河北省2021-2025年高考物理试题分类汇编：圆周天体运动（解析版）

\\五年真题（202L2025）

4<04圆周天体运劭

（五年考情•探规律）

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

谡标要求会用线速度、角速度、周期描述

匀速圆周运动。知道匀速圆周运动向心加

速度的大小和方向。通过实验，探究并了

解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速

度、质量的关系。要求学生能将圆周运动

和万有引力定律的知识应用到实际生活和

2025年河北卷5；

科技中，解释生产生活中的离心现象，分

2024年河北卷14；

析公路拐弯处路面倾斜、铁路铁轨高度差

2024年河北卷8；

考点3圆周运等问题，还能了解万有引力定律对航天技

2023年河北卷3；

动术发展的作用，如人造卫星的发射、运行

2022年河北卷2：

原理等。

2021年河北卷4：

高考命题趋势高考物理对圆周运动和

大体运动的考查将继续紧扣新课标核心索•

养，强调模型应用、实验探究与实际情境

的结合。学生需在理解基本概念和规律的

基础上，通过典型例题训练提升逻辑推理

和问题解决能力，同时关注航天科技动态，

培养用物理视角分析现实问题的习惯。

（五年真题・分点精准练）

考点04圆周天体运动

.（2025•河北卷・5）某同学在傍晚用内嵌多个彩灯的塑料绳跳绳，照片录了彩灯在曝光时间内的运动轨迹,

简图如图。彩灯的运动可视为匀速圆周运动，相机本次曝光时间是与s,圆弧对应的圆心角约为30。，则该

同学每分钟跳绳的圈数约为（)

C.150D.180

【答案】c

71

【详解】根据题意可知跳绳的转动角速度为牛rad/s=5rrad/s

A/1

30

故每分钟跳绳的圈数为〃=誓印5°

故选C。

2.（2023•河北卷•3）我国自古就有“昼涨为潮，夜涨为汐”之说，潮汐是月球和太阳对海水的引力变化产生

的周期性涨落现象，常用引潮力来解释。月球对•海水的引潮力大小与月球质量成正比、与月地距离的3次

方成反比，方向如图1,随着地球自转，引潮力的变化导致「海水每天2次的潮涨潮落。太阳对海水的引潮

力与月球类似，但大小约为月球引潮力的0.45倍。每月2次大潮（引潮力）最大和2次小潮（引潮力最小）

是太阳与月球引潮力共同作用的结果，结合图2,下列说法正确的是（）

图1

A.月球在位置1时会出现大沏

B.月球在位置2时会出现大潮

C.涨潮总出现在白天，退潮总出现在夜晚

D.月球引潮力和太阳引潮力的合力一定大于月球引潮力

【答案】A

【详解】AB.太阳、月球、地球三者在同一条直线上，太阳和月球的引潮力叠加在一起，潮汐现象最明显,

称为大潮，月地连线与日地连线互相垂直，太阳引潮力就会削弱月球的引潮力，形成小潮，如图2所示得

月球在位置1时会出现大潮，故A正确，B错误；

C.每一昼夜海水有两次上涨和两次退落，人们把每次在白天出现的海水.上涨叫做“潮〃，把夜晚出现的海水

上涨叫做“汐〃，合称潮汐,故C错误；

D.月地连线与日地连线互相垂直位置（2位置）时月球引潮力和太阳引潮力的合力等于月球引潮力减太阳

引潮力小于月球引潮力，故D错误。

故选A。

3.（2022-河北卷・2）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗

绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b,2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为"羲

和"和“望舒"，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运

动，且公转的朝L道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为（）

A.2立B.2C.V2口.理

【答案】C

【详解】地球绕太阳公转和行星望舒绕恒星羲和的匀速圆周运动都是由万有引力提供向心力，有

「Mmv2

G—丁=m一

广r

解得公转的线速度大小为

其中中心天体的质量之比为2:1,公转的轨道半径相等，则望舒与地球公转速度大小的比值为拉，故选C。

4.（2021•河北卷・4）“祝融号〃火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，

其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长

约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球静止卫星的轨道半径的比值

约为（）

K孤B.QC.

