2025年高考物理一模试题分类汇编：万有引力与航天（解析版）

专题05万有引力与航天

开普勒第一定律（轨i懿律）

开普勒第二定律（面隈律）

开普勒第三定律（周期定律）

万有引力的计算

万有引力

计算中心天体的质量

与航天

计算中心天体的密度

参数对比

对接与变轨

双星多星模型

，行星的运动

1.（2025•宁夏银川•一模）2025年2月20日，中国航天科技研制的实践25号卫星在距离地

面3.6万千米的同步轨道，成功实现了人类历史上首次太空加油。这次为服役多年的北斗2

号卫星注入了142kg的燃料，提升了其轨道维持能力达300%,瞬间让它焕发活力。图中

P、Q分别是“实践25号”和“北斗2号卫星”对接前各自在预定轨道运行的情景，下列说法

正确的是（）

”....、、、、

:

i；M1

---

A.在预定轨道运行时，尸的周期小于。的周期

B.在预定轨道运行时，尸的速率小于0的速率

C.为了实现对接，尸应减速

D.为了实现对接，尸应加速

【答案】AD

【详解】A.根据开普勒第三定律可得二=左

T2

因尸的轨道半径小，所以周期也小，即在预定轨道运行时，尸的周期小于。的周期，故A

正确；

B.由万有引力提供向心力有阴”=加士

rr

GM

解得v=

r

所以在预定轨道运行时，尸的速率大于。的速率，故B错误；

CD.根据变轨原理可知，为了实现对接，尸应加速做离心运动，故C错误,D正确。

故选AD。

2.（2025•宁夏银川•一模）某行星的卫星A、B绕以其为焦点的椭圆轨道运行，作用于A、B

的引力随时间的变化如图所示，其中右="1，行星到卫星A、B轨道上点的距离分别记为

上，假设A与B只受到行星的引力，下列叙述正确的是（）

A.B与A的绕行周期之比为2:1

B.么的最大值与人的最小值之比为4：1

C.'的最大值与5的最小值之比为3：1

D.卫星A与卫星B的质量之比为8：9

【答案】C

【详解】A.由题图可知，A、B的周期分别为7；=小TB=2t2

由题知t2=A/2/J

联立可得芥=20

1A

故A错误;

BCD.由图可知，当A卫星离行星的距离^最小时，卫星A受到的万有引力最大

GMm

8F=

GMm

当〃最大时，卫星A受到的万有引力最小2/=

r2

Amax

联立可得&L=;

以min1

八「GMm'

由图可知，当◎最小时，卫星B受到的万有引力最大9尸=「一

%min

f

「GMm

当◎最大时，卫星B受到的万有引力最小厂=二一

’Bmax

联立可得加映3

"minT

Vmin+Vmax

结合前面分析,根据开普勒第三定律的变形可得2

Qmin+么max

2J

联立可得主皿3

么max4

八厂GMm'0「GMm

由题图可知，B受力最大时9尸==一,2F=

^Bmin

\2

m2

两式相除可得、=—x么max

m9上min)

联立可得々=32

m8?

