，故D正确。
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5. （多选）（2024·甘肃兰州模拟）2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，之后准确进入地月转移轨道，发射任务取得圆满成功。假设质量为m0的中继星处在地月系的“拉格朗日点”（中继星、月球和地球在同一直线上），受到月球与地球的双重万有引力作用，其绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球做匀速圆周运动的角速度相等。已知地球的质量为M，月球的质量为m，月球中心与地球中心之间的距离为r，中继星与地心间的距离为R（R＞r），引力常量为G，中继星与月球间的万有引力远小于月球与地球之间的万有引力。下列说法正确的是（　　）
A. 月球对中继星的万有引力大小为
B. 中继星绕地球转动的角速度大小为
C. 中继星绕地球转动的加速度小于月球绕地球转动的加速度
D. 月球对中继星的万有引力与地球对中继星的万有引力的合力大小为
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解析： 　由题意，可得月球球心与中继星之间的距离为R－r，根据
万有引力定律可得月球对中继星的万有引力大小为F＝G，故A
正确；由于中继星绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球做匀速
圆周运动的角速度相等，由G＝mrω2，可得中继星绕地球转动的角速
度大小为ω＝，故B错误；由于中继星绕地球转动的半径大于月球绕
地球转动的半径，中继星绕地球做匀速圆周运动的角速度与月球绕地球
做匀速圆周运动的角速度相等，根据a＝ω2R，可知，中继星绕地球转动
的加速度大于月球绕地球转动的加速度，故C错误；月球对中继星的万有引力与地球对中继星的万有引力的合力提供中继星做匀速圆周运动所需的向心力，有F合＝m0Rω2＝m0R×＝，故D正确。
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6. （多选）（2024·河南新乡模拟）如图所示，北斗系统主要由离地面高度约为6R（R为地球半径）的地球同步卫星和离地面高度约为3R的中轨道卫星组成，忽略地球自转。下列说法正确的是（　　）
A. 中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为49∶16
B. 中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为36∶9
C. 中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为∶2
D. 中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为7∶4
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解析： 根据万有引力提供向心力有G＝man＝m，所以an＝
，v＝，所以中轨道卫星与同步卫星的向心加速度大小之比为
49∶16，中轨道卫星与同步卫星的线速度大小之比为∶2。故选
A、C。
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7. （2024·甘肃酒泉模拟）若质量为m的“祝融号”火星车悬停在火星表面
上方，受到竖直向上的升力F，已知火星的半径为R，引力常量为G，忽
略火星的自转，则下列说法正确的是（　　）
A. 火星表面的重力加速度大小为
B. 火星的第一宇宙速度大小为
C. 火星的质量为
D. 火星的密度为
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解析： 　根据平衡条件得F＝mg火，解得g火＝，A错误；根据牛顿第
二定律得mg火＝m，解得v＝，B正确；根据黄金代换公式得mg火＝
G，解得M＝，C错误；根据密度公式得M＝ρ·πR3，解得ρ＝
，D错误。
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8. （2024·山东滨州模拟）2024年6月4日完成月球表面无人自主采集样品
后，“嫦娥六号”着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。如图，
“嫦娥六号”着陆器静止在月球水平表面处，其简化成质量为m的主体
和质量不计的四条相同支架腿构成。每条支架腿与竖直方向的夹角均为
θ，且产生弹力的方向沿支架腿。地球表面重力加速度为g，月球表面的
重力加速度为地球表面重力加速度的，下列说法正确的是（　　）
A. 每条支架腿对月球表面压力的方向均沿支架腿向下
B. 每条支架腿受到月球表面的作用力大小
C. 四条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿
水平方向分力为
D. “嫦娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小
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解析： 　每条支架腿对月球表面压力的方向均竖直向下，水平方向存
在摩擦力，着陆器对月球的压力与摩擦力的合力方向沿支架腿向下，故
A错误；每条支架腿受到月球表面的作用力在竖直方向的分量大小，
而每条支架腿受到月球表面的作用力大小应为F＝，故B错误；四
条支架腿对主体水平方向的合力为零，每条支架腿水平方向分力为F水平
＝Fsin θ＝sin θ＝，故C错误；根据静止时受力平衡，“嫦
娥六号”着陆器受到月球表面的作用力大小就等于其在月球上的重力大
小，故D正确。
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9. （2024·甘肃庆阳模拟）我国航天人发扬“两弹一星”精神砥砺前行，
从“东方红一号”到“北斗”不断创造奇迹，如图是赤道上的物体A与
两颗卫星B、C（其中C为同步卫星，与地面保持相对静止），已知，地
球的半径为R，物体A的重力加速度为g，万有引力常量为G，则（　　）
A. 若考虑地球自转，地球的质量略大于
B. C有可能从常州上方飞过
C. 物体A、卫星B、C的速度大小关系是vA＞vB＞vC
D. 卫星B、C在地面的发射速度均应大于第二宇宙速度
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解析： 　若考虑地球自转，对赤道上物体，由合力提供向心力得G
－mg＝ma，化简得M＝可知，地球的质量略大于，故A正
确；C是同步卫星，在赤道上空，不可能从常州上方飞过，故B错误；
根据v＝可知，半径大的速度小，则vB＞vC。而A、C周期相同，根
据v＝r可知，C的半径大，则速度大。因此物体A、卫星B、C的速度
大小关系是vA＜vC＜vB，故C错误；卫星B、C在地面的发射速度均应大
于第一宇宙速度，故D错误。
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10. （2024·吉林长春模拟）2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的
长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟十八号
进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知神舟十八号绕地球做匀速圆
周运动的半径为r，地球的半径为R，地球表面的重力加速度大小为g，
引力常量为G，不计地球的自转，求：
（1）地球的质量M；
答案： 　
解析： 对地球表面上的物体，设其质量为m0，则
G＝m0g
解得M＝。
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（2）神舟十八号绕地球运行的周期T。
答案：
解析：神舟十八号在轨运行时，有G＝mr
解得T＝。
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