【答案】D

【详解】绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得

GMm4p2

R

R2T2

则

T收,A.'GM『

VGMV4万2

由干一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则飞船的轨道半径

D.由于鹊桥二号环绕月球运动，而月球为地球的“卫星”，则鹊桥二号未脱离地球的束缚，故鹊桥二号的发

射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9km/s,小于地球的第二宇宙速度11.2km/s,故D正确。

故选BD.

6.（2024•河北卷・14）（2024・河北•高考真题）如图，竖直向上的匀强电场中，用长为2的绝缘细线系住一

带电小球，在竖直平面内绕。点做圆周运动。图中4、8为圆周上的两点，力点为最低点，8点与。点等

高。当小球运动到力点时.，细线对小球的拉力恰好为0,已知小球的电荷量为夕伍＞0）、质量为m,力、B

两点间的电势差为U,重力加速度大小为g,求:

（1）电场强度上的大小。

（2）小球在4、8两点的速度大小。

Uq-mgL3（Uq〃igL）

m…=3m

【详解】（1）在匀强电场中，根据公式可得场强为

（2）在力点细线对小球的拉力为0,根据牛顿第二定律得

Eq-mg=〃号4到B过程根据均能定理得

1,I

qU--mvA

联立解得

1年模拟•精选模考题

一、单选题

1.（2025•河北•模拟预测）如图所示，〜质量加=（）.4kg的小球C用轻绳力。和4c系在竖直杆上，现在

小球绕AB杆匀速转动，轻绳伸直.OC垂直于AB,此时Z.ACO=53°,ZBCO=37。。已知轻绳4c长为1.0m,

足够结实,轻绳8c能承受的最大拉力为1.44N,小球C可视为质点，g取lOm/s?,sin37°=0.6,sin530=0.8.

那么小球做圆周运动的角速度（）

B.2j2rad/s<co<2石rad/s

2

222

C.—V5rad/s<a）<2>/5rad/sD.—V2rad/s<co<-6ad/s

555

【答案】A

【详解】当轻绳AC和BC的拉力达到最大时，小球C的角速度最大，在竖直方向，有

sin53°-Fsin37°-mg=0

FAC8C

==:

在水平方向，根据牛顿第二定律，FACCOS53+Fsccos37=mLACcos536?;

解得q=2\/5rad/s

s

当轻绳BC的拉力为零时，小球C的角速度最小，在竖直方向，FACsin53-mg=0

在水平方向，根据牛顿笫二定律，有61ccos53'=〃?L“cos53。*

解得g=-1\/2rad/s

所以小球做圆周运动的角速度满足工行rad/s<（o<2石rad/s

2

故选A

2.（2025・河北保定•二模）某无人机（视为质点）表演时做匀速圆周运动，如图所示，在时间/内无人机由

力点运动到4点，圆弧力8所对应的圆心角为巴圆弧力4长为L则无人机的线速度大小为（）

L

【答案】A

【详解】根据线速度公式丫=三，可知无人机的线速度大小为丫=e='

ttt

故选Ao

3.（2025•河北保定•一模）滚筒洗衣机的实物图片如图所示。脱水时，滚筒绕水平轴高速匀速转动，附着

在衣物上的水会从滚筒漏水孔中甩出。下列相关说法中正确的是（）

A.水被甩出前在最高点与最低点受到衣物附着力大小相等

B.在与转轴等高的位置，水受到的衣物附着力指向转轴

C.水在最低点更容易被甩出

D.水在最高点更容易被甩出

【答案】C

【详解】ACD.滚筒洗衣机的脱水筒匀速旋转，衣服在最高点和最低点时附着在潮湿衣服上的水的重力和衣

服与水之间的附着力的合力提供向心力，在最高点=叱

在最低点F,-"7g=竺~

r

可得e>4

所以在最低点时，所需要附着力较大，更容易被甩出，故AD错误，C正确；

B.在与转轴等高的位置，水的重力和衣物附着力的合力提供向心力，向心力方向指向转轴，由于重力向下,

所以衣物附着力不指向转轴，故B错误。

故选Co

4.（2025•河北•二模）轻弹簧一端与质量为机的小球相连，如图甲所示弹簧竖直放置稳定后，弹簧的长度

为4；如图乙所示将该装置固定在光滑水平面的竖直转轴上，小球以角速度。在水平面上做匀速圆周运动时,

弹簧的长度为已知重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，则该弹簧的劲度系数为（)