故C正确，BD错误。

故选C。

3.（2025•广东广州•一模）如图，一飞行器沿椭圆轨道I运行，地球位于椭圆轨道I的其中一

个焦点。上。飞行器在某位置尸瞬间喷射一定量气体后，沿圆轨道n运行。已知轨道।的

半长轴大于轨道II的半径，则飞行器（）

A.在轨道I上从尸点到初点，机械能增大

B.在轨道E上的周期大于在轨道I上的周期

C.在轨道E上的速度大于在轨道I上经过〃点的速度

D.在轨道n上的加速度小于在轨道।上经过P点的加速度

【答案】C

【详解】A.在轨道I上从尸点到拉点，只有万有引力做负功，飞行器的机械能不变，故A

错误；

B.根据题意可知，轨道।的半长轴大于轨道n的半径，根据开普勒第三定律可知，在轨道

n上的周期小于在轨道।上的周期，故B错误；

C.以为焦点。圆心做一个与轨道I远地点/相切的圆，将该圆看为轨道山，轨道HI相对

于轨道I是高轨道，由轨道I变轨到轨道in需要在河点向后喷气加速，即在轨道山上的速

度大于在轨道।上经过河点的速度，根据6号=加工

rr

解得y=

由于轨道HI的半径大于轨道n的半径，则轨道n的速度大于轨道田的速度，可知，在轨道n

上的速度大于在轨道।上经过河点的速度，故c正确；

Mm

D.根据牛顿第二定律有5

可知，在轨道E上的加速度等于在轨道I上经过尸点的加速度，故D错误。

故选C。

4.（2025•天津•一模）我国发射的天问一号探测器经霍曼转移轨道到达火星附近后被火星捕获,

经过系列变轨后逐渐靠近火星，如图所示，I轨道和n轨道为其中的两个轨道。图中阴影

部分为探测器与火星的连线在相等时间内扫过的面积，下列说法正确的是（）

A.两阴影部分的面积相等

B.探测器在n轨道上通过尸点时的加速度小于在I轨道上通过尸点时的加速度

c.探测器在n轨道上通过尸点时的速度小于在I轨道上通过尸点时的速度

D.探测器在I轨道运行的周期小于在n轨道运行的周期

【答案】c

【详解】A.根据开普勒第二定律可知，卫星绕同一中心天体运动时，在同一轨道上相等时

间内，卫星与中心天体连线扫过的面积相等，图中两个阴影部分是不同轨道上连线扫过的

面积，则两阴影部分的面积不相等，故A错误；

Mm

B.根据牛顿第二定律有=

可知，探测器在n轨道上通过尸点时的加速度等于在I轨道上通过尸点时的加速度，故B

错误；

c.n轨道相对于I轨道是低轨道，由低轨道变轨到高轨道需要再切点位置加速，可知，探

测器在n轨道上通过p点时的速度小于在I轨道上通过P点时的速度，故c正确；

D.探测器在I轨道运行的半长轴大于在n轨道运行的半长轴，根据开普勒第三定律可知,

探测器在I轨道运行的周期大于在n轨道运行的周期，故D错误。

故选c。

5.（2025•辽宁•一模）北斗三号卫星导航系统由24颗中圆地球轨道卫星（MEO）、3颗地球

静止同步轨道卫星（GEO）和3颗倾斜地球同步轨道卫星（IGSO）共30颗卫星组成。如图

所示，倾斜地球同步轨道卫星与中圆地球轨道卫星同平面，中圆地球轨道卫星的周期为同

步卫星周期T的一半。下列关于地球静止同步轨道卫星A、倾斜地球同步轨道卫星B与中

圆地球轨道卫星C的说法正确的是（）

IGSO轨道

A.卫星C的线速度小于卫星B的线速度

B.卫星A和卫星B均相对地球表面静止

C.卫星A与地心连线和卫星C与地心连线在相同时间内扫过相同的面积

D.某时刻B、C两卫星相距最近，则再经^丁，两卫星相距最远

2

【答案】D

【详解】A.根据万有引力提供向心力=

rr

GM

解得v

r

卫星C的轨道半径小于卫星B的轨道半径，所以卫星C的线速度大于卫星B的线速度，故

A错误；

B.卫星A地球静止同步轨道卫星相对地球表面静止，卫星B为倾斜地球同步轨道卫星相对

地球表面是运动的，故B错误；

C.卫星A与卫星C不在同一个轨道上，所以他们与地心连线在相同时间内扫过的面积不相

同，故C错误；

、

D.令经过/时间相距最远，则有-Y-—t=7l

T

解得，=,

故D正确。

故选D。

6.（2025•山东潍坊•一模）2025年1月13日，“微厘空间01组”的10颗卫星在山东海阳附近

海域成功发射升空并顺利进入预定轨道。该组网卫星的轨道离地高度大都在695km~708km

之间，可以近似为圆轨道。已知卫星组中标识符为"2025-007E”的04星的轨道半径为4，

绕地球做圆周运动的周期为4,地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为耳，周期为4,

引力常量为G,则下列说法正确的是（）

A.

