2026届高考物理一轮总复习提能训练（二十五）含答案

提能训练练案［25］

基础巩固练

题组一开普勒定律的应用

1.北京冬奥开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不

同位置对应的节气，下列说法正确的是（）

A.夏至时地球的运行速度最大

B.从冬至到春分的运行时间为公转周期的;

4

c.若用。代表椭圆轨道的半长轴，r代表公转周期，则。=上地球和火星对应的〃值

是不同的

D.太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上

［答案］D

［解析］根据开普勒第二定律可知，地球与太阳中心连线在相同时间内扫过的面积相等,

根据S=4•⑶可知地球在近日点的运行速度最大，在远日点的运行速度最小，故夏至时地

球的运行速度最小，A错误；根据对称性可知，地球从冬至到夏至的运行时间为公转周期的

（由于从冬至到春分地球的运行速度大于从春分到夏至地球的运行速度，可知地球从冬至到

春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故地球从冬至到春分的运行时间小于公转周

期的1B错误；根据开普勒第三定律可知，所有绕太阳转动的行星轨道平长轴的三次方与公

4

由

转周期的二次方成正比，则有亍;=左，其中攵与中心天体的质量有关，地球和火星都是绕太阳

转动，故地球和火星对应的k值相同，C错误；根据开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳

运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故太阳既在地球公转轨道的焦点上，也

在火星公转轨道的焦点上，D正确。

2.2021年2月，我国首次火星探测任务中探测器“天问一号”成功进入周期为7的大

椭圆环火轨道。14天后，“天问一号”成功实施近火制动，经过极轨转移轨道（图书未画出）,

进入近火点高度（离火星表面的高度）为力、远火点高度为“、周期为gr的火星停泊轨道。已

知火星半径为R,则大椭圆环火轨道半长轴为（）

O

大棚圆环火轨道

停泊轨道

25,25

A.3忖"+力)B.—(//+//+2/?)

18

C.胃瓜H+h)D.^G(H+h+2R)

［答案］B

'H+h+2R

225

［解析］根据开普勒第三定律可得」不,解得。='十"十火），故选。

7~2B

2q8

题组二重力与万有引力的关系

3.质量为〃?的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为①、速度由％

减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重

力加速度大小为g,忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运

动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（）

A,小4gd%)

B.m°<g+至

C.相o.2g—?D.m°为+力

［答案］B

［解析］着陆器向下做匀减速运动时的加速度大小仔与在天体表面附近,有〃吆

niM火M乂'区地

G—r,则匚=—XE整理得g火=0.4g,由牛顿第二定律知，F~mg=ma,解得制

R2gM地K

动力F=m°4g+^，B项正确。

4.（2025•广东广州高三期中）人类社会的快速进步使得碳排放量不断增加，这导致温室效

裔中物理

应加剧，地球南北两极的牛态环境遭到一定的破坏。一头质量为〃7的北极熊在失去家园后，

被运送到了位于赤道上的北极熊馆加以照料，它在北极和馆内的重力差为A凡已知地球自转

周期为兀根据以上信息，可求出地球的半径为（）

r-AFRbF

A.—B.