心7)

D.-----------------

12~1\

3

W(/26?+g)〃中Q+g)

3

【答案】C

【详解】设轻弹簧的原长为4,劲度系数为七则在图甲情况下有攵（/。-4）="g

在图乙情况下有“4—幻二〃心％

联立解得人皿生

，2

故选Co

5.（2025•河北秦皇岛•一模）我们经常可以看到面点师制作蛋糕的情景。如图所示，蛋糕胚放在旋转的转

台上，小马和星星到转轴的距离不同，用心①、%、T分别表示线速度、角速度、向心加速度和周期，则其

大小比较正确的是（）

A.丫马=i餐B.（0vt=（yg

c.%马=。"星D.金

【答案】B

【详解】ABD.小马和星星属于同轴转动，二者周期7、角速度0相同，因为线速度丫=5

可知圆周半径大的，线速度大，图像可知小马的圆周半径大，则%>/。

故AD错误，B正确；

C.向心加速度4=苏7

可知。得>4星

故C错误。

故选Bo

6.（2024•河北石家庄•三模）如图所示，竖直平面内的光滑金属细圆环半径为R,质量为机的带孔小球穿

于环上，一长为火的轻杆一端固定于球上，另一端通过光滑的钱链连接于圆环最低点，重力加速度为g。当

圆环以角速度啰=杵绕竖直直径转动时，轻杆对小球的作用力大小和方向为（）

C.（2百-1）〃唔，沿杆向上D.（273-l>g,沿杆向下

【答案】B

【详解】设轻杆与竖直直径夹角为仇由几何关系可得

cos0=——

2R

得

6=60。

则小球圆周运动的半径为

r=/?sin60°=—/?

2

做圆周运动所需向心力为

E,=nictTr=3梃

小球有向上运动的趋势，设杆对小球有沿杆向下的拉力环对小球有指向圆心的支持力根据平衡条

件可知

Fxcos300+FzCOS300=%

Fxsin30°+mg=F2sin30°

解得

F、=2mg

故选Bo

7.（2025•河北保定•一:模）某星球的半径约为地球半径的10倍，同一物体在.该星球表面的重力约为在.地球

表面重力的3倍，不考虑自转的影响，则该星球质量约为地球质量的()

A.10倍B.30倍C.100倍D.300倍

【答案】D

【详解】设中心天体质量在星球表面，万有引力近似等「重力，则有G等=mg

解得〃二次

G

由于该星球表面重力加速度是地球表面重力加速度的3倍，星球的半径约为地球半径的1U倍，则有

2L=£^=3OO

Mjfag地供

即该星球质量约为地球质量的300倍。

故选D,

8.(2025•河北•三模)"风云三号"G星是我国首颗低倾角轨道降水测量卫星，该卫星以(50±1°)倾角运行在

非太阳同步的倾斜椭圆轨道上，标称轨道高度为(407±5)km,轨道周期约为93分钟，下列说法正确的是

()

