考点七关于（万有引力与宇宙航行）训练-2026届高考物理二轮复习（含解析）

考点七关于（万有引力与宇宙航行）训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于物理学的历史，以下说法正确的是（　　）
A．牛顿总结出了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量G
B．亚里士多德的观点是力不能维持物体的运动，而是改变物体运动的原因
C．开普勒通过连续20余年的天文观测，记录了大量的资料，并总结得出了行星运动三大定律
D．开普勒研究发现，在相同时间内，金星与太阳连线和火星与太阳连线在各自轨道上扫过的面积相等
2．下列说法正确的是（ ）
A．我们观察近处的飞鸟和远处的飞机时，总会觉得鸟比飞机飞得快，这是因为鸟相对眼睛的线速度比较大
B．小鸟站在高压电线上不会触电主要是因为小鸟的电阻很大
C．牛顿通过扭秤实验，测定出了万有引力常量
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像
3．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，假如卫星的线速度减小到原来的，卫星仍然做匀速圆周运动，则
A．卫星的向心加速度减小到原来的
B．卫星的周期增大到原来的8倍
C．卫星的角速度减小到原来的
D．卫星的周期增大到原来的2倍
4．潘多拉是电影《阿凡达》虚构的一个天体，其属于阿尔法半人马星系，即阿尔法半人马星系号行星，大小与地球相差无几半径与地球半径近似相等，若把电影中的虚构视为真实的，地球人登上该星球后发现：自己在该星球上体重只有在地球上体重的n倍（），由此可以判断（　　）
A．潘多拉星球上的重力加速度是地球表面重力加速度的倍
B．潘多拉星球上的质量是地球质量的倍
C．若在潘多拉星球上发射卫星，最小发射速度是地球第一宇宙速度的n倍
D．若在潘多拉星球上发射卫星，第二宇宙速度是
5．2025年10月6日，国家航天局和国家原子能机构联合发布了嫦娥六号月球背面样品研究最新成果。如图所示，嫦娥六号绕月运行时，近月点M与远月点N距月球中心的距离之比约为。假设嫦娥六号只受到来自月球的万有引力，则嫦娥六号（　　）
A．轨道半长轴的三次方与公转周期平方的比值与自身质量有关
B．通过M点与N点时加速度大小之比约为
C．通过路径PNQ所用时间小于通过路径QMP所用时间
D．通过M点与N点时线速度大小之比约为
6．2020年11月24日，我国在文昌航天发射场用“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，并开启中国首次地外天体采样返回之旅．若“嫦娥五号”探测器绕月球做匀速圆周运动时，单位时间内与月球中心的连线扫过的面积为，已知月球的质量为，引力常量为，则“嫦娥五号”探测器绕月球运动的线速度大小为（　　）
A． B． C． D．
7．我国将在2024年前后发射鹊桥二号中继卫星和嫦娥六号探测器，实现月背采样返回。嫦娥六号探测器近月运行时可视为匀速圆周运动，假设其近月环绕的周期为T。已知引力常量为G，嫦娥六号的质量为m。根据以上信息可求出（ ）
A．月球的质量 B．月球的平均密度
C．月球表面的重力加速度 D．嫦娥六号绕月运行的动能
8．2024年10月30日11时，神舟十九号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱的前向端口。设两飞船对接前分别在同一平面内的两圆形轨道1、2上绕O沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图所示。图中A、B分别是轨道1、2上的两点，且O、A、B三点在同一直线上，轨道2的半径大于轨道1的半径。则（　　）
A．轨道2上飞船的周期大于轨道1上飞船的周期
B．轨道2上飞船的加速度大于轨道1上飞船的加速度
C．轨道2上飞船的角速度大于轨道1上飞船的角速度
D．为了完成对接，当轨道2上的飞船运动到B点时，轨道1上的飞船此时必在A点且立即加速
二、多选题
9．“超级地球”是指围绕恒星公转的类地行星，科学家发现有两颗未知质量的不同“超级地球”环绕同一颗恒星公转，周期分别为和，根据上述信息可以计算两颗“超级地球”的（ ）
A．角速度之比 B．向心加速度之比
C．质量之比 D．所受引力之比
10．2025年9月9日，我国在西昌卫星发射中心，成功将遥感四十五号卫星发射升空。如图为卫星发射过程的示意图，首先将卫星发射到低空圆轨道I，然后在 P 点实施变轨进入椭圆轨道Ⅱ，轨道Ⅱ与预定圆轨道Ⅲ相切于Q点，在Q点再次变轨进入预设圆轨道III，下列说法正确的是（　　）
A．卫星在轨道Ⅰ的机械能大于在轨道Ⅲ的机械能
B．卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道Ⅱ的运行周期
C．卫星在轨道Ⅱ经过P 点的速度大于在轨道Ⅰ的速度
D．卫星在轨道Ⅱ经过Q点的速度大于在轨道Ⅲ的速度
三、实验题
11．某同学被中国空间站“天宫课堂”展示的奇妙现象深深吸引，联想到平时做过或思考过的实验，他提出了一组问题并邀你作答：
（1）在围绕地球做匀速圆周运动的空间站内，下列力学实验中，不能够顺利完成的是________和________。（填正确答案标号）
