2023-2025年高考物理天体运动专题试卷

2023-2025年高考物理天体运动专题试卷专题11天体运动（原卷版）一、2023年高考真题1.（2023全国乙卷）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴为1000AU（太阳到地球的距离为1AU）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2023年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M⊙，可以推测出该黑洞质量约为（）

A.4×104M⊙

B.4×102.（2023浙江7月选考）火星探测任务“天问一号”的标识如图所示。若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3:2，则火星与地球绕太阳运动的（）

A.轨道周长之比为2:3

B.线速度大小之比为3:2

C.角速度大小之比为223.（2023全国Ⅲ卷・15）金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火，它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金<R地<R火4.（2023全国Ⅱ卷・16）2023年2月，我国500m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19ms。假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为G=6.67×10−11N·m2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（）

A.5×105.（2023全国Ⅰ卷）2023年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100s时，它们相距约400km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（）

A.质量之积

B.质量之和

C.速率之和

D.各自的自转角速度6.（2023浙江4月选考）土星最大的卫星叫“泰坦”，每16天绕土星一周，其公转轨道半径为1.2×109m。已知引力常量G=6.67×10−11N·m2/kg2，则土星的质量约为（）

A.7.（2023海南高考）土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。由此信息可知（）

A.土星的质量比火星的小

B.土星运行的速率比火星的小

C.土星运行的周期比火星的小

D.土星运行的角速度大小比火星的大8.（2023全国Ⅱ卷・19）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点（图中未标出）。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（）

A.从P到M，机械能逐渐增大

B.从M到Q，动能逐渐减小

C.从Q到N，机械能逐渐减小

D.从N到P，动能逐渐增大二、2024年高考真题1.（2024全国甲卷）“嫦娥六号”探测器于2024年5月成功实现月球背面采样返回。探测器先在半径为r的环月圆形轨道Ⅰ上运行，在A点制动后进入椭圆轨道Ⅱ，B为近月点。下列说法正确的是（）

A.在轨道Ⅱ上A点的速度大于在轨道Ⅰ上A点的速度

B.在轨道Ⅱ上B点的加速度大于在轨道Ⅰ上A点的加速度

C.在轨道Ⅱ上从A到B的过程中，机械能增大

D.在轨道Ⅱ上从A到B的过程中，引力势能减小2.（2024山东高考）某行星自转周期为T，赤道表面重力加速度为g。若该行星赤道上物体恰好对行星表面无压力，则行星的密度为（）

A.3πGT2

B.4πGT23.（2024湖南高考）如图，火星与地球近似在同一平面内，绕太阳沿同一方向做匀速圆周运动，火星的轨道半径大约是地球的1.5倍。地球上的观测者在大多数时间内观测到火星相对于恒星背景由西向东运动，称为顺行；有时观测到火星由东向西运动，称为逆行。当火星、地球、太阳三者在同一直线上，且太阳和火星位于地球两侧时，称为火星冲日。忽略地球自转，只考虑太阳对行星的引力，下列说法正确的是（）

A.火星的公转周期大约是地球的(32)3倍

B.在冲日处，地球上的观测者观测到火星的运动为顺行三、2025年高考真题1.（2025广东高考）一颗小行星绕太阳运行，其近日点和远日点与太阳之间的距离分别为地球和太阳之间距离的5倍和7倍。关于该小行星，下列说法正确的是（）

A.公转周期T=6年

B.小行星在近日点的加速度是地球公转加速度的125

C.从远日点到近日点，小行星受太阳引力逐渐减小

2.（2025安徽高考）2025年4月，我国已成功构建国际首个基于DRO（远距离逆行轨道）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（）

A.a+b=2r

B.a+b=2R

C.M=4π23.（2025四川高考）某人造地球卫星运行轨道与赤道共面，绕行方向与地球自转方向相同。该卫星持续发射信号，位于赤道的某观测站接收到的信号强度随时间变化的规律如图所示，T为地球自转周期。已知该卫星的运动可视为匀速圆周运动，地球质量为M，万有引力常量为G。则该卫星轨道半径为（）A.3GMT24π2

B.3四、实验专题：天体运动相关实验与估算实验1：利用“秤量地球质量”实验原理估算天体质量原理：在星球表面，物体重力近似等于万有引力mg=GMmR2思考题：已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.4×10若某星球表面重力加速度为地球的12实验2：利用开普勒第三定律测中心天体质量原理：绕同一中心天体运动的行星，满足a3T2思考题：月球绕地球公转周期T=27.3天，轨道半径r=3.8×10地球绕太阳公转周期T=1年，轨道半径r=1.5×10实验3：双星系统周期与质量测量原理：双星绕共同质心转动，角速度相同，万有引力提供向心力：

G思考题：两恒星相距L，周期T，求总质量m1若观测得r1:r五、综合计算题（原卷）1.（2023全国乙卷改编）银河系中心黑洞质量约为太阳的4×106倍，恒星S2绕其做椭圆运动，半