A.为节约燃料，卫星发射时的速度方向需要向西偏

B.卫星运动到近地点时的速度小于静置在地球表面的物体随地球自转的速度

C.在一天内，卫星可能会经过地球赤道平面30次

D.卫星运动到近地点时的加速度大于地球两极的重力加速度

【答案】C

【详解】A.地球自转方向是自西向东，为节约燃料，又由于该卫星为倾斜轨道，发射时速度方向不应自东

向西，故A错误；

B.假设卫星做匀速圆周运动，线速度为％,根据变轨原理可得，卫星运动到近地点时的速度也＞也

设地球同步卫星的线速度为%，根据万有引力提供向心力=

厂r

卫星做匀速圆周运动轨道半径为近地点到地心的距而，由于卫星做匀速圆周运动轨道半径小于同步卫星轨

道半径，则咻

设地球赤道处的自转线速度为根据y可得%＞%

则y卫＞％

由此可见，卫星运动到近地点时的速度远大于静置在地球表面的物体随地球自转的速度，故B错误；

C.一天的时间约为23小时56分钟，大约是卫星周期的15.44倍，卫星转一圈经过地球赤道平面2次，故

在一天内，卫星会经过地球赤道平面30次或31次，故C正确；

D.设卫星到地面的距离为力，由牛顿第二定律得6塔=〃哈

对卫星有G而广〃口

联立可得〃=£^g<g

（R+h）

可见，卫星运动到近地点时的加速度小于地球两极的重力加速度，故D错误。

故选C。

9.（2025•河北沧州•二模）关于物理学史，下列叙述正确的是（）

A.安培提出分子电流假说，指出磁体和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的

B.开普勒发现了行星运动的规律，并通过扭秤实验测出了引力常量

C.笛卡尔将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动

D.汤姆孙通过研究阴极射线发现电子，并精确地测出电子的电荷量

【答案】A

【详解】A.安培提出分子电流假说，指出磁体和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的，故A正确；

B.开普勒发现了行星运动的规律，卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量，故B错误；

C.伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，故C错误；

D.汤姆孙通过研究阴极射线发现电子，并求出了电子的比荷，密立根利用油滴实验精确地测H了电子的电

荷量，故D错误。

故选A。

10.（2025•河北张家口•二模）如图所示为地球的同步卫星和近地卫星围绕地球做圆周运动的轨道示意图，

同步卫星的轨道半径约为近地卫星轨道半径的7倍，在某一小段时间加内，近地卫星和地心的连线扫过的

面积为S,下列说法IF确的是（）

同步卫星

A.同步卫星的线速度约为近地卫星的5倍

B.近地卫星的角速度约为同步卫星的正倍

C.近地卫星所受的万有引力约为同步卫星的49倍

D.在。时间内同步卫星和地心的连线扫过的面积约为行S

【答案】D

【详解】AB.卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得

GMmv22

―；—=m—=mco~r

可得"怦,由播

可知同步卫星的线速度约为近地卫星的五倍，近地卫星的角速度约为同步卫星的7々倍，故AB错误;

7

C.由于不清楚两个卫星的质量，所以不能得出卫星所受万有引力的人小美系，故C错误;

D.围绕地球做匀速圆周运动的卫星，在△，时间内卫星运动的弧长为£=】，&=

卫星和地心的连线扫过的面积为S'=-Lr=生痣砺7

22

由于同步卫星的轨道半径约为近地卫星轨道半径的7倍，可知在4时间内同步卫星和地心的连线扫过的面

积约为bS，故D止确。

故选Do

11.（2025•河北石家庄•三模）北斗三号卫星导航系统由多种轨道卫星组成，如图所示，A为地球静止同步

轨道卫星，B为中圆地球轨道卫星，A、B两卫星均绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为RA卫星的轨

道半径为左A,运行周期为7,B卫星的周期为白。下列说法正确的是（)

A.A卫星的线速度大小为野

8/kR

B.B卫星的向心加速度大小为

C.地球表面赤道处的重力加速度大小为4<A

TkR

D.某时刻A、B两卫星相距最近，再经彳，两卫星间距离为a+赤

【答案】D

【详解】A.根据K/

切的24kR

解得o-A错误;

T

_珀用GMv2

B.根据r-=一

厂r

47r2炉

解得GM=SkR=q兀

T1

GM_4/

根据B卫星的周期可知左

kR

解得〜=赤

4/167rlkR

所以B卫星的向心加速度诙=万%=下而，B错误;

2'

C.根据公式8=答-昔/?=窄—齐

C错误;