12

B.由石、鸟和G能求地球的密度

R3T2

C.地球质量与太阳质量的比值为知盍

D.地球质量与太阳质量的比值为浸表

【答案】C

【详解】A.开普勒第三定律仅适用于同一中心天体的系统，标识符为“2025-007E〃的04星

的中心天体是地球，地球的中心天体是太阳，因此半径和周期不满足开普勒第三定律，故A

错误；

B.地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为，周期4和引力常量为G只能求太阳的质量,

无法求地球的密度，故B错误；

CD.对于卫星绕地球运动——^-=m^-R

R:T：x

GMM4/

对于地球绕太阳运动一±a=乱地背我

两式联立可得号=为言，故D错误，C正确。

M太塔"

故选C。

7.（2025•河北保定•一模）2024年8月16日15时35分，中国在西昌卫星发射中心成功将遥

感四十三号01组卫星发射升空，该卫星主要用于开展低轨星座系统新技术实验。如图所示

为其发射过程中的模拟图，卫星在近地轨道I的A点加速进入轨道n,轨道口上的远地点B

与地面的距离为〃。已知地球半径为凡地球表面的重力加速度为g,引力常量为G,则下

列说法正确的是（）

A.在相等时间内，在轨道I上卫星与地心连线扫过的面积与在轨道n上扫过的面积相等

B.卫星在轨道I上通过Z点时的机械能等于在轨道n上通过8点时的机械能

c.卫星从z点运动到5点的时间可能为把Rt夕径亘

2RV2g

D.地球的密度为冷-

3nGR

【答案】C

【详解】A.在同一轨道上，环绕天体和中心天体的连线在相等的时间内扫过的面积相等,

故A错误；

B.卫星经过加速由轨道I进入轨道n,所以卫星在轨道n上的机械能大于在轨道I上的机

械能，故B错误；

GMm

C.根据万有引力与重力的关系F-=^g

R

「Mm472

卫星在轨道I上，根据万有引力提供向心力G3二=加*人

根据题意可知卫星在轨道n上运行的半长轴a=出W

2

根据开普勒第三定律可得专专

解得卫星在轨道n上运行的周期T=R[2g

（2次+〃）兀（2"+1）2R+h

卫星从A点运动到B点的时间t=----------------------------.------------（M=0,1,2...）

2R

3兀（2A+7Q"+用

当“=1时，卫星从Z点运动到8点的时间为2R12g,故C正确;

GMm

D.根据万有引力与重力的关系

K

可得河=叁

G

地球的密度为p=号

解得展急

故D错误。

故选C。

8.（2025,广东・一模）上海天文台将人工智能和大数据技术应用于小行星的观测，发现了五颗

新的超短周期行星，它们绕太阳的公转周期都小于1天，其中编号为Kepler-879c的行星是

迄今为止发现的最短周期行星。已知太阳半径为凡地心距日心215凡若IKepler-879c的

公转周期约为12小时，则结合所学知识，可估算其公转半径约为（）

A.1.5RB.2.77?C.3.7RD.4.57?

