情境2 航天工程类情境
1.（2025·陕西渭南三模）近年来，我国航天事业取得了显著的成就和发展，如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道，该停泊轨道可看作是椭圆轨道，a、b、c、d是该轨道上的四个点，其中d点为近火点，b点为远火点，则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是（ ）
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
2.〔多选〕（2025·河北秦皇岛二模）2025年4月24日，神舟二十号载人飞船成功发射，神舟二十号与神舟十九号航天员齐聚“天宫”，完成中国航天史上第6次“太空会师”。如果“神舟二十号”飞船升空后先进入停泊轨道（即近地圆形轨道），之后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与天和核心舱对接，如图所示。已知中国空间站轨道为圆形轨道，距地面高度为h，飞船在停泊轨道运行的周期为T，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A.从停泊轨道进入转移轨道在P点需要减速
B.天和核心舱的向心加速度大小为g
C.可估得地球密度为
D.飞船从P点运行到Q点需要的时间为T
3.（2025·河南商丘高三下期末）2025年1月16日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。如图所示，已知地球到太阳的距离为1个天文单位，火星到太阳的距离约为1.5个天文单位，假设地球和火星都绕太阳同向做匀速圆周运动，取＝1.84，则下一次“火星冲日”大约出现在（ ）
A.2026年1月
B.2026年11月
C.2027年3月
D.2027年11月
4.（2025·江苏南京二模）中国空间站在距地面高度约400 km的轨道上做匀速圆周运动，该轨道远在距地面100 km的卡门线（外太空与地球大气层的分界线）之上，但轨道处依然存在相对地心静止的稀薄气体，气体与空间站前端相碰后瞬间可视为二者共速。空间站安装有发动机，能够实时修正轨道。已知中国空间站离地面高度为h，地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，将空间站视为如图所示的圆柱体，其运行方向上的横截面积为S，稀薄气体密度为ρ，不考虑其他因素对空间站的影响，则（ ）
A.考虑到气体阻力，若空间站没有进行轨道修正，其高度降低，动能减小
B.空间站的速度大小为
C.气体对空间站前端作用力大小为
D.空间站发动机的功率为ρS
5.（2025·河南新乡三模）2024年10月30日11时，“神舟十九号”飞船与空间站成功对接。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，飞船变轨前稳定运行在圆轨道1，空间站运行在圆轨道3，椭圆轨道2为飞船的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于“神舟十九号”飞船，下列说法正确的是（ ）
A.飞船的发射速度小于空间站的在轨运行速度
B.飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火减速
C.飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，需要发动机一直做功
D.飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力对飞船一直做负功
6.（2025·广东肇庆二模）2024年3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二号中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场发射升空，鹊桥二号踏上奔月征途，它将为地球和月球架起通信的天桥。其运动轨迹如图所示，已知远月点B与月球中心的距离约为近月点C与月球中心距离的9倍，地球半径约是月球半径的k倍，地球质量约是月球质量的p倍。下列说法正确的是（ ）
A.鹊桥二号在B点由地月转移轨道进入环月轨道时必须加速
B.鹊桥二号在C、B两点受到的月球引力大小之比约为9∶1
C.地球第一宇宙速度与月球第一宇宙速度的比值约为
D.地球表面的重力加速度与月球表面重力加速度的比值约为