D.因为A、B两卫星的周期差为《，所以从相距最近到经过!时相距最远，则距离为

22

D正确。

故选De

12.（2025•河北秦皇岛•三模）2024年12月5日，我国成功将"千帆星座〃第三批组网卫星送入预定轨道「千

帆星座”将构建覆盖全球的卫星互我网系统，采用分阶段实施的多层低轨道星座设计，其轨道高度在160km

至2000km之间。已知地球同步卫星的高度约为36000km,则下列说法正确的是（）

A.所有组网卫星轨道平面都与赤道平面垂直

B.组网卫星的速度小于地球同步卫星的速度

C.组网卫星的运行周期小于地球的自转周期

D.组网卫星的加速度小于地球同步卫星的加速度

【答案】C

【详解】A.所有组网卫星轨道平面都过地球的球心，但不•定与赤道平面垂直，选项A错误:

___4dmv24万？

BCD.根据G——=ni—=m——r=ma

r2rT2

组网卫星的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，可知组网卫星的速度大于地球同步卫星的速度，组网

卫星的运行周期小于地球同步卫星的周期，即小于地球的自转周期，组网卫星的加速度大于地球同步卫星

的加速度，选项C正确，BD错误。

故选Co

13.（2025•河北张家口•三模）2025年2月22日，中星10R地球同步轨道卫星成功发射，为全球通信网络

提供支持。地球同步通信卫星的发射过程可以简化为卫星先在近地圆形轨道I上运动，在4点时点火变轨

进入椭圆轨道H,到达轨道I［的远地点4时，再次点火进入同步轨道HI绕地球做匀速圆周运动。已知地球

半径为R,同步卫星轨道半径为厂。下列说法正确的是（）

—

inJ.......

A.卫星在轨道II上经过B点时的加速度小于在轨道III上经过B点时的加速度

B.卫星在软道I上经过4点时的速度大于在轨道H上经过4点时的速度

C.卫星在轨道H上运行时，经过月点的速度大于经过8点的速度

D.卫星在轨道【上和轨道III上运动的速度之比为/•:R

【答案】C

【详解】A.根据牛顿第二定律可得华=小。

r

GM

可得4=^

r

可知卫星在轨道II上经过B点时的加速度等于在轨道III上经过B点时的加速度，故A错误；

B.卫星从在轨道I变轨到轨道H,需要在4点点火加速，则卫星在轨道I上经过4点时的速度小于在轨道

II上经过4点时的速度，故B错误；

C.卫星在轨道H上运行时，由丁月点为近地点，3点为远地点，根据开普勒笫二定律可知，经过力点的速

度大于经过8点的速度，故C正确：

D.卫星绕地球做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力得华=〃?匚

rr

可得土怦

则卫星在轨道I上和轨道HI上运动的速度之比为孑=后

故D错误。

故选Co

14.（2025•河北保定•二模）2024年11月15日23时13分,天舟八号货运飞船在我国文昌航天发射场发射

成功。假设其绕地球做匀速圆周运动，旦轨道的内接正方形是地球的外切正方形，如图所示。已知地球的

半径为R,地球的第一宇宙速度为％,货运飞船的质量为〃1,引力常量为G,下列说法正确的是（）

A.地球的质量为生

GR

B.货运飞船轨道处的加速度大小为旅

4A

C.货运飞船受到的万有引力为遮

2R

D.货运飞船的动能为逋

4

【答案】C

【详解】A.由万有引力提供向心力得G丝二小虫，解得地球的质量为"=叵

R2RG

故A错误；

B.由题意可知货运飞船的轨道半径为r=&R

由G牛=ma,解得货运飞船轨道处的加速度大小为a=日

厂2R

故B错误;

MmWVQ

C.货运飞船受到的万有引力为/二6石下;玄

"2勺

故C正确;

，解得货运飞船的速度大小为妙=%后

c"MmV

D.由G——=in—

r~r

货运飞船的动能为线=g/HV2=当小片

故D错误。

故选C。

二、多选题

15.（2025•河北•一模）如图所示，水平圆盘可绕竖直轴转动，圆盘.二放有小物体A、B、C,质量分别为〃八2n3/〃，

A放在B上，C、B离圆心。的距离分别为2八3人C、B之间用细线相连，圆盘静止时细线刚好伸直且无张

力。已知C、B与圆盘间的动摩擦因数以及A、B