【答案】B

【详解】由开普勒第三定律可知

122

可得lKepler-879c公转半径约为厂=-----------x215R^2JR

（365x24）-

故选Bo

万有引力定律

9.（2025•北京顺义,一模）空间站在距离地面高度为h的圆轨道上运行。航天员进行舱外巡检

任务，此时航天员与空间站相对静止。已知地球的半径为凡地球表面的重力加速度为g,

引力常量为G,下列说法正确的是（）

A.此时航天员所受合力为零

B.地球的质量为3

G

C.空间站的线速度大小为AJi—

\R+h

D.空间站的向心加速度大小为一二g

R+h

【答案】C

【详解】A.航天员相对空间站静止，即航天员和空间站一起相对地球做圆周运动，所受合

力不为零，A错误；

GMm

B.设地表有一物体，质量为机，忽略地球自转，有十二小解得地球的质量为

M=——,B错误;

G

C.由色料=加匕，其中尸=火+力，得丝-，代入地球质量，解得

Y"r\R+h

y=R」一^—,C正确；

\R+h

GMmGMgR2

D.由其中厂=火+力，得。=一代入地球质量，解得a=

r-（R+h）（R+h）

D错误。

故选C。

10.（2025•山东济南•一模）如图所示为地球的赤道平面图，地球以图示的方向自西向东自转。

设想在赤道上，质量为机的物体以相对于地面的速度V分别自西向东和自东向西高速运动

时，两种情况下物体对水平地面压力大小之差的绝对值为NV。地球可视为质量均匀球体,

则地球的自转周期为（）

地球赤道平面

c4乃2加y

%7imv47rmv「8—wv

A.--------B.---------C.----------D.----------

A2VANNNAN

【答案】A

【详解】设地球自转角速度为力,地球半径为凡地球对质量为机的物体的吸引力为弱［,

当物体以相对于地面的速度V分别自西向东转动时有加"+：灭’2=耳「a1

物体以相对于地面的速度V分别自东向西转动时有m（"，丫=鸟「队2

4』(v+a)Rf(v-①R)2

由题息可知AN=m---------------m------------—

RR

AN

整理可得出=——

4mv

2TT

又刃=

故地球自转周期丁=红丝。

A7V

故选A。

11.（2025•黑龙江哈尔滨•一模）2024年6月5日，美国航天员苏尼•威廉姆斯、巴里•威尔莫

尔搭乘波音公司的“星际客车"飞船飞赴国际空间站执行为期8天的工作任务，但因返回飞

船出现故障至今仍滞留在空间站无法返回，从而开启了世界航天史的“新篇章"，已知国际

空间站在离地高度为无的圆形轨道飞行，地球表面重力加速度为g,万有引力常量G,地

球半径为尺，下列说法正确的是（）

A.国际空间站运行的周期为T=

B.地球的密度”嗯祟

C.宇航员在空间站里处于完全失重状态，故宇航员所受重力为零

D.宇航员乘坐飞船返回地球时需要适当加速

【答案】B

Mm4万2

【详解】A.由万有引力提供向心力G=m(R+h中

(R+h¥

Mm

在地球表面有G-^r=mg

K

(R+h)3

联立可得国际空间站运行的周期为T=2TI

gR2

故A错误;

B.若已知国际空间站运行的周期为T,则由万有引力提供向心力

「Mm/八，、4病

G-----------=m(R+h)-^

(R+h?T~

4/(米+4

可得地球的质量为M=

GT-

4a

地球的体积为/=一和/

3

联立可得地球的密度为"嘿袈

故B正确；

C.宇航员在空间站里处于完全失重状态，此时宇航员仍受重力，重力提供做圆周运动的

向心力，故c错误；

D.宇航员乘坐飞船返回地球时需要适当减速，故D错误。

故选Bo

12.（2025•山西太原•一模）木卫二绕木星做匀速圆周运动，某同学收集到一些数据进行估算,

下列运算公式正确的是（）

物理量木星木卫二

M=1.9xl027k屿4.8x1022k

质量〃;

gg

76

天体半径RT?;=7.1xl0m7?2=l-6xl0m

轨道半径rrj=7.8xlC)iimr2=6.7xl08m

自转周期7T]=10h4=85h

引力常量G6.67x10口N-m2/kg2

A.木卫二做匀速圆周运动的周期为2万

M火2

B.木星和木卫二表面的重力加速度之比为赤

木星和木卫二的第一宇宙速度之比为科J

C.