7.（2025·吉林长春模拟）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟二十号进入预定轨道，发射取得圆满成功。已知神舟二十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；
（2）神舟二十号绕地球运行的周期T。
情境2 航天工程类情境
1.D 根据开普勒第二定律可知，当卫星经过近火点d时速度最大，动能最大，故选D。
2.BC 飞船需要通过加速从停泊轨道进入转移轨道，A错误；设天和核心舱的向心加速度大小为a，地球表面质量为m0的物体受的重力等于万有引力，即G＝m0g，由G＝ma，联立解得a＝g，B正确；飞船在停泊轨道运行的周期为T，根据万有引力提供向心力有G＝mR，解得M＝，则地球的密度为ρ＝，解得ρ＝，C正确；设飞船在转移轨道运行的周期为T2，由开普勒第三定律有＝，整理可得T2＝T，故飞船在转移轨道上从P点飞到Q点所需的时间为TPQ＝T2＝，D错误。
3.C 设地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为r0，根据开普勒第三定律得＝，解得T火≈1.84T地＝1.84年，设经过时间t出现下一次“火星冲日”，则有t＝2π，解得t≈2.19年≈2年2个月，所以下一次“火星冲日”大约会出现在2027年3月，故选C。
4.C 考虑到气体阻力，若空间站没有进行轨道修正，气体与空间站前端碰后瞬间可视为二者共速，可看作完全非弹性碰撞，故会损失机械能，其高度降低，又根据牛顿第二定律得G＝m，故h减小时，v增大，则动能增大，故A错误；根据牛顿第二定律得G＝m，又地球表面G＝mg，联立解得v＝，故B错误；设极短的时间Δt内与空间站前端碰撞的稀薄气体质量为Δm＝ρSvΔt，碰撞瞬间，根据动量守恒定律，有mv＝（m＋Δm）v1，由于Δm m，故v1＝v，对稀薄气体Δm，根据动量定理F·Δt＝Δm·v1，联立解得空间站前端对稀薄气体的作用力大小F＝，根据牛顿第三定律知气体对空间站前端作用力大小为，故C正确；空间站发动机的功率为P＝Fv＝·＝ρS，故D错误。
5.D 因第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度，则飞船的发射速度大于第一宇宙速度，而空间站在轨运行速度小于第一宇宙速度，则飞船的发射速度大于空间站的在轨运行速度，A错误；飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火加速做离心运动，B错误；飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，不需要发动机做功，机械能保持不变，C错误；从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力一直做负功，D正确。
6.C 鹊桥二号在地月转移轨道时必须减速，做近心运动，轨道半径才能减小，才能顺利进入环月轨道，A错误；鹊桥二号在C点时，根据牛顿第二定律有G＝maC，同理在B点时，有G＝maB，代入题中数据联立解得aC∶aB＝81∶1，B错误；在星球表面有＝m，解得v＝，可解得地球的第一宇宙速度与月球第一宇宙速度的比值约为，C正确；在星球表面有＝mg星，解得g星＝，可得地球表面的重力加速度与月球表面重力加速度的比值约为，D错误。
7.（1） （2）
解析：（1）对地球表面上的物体，设其质量为m0，则
G＝m0g
解得M＝。
（2）神舟二十号在轨运行时，有G＝mr
解得T＝。
3 / 3情境2 航天工程类情境
情境类型 考情统计 分析预测
空间站 2025·山东卷T6，轨道舱与返回舱组合体；2025·北京卷T11，模拟失重环境的实验舱；2025·海南卷T4，载人飞船与空间站自主交会对接；2024·甘肃卷T3、2024·北京卷T22，“天宫”空间站；2024·山东卷T13，“天宫课堂” 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2026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
航天科技 2025·安徽卷T9，国际首个基于DRO（远距离逆行轨道）的地月空间三星星座；2025·陕晋宁青卷T2，“天问三号”火星探测系统；2025·湖南卷T4，“天问二号”探测器；2025·北京卷T7，嫦娥六号探测器；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”
【例1】 （2025·山东高考6题）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.
