2025年高考物理母题探究《天体运动讲义》含答案

母题目录 (1)地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的GMrg＝R3=(R－h)GMg＝r2GM=R＋h2GMg＝R2①万有引力提供向心力＝mamω2r=质量的计算r、T=mr2r3GTr、v=mrv2M=Gv、T=m=mrg、RgR2M=G密度的计算r、T、R当r＝R时g、R示，探测器在圆形轨道1上绕月球飞行，在A点变轨后进入椭圆轨道2，B为远月点。关于嫦娥六号探测器，下列说法正确的是()A．在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小B．在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大别约为地球到太阳距离的5倍和7倍。关于该小行星，下列说法正确的是(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，测得下列选项正确的是()A．a为T1，b为T0，c为T1B．a为T1，b为T0，c为T0C．a为T0，b为T1，c为T1D．a为T0，b为T1，c为T0星取样返回。其轨道器将环绕火星做匀速圆周运动，轨道半径约3750km，轨道周期约2h。引力常量G取6.67×10−11N.m2/kg2，根据以上数据可推算出火星的()量约为太阳质量的，则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为()星轨道，则下面说法正确的是()B．宇航员在空间站受到的万有引力小于在地表受C．空间站绕地球做匀速圆周运动的角速度小D．空间站绕地球做匀速圆周运动的加速度小于地球同步的公转轨道应介于()轨道半径R/AUc运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为S1和S1，且S1>S2。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星()B．从b运行到c的过程中动能先增大后减小C．从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间逆行轨道）的地月空间三星星座，DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道，该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b，卫星的运行周期为T；卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道，周期也为T。月球的质量为M，半径为R，引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力，则()地球半径R地球半径R地球半径R与卫星离地面高度h之和ThTThω1=ω自ωω<ω2v1=ω1Rv3=ω3(R＋h)(va1=ωRa2=ωRa3=ω(R＋h)a1<a3<a2方向与两者中心连线垂直。恒星的质量为M，引力常量为G。下列说法正确的是()两行星之间的万有引力作用，下列说法正确的是()A．甲运动的周期比乙的小可视为质量分布均匀的球体，半径为R0，表面重力加速度为g0。质量距离为r时，引力势能为mg0R要使飞行器在距星球表面高度为R0的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为()A.g0Rg0R0B.3g0R03g0R0C.2g02g0R0D.3g03g0R0A．发射火箭的速度必须达到16.7km/sC．载人飞船在环月轨道匀速圆周运动的运行速度小于D．载人飞船在月球表面上方约200km处环月匀速圆周运动的周期约为30天22025•湖北模拟）科幻作品中，卫星a在某星球的赤道平面内绕该星球转动，其轨道可视为圆，卫星通过发射激光与星球赤道上一固定的观测站P通信，已知该星球半径为R、自转周期为T，卫星轨道半径为2R、周期为2T。引力常量为G，则下列说法正确的是(A．卫星绕星球转动的角速度比星球自转的角B．卫星的线速度大于该星球赤道上的物体随星球C．卫星相对星球转动一周的时间内，卫星可以与观测站P通信的时间为TD．可以通过变轨调整，使卫星a降低到较低的圆轨道运行，且周期仍为2T32025•山西三模）研究发现，地球自转速率在不考虑其他变化，则由于地球自转速率的加快可能带来的影响是()轨道发生轻微偏移。已知“孪小星”在原轨道运行的半径和周期，下列说法正确的是()星球球心h处的重力加速度g与h的关系图像如图所示，已知引力常量为G，取球心处重力势能为零。则下列说法不正确的是()B．可求出距球心h(h<h0)处质量为m物体的重力势能 D．在距球心2h0轨道上运行的卫星速度大小D．在距球心2h0轨道上运行的卫星速度大小2改变轨道外，其余过程中仅受火星万有引力作用，经历从椭圆轨道Ⅰ→圆轨道Ⅱ的过程，如图所示，则探测器()A．在轨道Ⅰ上从P点到Q点的过程中，速度变大B．在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上D．在轨道Ⅲ上P点受到火星万有引力等于在轨道Ⅱ上P点受到火星万有引力72025•新津区校级模拟）a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d均为同步卫星，b、c轨道在同一平面上，某时刻四颗卫星的运行方向以及位置如图所示，下列说法中正确的是()A．