D.太阳和木星质量之比为苞立

【答案】BC

一,,GM.M,一4/

【详解】A.由---j——=

r2一「

解得f篙

故A错误;

,GMm

B.由R2=mg

GM

解得g=

R2

GM1

则木星和木卫二表面的重力加速度之比为&R；_MA

glGM2~M.R;

故B正确;

GMmv2

C.由=m一

R2R

GM

解得V=

则木星和木卫二的第一宇宙速度之比为

故C正确;

c,GM±MX”4/

D.由；：陷了「

4//

解得M太=

rpl

由于木星绕太阳公转的周期未知，所以太阳的质量无法求出，故D错误。

故选BCo

13.（2025•天津河东•一模）下表为地球与火星的数据比较表，地球与火星绕太阳的运动视做

圆周运动，根据表中信息，下列说法正确的是（）

星球地球火星

与太阳的平均距离（亿km）1.4962.279

赤道半径（km）6.3783.395

公转周期1年1.9年

自转周期23小时56分24小时37分

质量（地球视为1）10.11

体积（地球视为1）10.15

赤道平面与公转轨道平面夹角23°26,23059

A.地球公转的线速度大于火星公转的线速度

B.地球公转的向心加速度大于火星公转的向心加速度

C.地球的自转角速度小于火星的自转角速度

D.地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度

【答案】ABD

【详解】A.根据万有引力提供向心力，则有生£=如

rr

GM

解得y=

r

由于火星圆周运动的轨道半径大于地球圆周运动的轨道半径，故地球公转的线速度大于火

星公转的线速度，A正确;

GMTH

B.根据牛顿第二定律可得=加。

r

GM

解得a=

由于火星圆周运动的轨道半径大于地球圆周运动的轨道半径，故地球公转的向心加速度大

于火星公转的向心加速度，B正确；

2〃2»

C.根据7=——，可得。=——

coT

由于地球的自转周期小于火星的自转周期，故地球的自转角速度大于火星的自转角速度,

C错误；

GMm

D.在星球表面，根据万有引力等于重力，则有后

K=mg

解得地球和火星可知地球表面的重力加速度之比为

3.395

dnx(下。2.55

g火<GM,6.378

故地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度，D正确。

故选ABDo

14.（2025,江苏•一模）2024年6月，“嫦娥六号”实现世界首次月球背面自动采样返回，采回

样品质量1935.3g。已知月球和地球的质量之比为a,半径之比为人下列说法中正确的是

)

A.月球与地球的第一宇宙速度之比为f

b

B.月球与地球的第一宇宙速度之比为云

C.所采样品在月球与在地球上的重力之比为£

b

D.所采样品在月球与在地球上的重力之比为注

【答案】D

【详解】AB.根据题意，由万有引力提供向心力有色学=加且

R2R

GM

解得第一宇宙速度v=

则月球与地球的第一宇宙速度之比为国=

%

故AB错误;