尝试解答
【例2】 （2025·湖南高考4题）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
尝试解答
情境2 航天工程类情境
真题体现
【例1】 C 由＝m，得v＝，组合体分开过程满足动量守恒定律，则（m轨＋m返）v＝m轨v轨＋m返v返，因v返＝2，m轨＝5m返，解得v轨＝，故C正确。
【例2】 A 卫星在→R＝h，M＝
对比题干信息可知，a＝T1，b＝T0，c＝T1，A正确，B、C、D错误。
1 / 1(共26张PPT)
情境2 航天工程类情境
情境类型 考情统计
空间站 2025·山东卷T6，轨道舱与返回舱组合体；2025·北京卷T11，模拟失重环境的实验舱；2025·海南卷T4，载人飞船与空间站自主交会对接；2024·甘肃卷T3、2024·北京卷T22，“天宫”空间站；2024·山东卷T13，“天宫课堂”
情境类型 考情统计
航天 科技 2025·安徽卷T9，国际首个基于DRO（远距离逆行轨道）的地月空间三星星座；2025·陕晋宁青卷T2，“天问三号”火星探测系统；2025·湖南卷T4，“天问二号”探测器；2025·北京卷T7，嫦娥六号探测器；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”
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2026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】 （2025·山东高考6题）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（ ）
C
解析：由＝m，得v＝，组合体分开过程满足动量守恒定律，则
（m轨＋m返）v＝m轨v轨＋m返v返，因v返＝2，m轨＝5m返，解得v轨＝
，故C正确。
【例2】 （2025·湖南高考4题）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
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
解析：卫星在→R＝h，M
＝对比题干信息可知，a＝T1，b＝T0，c＝T1，A正确，B、C、D错误。
热点情境专项练
1. （2025·陕西渭南三模）近年来，我国航天事业取得了显著的成就和发
展，如载人航天工程、月球探测、火星探测等。如图是火星探测任务中天
问一号探测器实施近火制动中的停泊轨道，该停泊轨道可看作是椭圆轨
道，a、b、c、d是该轨道上的四个点，其中d点为近火点，b点为远火点，
则天问一号在经过这四个位置中动能最大的是（ ）
A. a点 B. b点
C. c点 D. d点
解析： 根据开普勒第二定律可知，当卫星经过近火点d时速度最大，动
能最大，故选D。
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√
2. 〔多选〕（2025·河北秦皇岛二模）2025年4月24日，神舟二十号载人飞
船成功发射，神舟二十号与神舟十九号航天员齐聚“天宫”，完成中国航
天史上第6次“太空会师”。如果“神舟二十号”飞船升空后先进入停泊
轨道（即近地圆形轨道），之后进入转移轨道，最后在中国空间站轨道与
天和核心舱对接，如图所示。已知中国空间站轨道为圆形轨道，距地面高
度为h，飞船在停泊轨道运行的周期为T，地球半径为R，地球表面重力加
速度为g，引力常量为G，则下列说法正确的是（ ）
A. 从停泊轨道进入转移轨道在P点需要减速
√
√
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解析： 飞船需要通过加速从停泊轨道进入转移轨道，A错误；设天和
核心舱的向心加速度大小为a，地球表面质量为m0的物体受的重力等于万
有引力，即G＝m0g，由G＝ma，联立解得a＝g，B正
确；飞船在停泊轨道运行的周期为T，根据万有引力提供向心力有G＝
mR，解得M＝，则地球的密度为ρ＝，解得ρ＝，C正确；
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设飞船在转移轨道运行的周期为T2，由开普勒第三定律有＝，整
理可得T2＝T，故飞船在转移轨道上从P点飞到Q点所需的时间
为TPQ＝T2＝，D错误。
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3. （2025·河南商丘高三下期末）2025年1月16日，地球恰好运行到火星和
太阳之间，且三者排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。如图所
示，已知地球到太阳的距离为1个天文单位，火星到太阳的距离约为1.5个
天文单位，假设地球和火星都绕太阳同向做匀速圆周运动，取＝
1.84，则下一次“火星冲日”大约出现在（ ）
A. 2026年1月 B. 2026年11月
C. 2027年3月 D. 2027年11月
√
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解析： 设地球绕太阳做圆周运动的轨道半径为r0，根据开普勒第三定律
得＝，解得T火≈1.84T地＝1.84年，设经过时间t出现下一次
“火星冲日”，则有t＝2π，解得t≈2.19年≈2年2个月，所以下
一次“火星冲日”大约会出现在2027年3月，故选C。