若a、c是近地卫星，则已知其周期和引力常量G，可计算地球质量B．a的发射速度小于地球的第二宇宙速度但大于b的发射速度C．d卫星提速可以和b卫星成功对接82025•泗阳县校级模拟）P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同，则()C．S1的向心加速度比S2的大D．S1的公转周期比S2的大92025•湖南模拟）某星球的半径为R，质量为M，若该星球使用四颗静止轨道卫星（同步为()【答案】A102025•甘肃模拟）截至目前，我国神舟飞船已成功发射了十九次，神舟飞船发射升空后与空间站对接过程示意图如图所示，对接前飞船在圆轨道Ⅰ上运动，空间站在圆轨道Ⅲ上运动，Ⅱ为对接转移轨道，下列说法正确的是()A．若空间站在轨道Ⅲ上沿顺时针运转，飞船在轨道Ⅰ上必须沿逆时C．飞船从轨道Ⅱ的近地点向远地点运动过程D．飞船在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运行时，与地心连线在相等时间内扫母题目录 (1)地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的GMrg＝R3=(R－h)GMg＝r2GM=R＋h2GMg＝R2①万有引力提供向心力＝mamω2r=质量的计算r、T=mr2r3GTr、v=mrv2M=Gv、T=m=mrg、RgR2M=G密度的计算r、T、R当r＝R时g、R示，探测器在圆形轨道1上绕月球飞行，在A点变轨后进入椭圆轨道2，B为远月点。关于嫦娥六号探测器，下列说法正确的是()A．在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小B．在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大【答案】A【解答】解：A．根据开普勒第二定律，在轨道2上从A向B运动过程中线速度逐渐减小，则动能逐渐减小，故A正确；故选：A。别约为地球到太阳距离的5倍和7倍。关于该小行星，下列说法正确的是(【答案】D【解答】解：A.设地球与太阳间的距离为R，则小行星公转轨道的半长轴为=6R，度之比为，故D正确。故选：D。【答案】A【解答】解：设该卫星的轨道半径为r，周期为T0，根据由图可知，有故选：A。星半径R和质量M。为探测某自转周期为T0的小行星，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，测得下列选项正确的是()A．a为T1，b为T0，c为T1B．a为T1，b为T0，c为T0C．a为T0，b为T1，c为T1D．a为T0，b为T1，c为T0【答案】A周运动，由万有引力提供向心力列方程，得到小行星质量M的表达式，再与题中R、M的表达式对比得到a、b、c的意义。设小行星和卫星的质量分别为M、m，卫星绕小行星表面附近做匀速圆周运动，由万有引力对应结果可得a为T1，b为T0，c为T1，故A正确，BCD错误。故选：A。星取样返回。其轨道器将环绕火星做匀速圆周运动，轨道半径约3750km，轨道周期约2h。引力常量G取6.67×10−11N.m2/kg2，根据以上数据可推算出火星的()【答案】A【解答】解：A、设火星的质量为M，轨道器的质量为m，由万有引力提供向心力可得可得，故A正确；故选：A。量约为太阳质量的，则Gliese12b绕其母恒星的运动周期约为()【答案】A【分析】分别对地球环绕太阳做圆周运动和行星Gliese12b环绕其母恒星做圆周运动，根据万有【解答】解：设太阳和地球质量分别为M1、m1，地球环绕太阳圆周运动的轨道半径与周期分别为r1、T1；行星Gliese12b与其母恒星质量分别为m2、M2，行星Gliese12b环绕其母恒星圆周运故A正确，BCD错误。故选：A。星轨道，则下面说法正确的是()B．宇航员在空间站受到的万有引力小于在地表受C．空间站绕地球做匀速圆周运动的角速度小D．空间站绕地球做匀速圆周运动的加速度小于地球同步【答案】B【解答】解：A．火箭加速升空过程，加速度方向竖直向上，火箭处于超重状态，故A错误；因此空间站绕地球做匀速圆周运动的加速度故选：B。的公转轨道应介于()轨道半径R/AU【答案】C转轨道之间，故C正确，ABD错误。故选：C。c运行到d的过程中，与太阳连线扫过的面积分别为S1和S1，且S1>S2。彗星在近日点与太阳中心的距离约为地球公转轨道半径的0.6倍，则彗星()B．从b运行到c的过程中动能先增大后减小C．从a运行到b的时间大于从c运行到d的时间【答案】C【解答】解：A、假设彗星以0.6r绕太阳做匀速圆周运动为轨道1速度为v1，地球绕太阳做圆日点的速度，v2>v1，综上所述，v2>v3，B、彗星从b运行到c的过程中，万有引力一直做负功，动能一直减小，故B错误；C、已知：S1>S2，根据开普勒第二定律，可知彗星从a运行到b的时间大于从c到a的运行时D、对于地球绕太阳的匀速圆周运动，设环绕半径为r，根据牛顿第二定律=ma，解得故选：C。逆行轨道）的地月空间三星星座，DRO具有“低能进入、稳定停泊、机动转移”的特点。若卫星甲从DRO变轨进入环月椭圆轨道，该轨道的近月点和远月点距月球表面的高度分别为a和b，卫星的运行周期为T；卫星乙从DRO变轨进入半径为r的环月圆形轨道，周期也为T。月球的质量为M，半径为R，引力常量为G。假设只考虑月球对甲、乙的引力，则()【答案】BC【解答】解：AB．