GMm

CD.由万有引力等于重力有m

kK=g

解得星球表面的重力加速度为g=桨

R

则月球与地球的表面的重力加速度之比为—=4

g地b

则所采样品在月球与在地球上的重力之比为力，故C错误，D正确。

故选Do

15.（2025•山东日照•一模）将一质量为m的物体放在地球赤道上时，该物体的重力为加go；

将该物体放在地球的北极点时，该物体的重力为阳g。地球可视为质量分布均匀的球体,

地球的半径为凡已知引力常量为G,下列判断正确的是（）

A.地球的质量为这

B.地球的自转周期为2兀-----

G\g0-g

D.地球静止卫星的高度为［［El-1］及

C.地球的平均密度为

471GA

【答案】ACD

Mm

【详解】A.在地球北极点时，物体受到的重力与万有引力大小相等Gh=/wg

解得〃=匹

G

故A正确；

B.由于在地球赤道上该物体的重力为加go，则有阳g-Mgo=加口2K

解得。

27r

故地球自转的周期为T=——=2%

CD

故B错误；

C.地球的体积为/=§4万代3

则地球的平均密度为夕=首3g

4兀GR

故c正确；

D.由于地球静止卫星围绕地球转动的周期等于地球自转的周期，故由万有引力定律可得

Mm

CJ------------7二加%2（火+〃）

（火+砂

联立解得地球静止卫星的高度为h=

故D正确。

故选ACDo

16.（2025•河北沧州•一模）我国"天问二号"小行星探测器计划于2025年5月发射，主要任务

是对近地小行星2016HO3开展伴飞、探测并取样返回。假设“天问二号"小行星探测器在小

行星的静止轨道上运行时速度为V,降落在小行星表面采样时发现同一样品在赤道时的重

9

力是其在北极时重力的一倍。已知小行星的自转周期为T,引力常量G,则下列说法正

10

确的是（）

小行星的质量为‘工

A.

271G

小行星静止轨道的高度为更京1

B.

2/10

贴近小行星表面运行的卫星周期为巫T

C.

3

.Re……上30万

D.小r行星的密度为方y

【答案】D

【详解】A.小行星探测器在小行星的静止轨道上运行时的周期等于小行星的自转周期为T,

2兀Y

设小行星的静止轨道的轨道半径为「，则有7=——

v

解得r="

271

GMm4/

由万有引力提供向心力有mr

r2=^r

4，/v3T

解得小行星的质量M=

GT22G不

故A错误;

B.根据题意可知，样品在赤道上时有色磔4/

=加14+加1亍二人

R2

样品在北极时有色髻=加出2

又有f

联立解得小行星的半径尺=?1vT

10'2^

则小行星静止轨道的高度为为=--灭=

故B错误;

C.由万有引力提供向心力有？CT?M=m加/4Tz人■之

R2T2

GMm4/

又有=m-—^r

r2

联立解得T'=-—T

10

故C错误；

M_30〃

D.结合AB分析可得，小行星的密度为乃及3=涛

故D正确。

故选Do

17.（2025•甘肃兰州•一模）1969年7月20日，人类首次登陆月球，这对整个人类而言是一

次巨大的飞越。已知引力常量为G,要测出月球的质量还需要哪些物理量（）

A.月球表面的重力加速度和月地距离

B.月球表面的重力加速度和月球的半径

C.月球绕地球运动周期和月地距离

D.月球自转的角速度和月球半径

【答案】B

【详解】设月球的半径为七月球的质量为河，月球表面的重力加速度为g,绕月表面匀

Mm

速运动卫星的质量为优，根据万有引力定律则有GR=Mg

解得

G

故要计算月球的质量，只要知道月球表面的重力加速度和月球的半径即可。

故选Bo

18.（2025•广东汕头•一模）在登陆某行星的过程中，探测器在接近行星表面时打开降落伞，

速度从h=100m/s降至匕=40m/s后开始匀速下落。此时启动“背罩分离〃，探测器与降

落伞断开连接，5s后推力为8000N的反推发动机启动，速度减至0时恰落到地面上。设

降落伞所受的空气阻力为/=屣，其中左为定值，v为速率，其余阻力不计，设全过程为

竖直方向的运动。已知探测器质量为1000kg,降落伞和背罩质量忽略不计，该行星的质

量和半径分别为地球的工;和;，地球表面重力加速度大小g取lOm/s?。求：

10，

⑴该行星表面的重力加速度大小；

⑵刚打开降落伞瞬间探测器加速度大小；

⑶反推发动机启动时探测器距离地面高度。

【答案】（l）4m/s2

（2）6m/s2

(3)450m

Mm

【详解】（1）在星球表面，根据万有引力等于重力G=mg

GM

可得g

行星的质量和半径分别为地球的4和;。地球表面重力加速度大小取g=10m/s2,可得

102

该行星表面的重力加速度大小g'=学（等Pg=4m/s2

M也及行

（2）打开降落伞后当速度为40m/s时匀速阶段有狂2=〃g'