4兀勺刀2nzm

mT1

04兀2D,4兀

［答案］A

［解析］设地球的质量为加地，北极熊在赤道上时，万有引力的一部分提供向心力，即

Gm池6/2兀\,Gm地〃i,jI“士,

——---mg=十，北极点在北极时，有———=mg，根据题意，有AE=

A\1JA

12Tl\DbF

/wV次，得氏=:；一，A正确，B、C、D错误。

\/）4兀-〃7

题组三天体质量和密度的计算

5.（2024・山东卷）“鹊桥二号”中继星环绕月球运行，其24小时椭圆轨道的半长轴为心

已知地球同步卫星的轨道半径为厂，则月球与地球质量之比可表示为（）

［答案］D

［解析］“鹊桥二号”中继星（在24小时椭圆轨道运行）地球同步卫星正普勒黄与应建

*

z3

=鼠；-hf__O勒堂量与曳立型槌L质量成正1匕_也=）____也=1，D正确。

6.（多选）宇航员在月球表面将一片羽毛和一个铁锤从同一高度由静止同时释放，二者儿

乎同时落地。若羽毛和铁锤是从高度为/?处下落，经时间，落到月球表面。已知引力常量为

G,月球的半径为R。不考虑月球自转的影响，则下列表述正确的是（）

A.月球表面的自由落体加速度g月=不

B.月球的质量加=等

（jrr

C.月球的密度〃

2nRGi

裔中物理

D.月球的密度方许

［答案］ABD

［解析］月球表面附近的物体做自由落体运动，有〃=月氏则月球表面的自由落体加

速度g月=1，故A正确；不考虑月球自转的影响，有隼=〃吆月，得月球的质量加=

2/求2

2/必必3〃

故B正确；月球的密度〃匕=%=,故C错误，D正确。

CrrV4兀…2兀"W

5心

题组四人造卫星（或行星）运行参数的确定

7.（2025・八省联考云南卷）神舟十九号载人飞船与中国空间站完成自主交会对接后形成一

个组合体。该组合体在距地面高约400km（高于近地轨道高度）的轨道上运行，其轨道可近似

视为圆。已知地球同步卫星位于地面上方高度约36000km处，则该组合体（）

A.运行速度大于7.9km/s,运行周期小于地球同步卫星的周期

B.运行速度大于7.9km/s,运行周期大于地球同步卫星的周期

C.运行速度小于7.9km/s,运行周期小于地球同步卫星的周期

D.运行速度小于7.9km/s,运行周期大于地球同步卫星的周期

［答案］C

Mtnp24兀2IGA/I

［解析］根据。^-=%~=团而八可得，=7=2兀不彳组合体的轨道半径大于

地球半径，可知组合体的运行速度小于7.9km/s;组合体轨道半径小于同步卫星的轨道半径，

可知组合体的运行周期小于地球同步卫星的周期。故选C。

8.（2023•广东卷）如图（a）所示，太阳系外的一颗行星尸绕恒星0做匀速圆周运动。由于P

的遮挡，探测器探测到。的亮度随时间做如图（b）所示的周期性变化，该周期与P的公转周期

相同。已知。的质量为引力常量为G。关于尸的公转，下列说法正确的是（）

探

测，-----------

器r0。2Z|TO时间

图（a）图伽）

A.周期为一历

B.半径为

裔中物理

7T

C.角速度的大小为

t\—lo

D.加速度的大小为探

［答案］B

［解析］由题图(b)可知探测器探测到。的亮度随时间变化的周期丁=八一的则尸的公转

「1£

周期为。-如故A错误；行星尸绕恒星Q做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得皇

=〃净，解得P的公转半径r='故B正确；尸的角速度口与=

1

T14兀2、4兀2T

2TC3、口.c［2兀\,GM(ti-to)22兀,\2TIGM“、口

，故C错灰；P的加速度大小a=a)-r=-----2------1-----=--------------，故D错乐。

t\-to-------------------------------------------------Vi-to)J4兀2t\-ZoJt\-to

题组五宇宙速度

9.星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速

度％与第一宇宙速度片的关系是岭=四/。已知某星球的半径为广，它表面的重力加速度为

地球表面重力加速度g的卜不计其他星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为(

)

C.fD.国

［答案］A

［解析］由题意可知，此星球上的重力加速度为上，此星球的第一宇宙速度有〃7、g=

my.又妁=及%，解得匕=J^,故选A。

10.经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，

这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于

等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。若太阳演变成一个黑洞后的密度为P、半径为几

设光速为前第二宇宙速度是第一宇宙速度的Ji倍，引力常量为G,则Pg的最小值是()

A里R£

*4KG•8兀G

裔中物理

［答案JB

［解析］设太阳演变成一个黑洞后的质量为“，对于太阳表面一个质量为〃7的物体，根

Mm/I（JA/

据万有引力提供向心力，有座=加下，可得太阳的第一宇宙速度为，=丁第二宇宙速

度大于等于光速，又第二宇宙速度是第一宇宙速度的g倍，则。《血，又根据太阳演变成

一个黑洞后的质量A/=p・$/?3,联立解得〃火2》\言，故B正确。

11,（2023•北京卷）2022年10月9日,我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射,

实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动，距地面高度约

为720km,运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示，为了随时跟踪和观测太阳的活动，

“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中，需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向，

使太阳光能照射到“夸父一号”，下列说法正确的是（）

A.“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1。

B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/s

C.“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度

D.由题干信息，根据开普勒第三定律，可求出日地间平均距离

［答案］A

［解析］因为“夸父一号”轨道要始终保持被太阳光照射到，则在一年之内转过360。，

即轨道平面平均每天约转动1。，故A正确；第一宇宙速度是所有绕地球做圆周运动的卫星的

最大环绕速度，则“夸父一号”的速度小于7.9km/s,故B错误；根据受=〃皿：可知“夸

父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误；“夸父一

号”绕地球转动，地球绕太阳转动，中心天体不同，则根据题中信息不能求解地球与太阳的

距离，故D错误。故选A。

裔中物理

题蛆六天体中的追及相遇问题

12.A.3两颗卫星均在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，已知卫星片的周期为北,

某时刻两卫星相距最近，至少再经过时间，=77〃时，它们再一次相距最近。若卫星力、8的

16

轨道半径分别为心、/8,且々V%，则”的值最接近（）

以

A.6.0B.6.3

C.6.6D.6.9

［答案］C

17

［解析］某时刻两卫星相距最近，至少再经过时间/二生〃时，它们再一次相距最近，有

1o

解得称=17,则利=，卜26.6,故选C。

TATBTA以、，

能力提升练

13.某行星周围的卫星绕其做圆周运动的轨道半径，•与运动周期T的关系如图所示。行

星的半径为R），引力常量为G,图中〃、6为已知量。下列说法正确的是（）

A.绕该行星表面运行卫星的周期为Y

B.该行星的质量为誓

C.该行星的密度为聋

4b

D.该行星表面的重力加速度为r

aR6

［答案］C

［解析］根据开普勒第三定律有,=左，且％=2可得丁=空aRi，A错误；由万有引力提

/ci、b

32

,,,.、,Mm4兀27P1rGM一入GMh_4n/>皿tMM

供向心力何%^=加亍升'付了=而'可何行=7解传〃=高'B错次；由P=7,且'