对于题述环月椭圆轨道和环月圆轨道，中心天体相同，可以使用开普勒第故A错误，B正确；故C正确，D错误。故选：BC。地球半径R地球半径R地球半径R与卫星离地面高度h之和ThTThω1=ω自ωω<ω2v1=ω1Rv3=ω3(R＋h)(va1=ωRa2=ωRa3=ω(R＋h)a1<a3<a2方向与两者中心连线垂直。恒星的质量为M，引力常量为G。下列说法正确的是()【答案】A解得：这就是卫星做匀速圆周运动的线速度条即万有引力不足以提供小星球做匀速圆周运动所需的向心力，小星C、若v=这是该恒星的第二宇宙速度，即在该模型下对应从距离中心天体R处脱离故选：A。两行星之间的万有引力作用，下列说法正确的是()A．甲运动的周期比乙的小【答案】A2r乙，故A正确，BCD错故选：A。可视为质量分布均匀的球体，半径为R0，表面重力加速度为g0。质量距离为r时，引力势能为mg0R要使飞行器在距星球表面高度为R0的轨道上做匀速圆周运动，则发射初速度为()0【答案】B【解答】解：设星球质量为M，在星球表面有：mg0=飞行器在距星球表面高度为R0的轨道上做匀速圆周运动，r=2R0，动能为：引力势能为：EP=mg0R设发射初速度为v0，飞行器在距星球表面的机械能为：E0=Ek0+EP0=根据机械能守恒定律可得：E0=E联立解得：v0=，故B正确、ACD错误。故选：B。A．发射火箭的速度必须达到16.7km/sC．载人飞船在环月轨道匀速圆周运动的运行速度小于D．载人飞船在月球表面上方约200km处环月匀速圆周运动的周期约为30天【答案】C方约200km处环月匀速圆周运动，由万有引力提供向心力求周期。缚，所以发射火箭的速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，故A错误；C、卫星绕着星球表面做匀速圆周运动，根据万g地R地D、载人飞船在月球表面上方约200km处环月匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，有可得T=2π而R地=6400km，h=200km，g地=【点评】解答本题时，要建立模型，根据万有引力提供向心力求出飞船的线速度22025•湖北模拟）科幻作品中，卫星a在某星球的赤道平面内绕该星球转动，其轨道可视为圆，卫星通过发射激光与星球赤道上一固定的观测站P通信，已知该星球半径为R、自转周期为T，卫星轨道半径为2R、周期为2T。引力常量为G，则下列说法正确的是(A．卫星绕星球转动的角速度比星球自转的角B．卫星的线速度大于该星球赤道上的物体随星球C．卫星相对星球转动一周的时间内，卫星可以与观测站P通信的时间为TD．可以通过变轨调整，使卫星a降低到较低的圆轨道运行，且周期仍为2T【答案】C小，故A错误；B.由v=知，卫星的线速度大小与该星球赤道上的物体随星球自转的速度相等，故B错误；在相对转动一周的时间内，由上图结合几何知识知，cosθ=则θ=60°=满足t=2θ=解得相对转动一周通信时长T，故C正确；D.由万有引力定律及牛顿第二定律得解得T=2π卫星轨道半故选：C。32025•山西三模）研究发现，地球自转速率在不考虑其他变化，则由于地球自转速率的加快可能带来的影响是()【答案】A可知地球的自转速率加快，物体需要向心力变大，重力将变小，故A正确；地球的自转速率加快，自转周期变小，故轨道高度变小，B错误；D．设月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T，月地距离为r，根据万有引力提供向心力，有得T=2πr与地球自转无关，故D错误。故选：A。轨道发生轻微偏移。已知“孪小星”在原轨道运行的半径和周期，下列说法正确的是()【答案】D可得但是因为不知道孪大星的半径，所以孪大星的密度无B、设孪小星的质量为m，速度大小为v，航天器的质量为m′，速度大小为v′，撞击后的共同<v，所以“孪小星”撞击后的线速度比撞击前小，原来则撞击后解得T=2πr，可知，轨道偏移后，圆周运动的半径变小，周期变小，故D正确。故选：D。星球球心h处的重力加速度g与h的关系图像如图所示，已知引力常量为G，取球心处重力势能为零。则下列说法不正确的是()B．可求出距球心h(h<h0)处质量为m物体的重力势能 2ghD．在距球心2h0轨道上运行的卫星速度大小 2gh2【答案】C【解答】解：由题可知，距星球球心距离h0处的重力加速度为g0。h022g0h0,故C错误；和=mg0可知，在距星球中心2h0轨道上运行的航天器的速度大小为，故D错误。本题选错误的，故选：C。改变轨道外，其余过程中仅受火星万有引力作用，经历从椭圆轨道Ⅰ→圆轨道Ⅱ的过程，如图所示，则探测器()A．在轨道Ⅰ上从P点到Q点的过程中，速度变大B．在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上D．在轨道Ⅲ上P点受到火星万有引力等于在轨道Ⅱ上P点受到火星万有引力【答案】D来越远，那么相等时间内扫过的弧长越来越短，故速度变小，故A错误；3B、根据开普勒第三定律：C、第一宇宙速度是最大环绕速度，所以在轨道Ⅲ上运行速度小于火星的第一故选：D。72025•新津区校级模拟）a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d均为同步卫星，b、c轨道在同一平面上，某时刻四颗卫星的运行方向以及位置如图所示，下列说法中正确的是()A．若a、c是近地卫星，则已知其周期和引力常量G，可计算地球质量B．a的发射速度小于地球的第二宇宙速度但大于b的发射速度C．d卫星提速可以和b卫星成功对接【答案】D不能与b卫星对接，故C错