刚打开降落伞时瞬间速度为100m/s,由牛顿第二定律利-加g'=ma

得a=6m/s2

（3）反推发动起启动时探测器速度为匕=匕+g1

探测器加速度为F-mg'=max

减速到速度为0时片=2%h

得/i=450m

宇宙航行

19.（2025•北京丰台•一模）中国天宫空间站在距离地面约为400km的轨道运行，可视为匀速

圆周运动。地球同步卫星距地面的高度约为36000km。比较它们的运动，下列说法正确的

是（）

A.空间站的周期更小

B.空间站的线速度更小

C.空间站的角速度更小

D.空间站的向心加速度更小

【答案】A

Mm4冗2

【详解】A.根据G^-=m^rr

r2T2

解得T=

\GM

空间站的轨道半径小于地球同步卫星轨道半径，空间站的周期更小，故A正确；

B.根据G——~m——

rr

布汨[GM

角牛传v----

空间站的线速度更大，故B错误;

rr—iviru7

C.根据G——=mco'r

解得0）=

空间站的角速度更大，故C错误;

D.根据G—丁=ma

空间站的向心加速度更大，故D错误。

故选Ao

20.（2025•山东荷泽•一模）2025年1月21日1时12分，经过约8.5小时的出舱活动，神舟

十九号乘组航天员蔡旭哲、宋令东、王浩泽密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的

配合支持下，完成了空间站空间碎片防护装置安装、舱外设备设施巡检等任务。神舟十九

空间站运行轨道距地面高度约400千米。航天员进行舱外巡检任务时与空间站相对静止。

已知地球半径R=6400km,地球表面的重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是（）

A.此时航天员不受重力作用

B.空间站运行速度约为7.8km/s

C.空间站绕地球运转的周期大于24h

D.与空间站同轨运行的卫星加速后会与空间站相撞

【答案】B

【详解】A.一切物体都受到重力作用，所以航天员与空间站相对静止时仍受重力作用，

故A错误；

B.在地球表面，有6吗=加吆

D2D

Mmv

距地面高度约400千米处，根据万有引力提供向心力G7—-y=m--

（R+协2R+h

已知地球半径为6400km,地球的第一宇宙速度为7.9km/s,解得v=7.8km/s

故B正确；

C.根据万有引力提供向心力解得空间站的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，所以空间

站绕地球运转的周期小于24h,故C错误；

D.空间站与同轨同向运行的卫星速度大小相等，所以空间站与空间站同轨同向运行的卫

星不会与空间站相撞，故D错误。

故选Bo

21.（2025•北京房山•一模）某航天器绕地球运行的轨道如图所示。航天器先进入圆轨道1做

匀速圆周运动，再经椭圆轨道2,最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道

1、轨道3相切于。、0两点。下列说法正确的是（）

A.航天器在轨道1的运行周期大于其在轨道3的运行周期

B.不论在轨道1还是在轨道2运行，航天器在尸点的速度大小相等

C.航天器在轨道3上运行的速度小于第一宇宙速度

D.航天器在轨道2上从尸点运动到。点过程中，地球对航天器的引力做正功

【答案】C

【详解】A.根据万有引力提供向心力有色婴=加厂”