A． B．
C． D．
（2）不能够顺利完成的原因主要是________，其结果是________（至少回答对一个实验造成的结果）。
12．假设我国宇航员乘坐飞船登上月球，如图所示是宇航员在月球表面水平抛出小球的闪光照片的一部分已知照片上方格的实际边长为a，闪光周期为T，据此分析：
（1）图中A点___________（“是”或“不是”）平抛运动抛出点
（2）小球平抛的初速度为___________；
（3）月球上的重力加速度为___________；
（4）嫦娥五号上升器月面点火，顺利将携带月壤的上升器送入到预定环月轨道，成功实现我国首次地外天体起飞。已知月球半径为R，结合实验结果估算返回时上升器的最小发射速度___________。
四、解答题
13．某卫星绕地球做匀速圆周运动。已知引力常量为G，地球的半径为R，地球球心和卫星的距离为r，地球表面的重力加速度为g。求：
（1）地球的质量。
（2）卫星绕地球做圆周运动的速度。
14．如图所示，地球和某行星在同一轨道平面内沿逆时针方向绕太阳做匀速圆周运动。地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角（简称视角），当行星处于最大视角处时，是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期。若某时刻行星恰好处于最佳观察期，且其位置超前于地球，经观测发现该行星下一次处于最佳观察期至少需经历的时间为t。已知该行星的最大视角为，则：
（1）该行星绕太阳的运转周期T与地球绕太阳的运转周期T0的比值；
（2）该行星的运转周期T。
试卷第1页，共3页
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《考点七关于（万有引力与宇宙航行）训练-2026届高考物理二轮复习》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D B D D A B A AB BC
1．A
【详解】A．牛顿总结出了万有引力定律，卡文迪什测出了万有引力常量G，A正确；
B．伽利略的观点是力不能维持物体的运动，而是改变物体运动的原因，B错误；
C．开普勒对第谷观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律，C错误；
D．开普勒第二定律是对同一行星而言，它与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等，金星和火星绕太阳的轨道不同， 相等时间内扫过的面积不等，D错误。
故选A。
2．D
【详解】A．我们观察近处的飞鸟和远处的飞机时，总会觉得鸟比飞机飞得快，这是因为鸟相对眼睛的角速度比较大。故A错误；
B．小鸟站在高压电线上不会触电主要是因为小鸟的两脚之间电势相等，没有电流通过。
故B错误；
C．卡文迪什通过扭秤实验，测定出了万有引力常量。故C错误；
D．法拉第不仅提出了场的概念，而且直观地描绘了场的清晰图像。故D正确。
故选D。
3．B
【详解】卫星绕地做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，得： ，得 ，，，；由可得，当卫星的线速度减小到原来的时，轨道半径增大为原来的4倍．由，得知，向心加速度减小到原来的．由，得知，卫星的周期增大到原来的8倍．由得知，卫星的角速度减小到原来的故ACD错误，B正确．故选B.
【点睛】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一思路，知道线速度、角速度、周期、加速度与轨道半径的关系，要能熟练运用比例法．
4．D
【详解】根据万有引力等于重力，列出等式：，得，其中M是地球的质量，r应该是物体在某位置到球心的距离。根据根据密度与质量关系得：，星球的半径跟地球半径相近，，由人的重力是在地球上的n倍可知，星球的表面重力加速度是地球表面重力加速度的n倍，所以星球的密度也是地球的n倍，星球质量是地球质量的n倍，故AB错误；
C.在星球上最小发射卫星速度即为该星球的第一宇宙速度，而第一宇宙速度是，所以星球的第一宇宙速度是地球的倍，故C错误；
D.由第二宇宙速度，知在潘多拉星球上发射卫星，第二宇宙速度是，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．根据开普勒第三定律，轨道半长轴的三次方与公转周期的平方之比仅与中心天体（月球）的质量有关，与环绕天体（嫦娥六号）的质量无关，故A错误；
B．根据
解得
可知加速度与距离的平方成反比，因为近月点M与远月点N距月球中心的距离之比约为1∶5，则通过M点与N点时加速度大小之比约为25∶1，故B错误；
C．根据开普勒第二定律，卫星在远月N点速度慢，在近月M点速度快。路径PNQ位于远月点附近，速度较慢；路径QMP位于近月点附近，速度较快。因此，通过PNQ的时间比通过QMP的时间长，故C错误；
D．根据开普勒第二定律（面积速度恒定），有
解得，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】由于“嫦娥五号”探测器绕月做匀速圆周运动，万有引力提供向心力
又“嫦娥五号”探测器单位时间内与月球中心的连线扫过的面积为S