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4. （2025·江苏南京二模）中国空间站在距地面高度约400 km的轨道上做
匀速圆周运动，该轨道远在距地面100 km的卡门线（外太空与地球大气层
的分界线）之上，但轨道处依然存在相对地心静止的稀薄气体，气体与空
间站前端相碰后瞬间可视为二者共速。空间站安装有发动机，能够实时修
正轨道。已知中国空间站离地面高度为h，地球半径为R，地球表面的重力
加速度为g，将空间站视为如图所示的圆柱体，其运行方向上的横截面积
为S，稀薄气体密度为ρ，不考虑其他因素对空间站的影响，则（ ）
A. 考虑到气体阻力，若空间站没有进行轨道修正，其高度降低，动能减小
√
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解析： 考虑到气体阻力，若空间站没有进行轨道修正，气体与空间站
前端碰后瞬间可视为二者共速，可看作完全非弹性碰撞，故会损失机械
能，其高度降低，又根据牛顿第二定律得G＝m，故h减小
时，v增大，则动能增大，故A错误；根据牛顿第二定律得G＝
m，又地球表面G＝mg，联立解得v＝，故B错误；
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设极短的时间Δt内与空间站前端碰撞的稀薄气体质量为Δm＝ρSvΔt，碰撞
瞬间，根据动量守恒定律，有mv＝（m＋Δm）v1，由于Δm m，故v1＝v，
对稀薄气体Δm，根据动量定理F·Δt＝Δm·v1，联立解得空间站前端对稀薄
气体的作用力大小F＝，根据牛顿第三定律知气体对空间站前端作用
力大小为，故C正确；空间站发动机的功率为P＝Fv＝·＝
ρS，故D错误。
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5. （2025·河南新乡三模）2024年10月30日11时，“神舟十九号”飞船与
空间站成功对接。飞船和空间站的变轨对接可简化为如图所示的过程，飞
船变轨前稳定运行在圆轨道1，空间站运行在圆轨道3，椭圆轨道2为飞船
的转移轨道。轨道1和2、2和3分别相切于P、Q两点。关于“神舟十九号”
飞船，下列说法正确的是（ ）
A. 飞船的发射速度小于空间站的在轨运行速度
B. 飞船从轨道2变轨到轨道3需要在Q点点火减速
C. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，需要发动机一直做功
D. 飞船从P点沿椭圆轨道运动到Q点，地球引力对飞船一直做负功
√
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解析： 因第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度，则飞船
的发射速度大于第一宇宙速度，而空间站在轨运行速度小于第一宇宙速
度，则飞船的发射速度大于空间站的在轨运行速度，A错误；飞船从轨道2
变轨到轨道3需要在Q点点火加速做离心运动，B错误；飞船从P点沿椭圆
轨道运动到Q点，不需要发动机做功，机械能保持不变，C错误；从P点沿
椭圆轨道运动到Q点，地球引力一直做负功，D正确。
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6. （2025·广东肇庆二模）2024年3月20日8时31分，探月工程四期鹊桥二
号中继星由长征八号遥三运载火箭在文昌航天发射场发射升空，鹊桥二号
踏上奔月征途，它将为地球和月球架起通信的天桥。其运动轨迹如图所
示，已知远月点B与月球中心的距离约为近月点C与月球中心距离的9倍，
地球半径约是月球半径的k倍，地球质量约是月球质量的p倍。下列说法正
确的是（ ）
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A. 鹊桥二号在B点由地月转移轨道进入环月轨道时必须加速
B. 鹊桥二号在C、B两点受到的月球引力大小之比约为9∶1
√
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解析： 鹊桥二号在地月转移轨道时必须减速，做近心运动，轨道半径
才能减小，才能顺利进入环月轨道，A错误；鹊桥二号在C点时，根据牛顿
第二定律有G＝maC，同理在B点时，有G＝maB，代入题中数据联立
解得aC∶aB＝81∶1，B错误；在星球表面有＝m，解得v＝，可
解得地球的第一宇宙速度与月球第一宇宙速度的比值约为，C正确；在
星球表面有＝mg星，解得g星＝，可得地球表面的重力加速度与月球
表面重力加速度的比值约为，D错误。
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7. （2025·吉林长春模拟）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长
征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，神舟二十号进入
预定轨道，发射取得圆满成功。已知神舟二十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）神舟二十号绕地球运行的周期T。
答案：
解析：神舟二十号在轨运行时，有G＝mr
解得T＝。
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演示完毕 感谢观看