r2T2

解得7=2»J」一

\GM

卫星在轨道1的运行周期小于其在轨道3的运行周期，故A错误；

B.根据变轨原理可知，航天器从轨道1到轨道2,需正尸点加速，则航天器在2轨道时

经过尸点的速度较大，故B错误；

C.第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周的最大环绕速度，所以航天器在轨道3上运行

的速度小于第一宇宙速度，故C正确；

D.卫星在轨道2上从尸点运动到。点的过程中，引力做负功，故D错误。

故选C。

22.（2025•天津•一模）梦天实验舱全长17.88米、直径4.2米，重约23吨，与重约60吨的

天和核心舱组合体顺利对接，完成了中国空间站建设最后一个模块的搭建。已知对接后中

国空间站距地面高度约为400km,地球同步卫星距地面高度约为36000km,二者的运动均

视为匀速圆周运动，则（）

A.对接前后空间站内的宇航员均不受地球引力作用

B.对接后中国空间站的运行周期小于地球同步卫星的运行周期

C.对接时梦天实验舱与天和核心舱因相互作用而产生的加速度大小相等

D.对接后中国空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s

【答案】BD

【详解】A.对接前后空间站内的宇航员均受地球引力作用,A错误；

GMm=壮年丫r

B.由题可知，万有引力提供圆周运动的向心力，则有

r2

解得T=2»J」一

\GM

根据题意可知，空间站的轨道半径小于同步卫星的轨道半径，故对接后中国空间站的运行

周期小于地球同步卫星的运行周期，B正确;

C.根据牛顿第二定律可得尸=加。

F

解得。=一

m

对接时梦天实验舱与天和核心舱因相互作用而产生的作用力大小相等，但由于梦天实验舱

的质量小于天和核心舱的质量，故梦天实验舱的加速度大于天和核心舱的加速度，C错误;

D.设地球的半径为尺，空间站离地面的高度为力，根据万有引力提供圆周运动的向心力，

Mmmv2

则有G

(R+h¥(R+h)

IGM

解得v=

\GMrN，

而第一宇宙速度匕=-------=7.9km/s

R

故中国空间站绕地球运行的速度小于7.9km/s,D正确。

故选BDo

23.（2025・天津蓟州•一模）如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在尸

变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（）

A.不论在轨道工还是在轨道2运行，卫星在尸点的速度都相同

B.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在尸点的加速度都相同

C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度

D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动能

【答案】BD

【详解】A.卫星由轨道1在尸点进入轨道2做离心运动，要加速，所以在轨道1和在轨

道2运行经过尸点的速度不同，轨道2经过尸点的速度大于轨道1经过0点的速度，故A

错误；

Mm

B.在轨道1和在轨道2运行经过尸点，根据牛顿第二定律G-=加。

r"

所以a=G-

r~

可知，卫星在尸点的加速度都相同，故B正确；

M

C.由。=6F可知，由于「不同，加速度的方向指向地球，方向不同，所以卫星在轨道1

r

的任何位置的加速度都不同，故C错误；

2

D.根据万有引力提供向心力有=加匕

rr

ll一厂12GMm

所以5^-mv=——

22r

则卫星在轨道2的任何位置的都具有相同动能，故D正确。

故选BDo

24.（2025•广东广州•一模）2024年12月，我国首颗超低轨道卫星乾坤一号（0K-1）首次进

入300km以下轨道，即将全面开启中国"超低轨〃布局的大计划。如图显示了0K-1在变

轨前后轨道距地表高度h随时间t的变化情况，0K-1在自主轨道上的运动可视匀速圆周

运动。关于0K-1降轨前后在自主轨道上参量变化，下列说法正确的是（）

A.降轨之后，卫星的周期变大B.降轨之后，卫星的加速度变大

C.降轨之后，卫星的线速度变小D.降轨之后，卫星受到的万有引力变小

【答案】B

v24/

【详解】根据尸=G¥=m——=m———r=ma

r"rT~

则降轨后轨道半径减小，则周期减小，加速度变大，线速度变大，卫星受的万有引力变大。

故选Bo

25.（2025•天津宁河•一模）地球同步卫星的发射过程可以简化如下：卫星先在近地圆形轨道I

上运动，在点Z时点火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道的远地点5时，再次点火进入同步

轨道III绕地球做匀速圆周运动。设卫星质量保持不变，下列说法中正确的是（）

A.卫星在轨道I上运动经过2点时的加速度小于在轨道II上运动经过Z点时的加速度

B.卫星在轨道I上的机械能小于在轨道III上的机械能

C.卫星