由以上两式可得
故选A。
7．B
【详解】A．设月球的质量为，半径为，则嫦娥六号近月轨道半径也等于，根据万有引力充当向心力有
可得
由于不知道月球的半径，因此无法求得月球的质量，故A错误；
B．月球的体积
则月球的平均密度
联立解得
则可知能够计算出月球的平均密度，故B正确；
C．物体在月球表面做圆周运动，由万有引力等于重力，即
可得
由于不知道月球半径因此无法求得月球表面的重力加速度，故C错误；
D．根据万有引力充当向心力有
可得
由于不知道月球半径因此无法求得嫦娥六号近月运行时的速度大小，因此也就无法求得嫦娥六号近月绕行时的动能，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】A．根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越大，周期越大，所以轨道2上飞船的周期大于轨道1上飞船的周期，A正确；
B．根据牛顿第二定律得
解得a=
轨道半径越大，向心加速度越小，所以轨道2上飞船的加速度小于轨道1上飞船的加速度，B错误；
C．根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越大，角速度越小，所以轨道2上飞船的角速度小于轨道1上飞船的角速度，C错误；
D．为了完成对接，当轨道2上的飞船②运动到B点时，轨道1上的飞船①不能在②的正下方的A点加速，应该在飞船②的后下方加速。
根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越小，线速度越大。所以飞船①比飞船②快；飞船①加速变轨后做离心运动，飞船①的速度更快，所以飞船①应该在飞船②的后下方加速。D错误。
故选A。
9．AB
【详解】A．根据可得
所以可以计算角速度之比，故A正确；
B．根据开普勒第三定律可得
由可得
所以能求向心加速度之比，故B正确；
C．设“超级地球”的质量为m，恒星质量为M，轨道半径为r，根据万有引力提供向心力有
可得
“超级地球”的质量同时出现在等号两边被约掉，故无法求“超级地球”的质量之比，故C错误；
D．根据万有引力定律，因为无法知道两颗“超级地球”的质量比，所以无法求引力之比，故D错误。
故选AB。
10．BC
【详解】A．卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，再变轨到轨道Ⅲ，每次变轨都需要点火加速，发动机对卫星做正功，卫星的机械能增加，所以卫星在轨道Ⅰ的机械能小于在轨道Ⅲ的机械能，故A错误；
B．根据开普勒第三定律
因轨道Ⅰ的半径小于轨道Ⅱ的半长轴，所以卫星在轨道Ⅰ的运行周期小于在轨道 Ⅱ 的运行周期，故B正确；
C．卫星在P点从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，需要点火加速，使卫星做离心运动，所以卫星在轨道 Ⅱ经过P点的速度大于在轨道Ⅰ的速度，故C正确；
D．卫星在Q点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅲ，需要点火加速，使卫星做离心运动，所以卫星在轨道Ⅱ经过Q点的速度小于在轨道Ⅲ的速度，故D错误。
故选BC。
11． B C 空间站内的物体处于完全失重状态，或万有引力（重力）全部用来提供向心力 ①B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态。②C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
【详解】（1）[1][2]在空间站内处于完全失重状态，与重力有关的现象会消失，但仍可以用弹簧测力计进行探究力的合成的实验；验证动量守恒的实验也可以进行。但是探究加速度与力的关系实验由于完全失重，砝码对绳拉力为零，无法进行，平抛运动实验也无法进行。不能顺利完成的是B和C。
（2）[3][4]根据以上分析可知，不能完成的原因是空间站内的物体处于完全失重状态，或万有引力（重力）全部用来提供向心力；结果是B实验中的砝码无法牵引小车做匀加速直线运动，或细绳对小车无作用力，或小车始终保持原来的运动状态。C实验中，锤子敲击弹簧片后，左端小球仍然静止，右端小球将做匀速运动
12． 是
【详解】（1）[1]由图可知相邻两点间竖直方向的位移之比
因此图中A点是平抛运动抛出点。
（2）[2]由图可知水平方向有
解得
（3）[3]由图可知水平方向有
解得
（4）[4]设上升器的最小发射速度为v，有
可得返回时上升器的最小发射速度
13．（1）；（2）
【详解】（1）在地球表面，设物体的质量为，根据
可得地球的质量
（2）设卫星的质量为，根据万有引力提供向心力
可得卫星绕地球做圆周运动的速度
14．（1）；（2）
【详解】（1）设行星绕太阳的运转的轨道半径为r，地球绕太阳的运转的轨道半径为R，因为行星的最大视角为，则
①
对行星
②
对地球
③
（或由开普勒第三定律得：同样正确）
由①②③得
④
（2）设此过程中行星转过的角度为，地球转过角度为，则
⑤
⑥
刚开始地球位置超前于地球，由几何关系可得：
⑦
由⑤⑥⑦得
⑧
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