裔中物理

4元2〃47r2〃

4,r"MGa3bji丁..MmGM。4兀为”

二铲高，可得〃=二=0：=而'°正确；由F一町付g=7［=K=靛T口错

铲Rd铲凤

误。

14.（多选）（2024・河北卷）2024年3月20日,“鹊桥二号”中继星成功发射升空,为“嫦

娥六号”在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。“鹊桥二号”采用周期为24h的环月

椭圆冻结轨道（如图），近月点力距月心约为2.0X103km,远月点。距月心约为1.XX104km,

CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是（）

A.“鹊桥二号”从C经8到。的运动时间为12h

B.“鹊桥二号”在力、8两点的加速度大小之比约为81：1

C.“鹊桥二号”在C、。两点的速度方向垂直于其与月心的连线

D.“鹊桥二号”在地球表面附近的发射速度大于7.9km/s且小于11.2km/s

［答案］DD

［解析］由开普勒第二定律可知，“鹊桥二号”在近月点的速度大于在远月点的速度，

因此“鹊桥二号”从C经B到。的时间应大于“鹊桥二号”运行的半个周期，即大于12h,

A错误；“鹊桥二号”在/、8两点的加速度由万有引力产生，则由牛顿第二定律有岑=

〃心得。=潸，则也当二B正确；“鹊桥二号”在C、。两点的速度方向沿轨迹的切

r-aB1

线方向，即“鹊桥二号”在C。两点的速度方向与C。连线垂直，C错误；“鹊桥二号”

为月球的卫星，没有脱离地球的束缚，因此其发射速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之

间，D正确。

15.（多选）（2024・广东卷）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在

接近某行星表面时以60m/s的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断

开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg,背罩质量为50kg,该行星的

裔中物理

质量和半径分别为地球的右和;。地球表面重力加速度大小g取10m/铲。忽略大气对探测器

1xj4

和背罩的阻力。下列说法正确的有（）

A.该行星表面的重力加速度大小为4m*2

B.该行星的第一宇宙速度为7.9km/s

C.“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为80m/s2

D.“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW

［答案］AC

［解析］在星球表面有霹，=〃?g,可得g=罪，故g行=等~・第?=4111*2,故A正确;

R-R-M地R长

Mm

在星球表面上空，根据万有引力提供向心力有限=〃7万，可得星球的第一宇宙速度，=

器，故该行星的第一宇宙速度，行=等.髻，地=T^=^X7.9km/s,故B错误；“背

个R地A行［J5

罩分离”前，探测器及其保护背罩整体做匀速直线运动，对整体受力分析，有产地=的+〃7‘应

行，对探测器受力分析，根据平衡条件可得探测器与保乎背罩之间的作用力大小/=〃吆行=4

000N,“背罩分离”后瞬间，背罩所受的合力大小为厂绝-加'8行=尸=4000N,对背罩根

据牛顿第二定律有尸=〃/〃，解得。=80m/s2,故C正确；“背罩分离”后瞬间探测器所受

重力对其做功的功率。=〃噜行/=1000X4X60W=240kW,故D错误。

16.（2025・陕西榆林高三校联考阶段练习）2023年8月29日华为Mate60隆重上市，该手

机搭载我国自主研发的麒麟9000s芯片，该手机还有一个最大的亮点就是可以连接天通一号

01星实现卫星通信。已知天通一号01星。相对于地球的最大张角为仇如图所示，已知地球

的平均密度为勺地球的半径为心引力常量为G,天通一号01星的运动可看作绕地球做匀

速圆周运动，天通一号01星可视为质点，则根据以上数据可以求出（）

裔中物理

A.天通一号01星距地面的高度为〃=R(1—sin寸

B.第•宇宙速度的大小为应

40

C.天通一号01星轨道所在处的重力加速度大小为丁G〃Rsin彳

371

D.天通一号01星运行的周期为7=

2

I答案］C

［解析］设天通一号01星距地面的高度为九如图所示，根据几何关系可得”_=sin

R+h

0解得〃=A」了T，故A错误；设第一宇宙速度大小为％则有

一,=加匕地球的

.U

2sin—R

\2)

质量为两式联立得解，■火警，故B错误；设天通一号01星轨道半径为

r,天通一号01星轨道所在处的重力加速度大小为g',天通一号01星在轨道所在处有

=mg',地球表面物体有/丝=〃?ig,地球的质量为W=兀7?3,又x=sin2,联立解得

R2