1、2020-2021年全国各地高考物理真题选编：万有引力与航天一、单选题（本大题共9小题）1（2021浙江高考真题）图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（）A甲图中的小球将保持静止B甲图中的小球仍将来回振动C乙图中的小球仍将来回摆动D乙图中的小球将做匀速圆周运动2（2021天津高考真题）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火星上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火
2、星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（）A在轨道上处于受力平衡状态B在轨道运行周期比在时短C从轨道进入在P处要加速D沿轨道向P飞近时速度增大3（2020海南高考真题）2020年5月5日，长征五号B运载火箭在中国文昌航天发射场成功首飞，将新一代载人飞船试验船送入太空，若试验船绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（）A试验船的运行速度为B地球的第一宇宙速度为C地球的质量为D地球表面的重力加速度为4（2021重庆高考真题）据报道
3、，天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”，名为“55Cancri e”该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的，母星的体积约为太阳的60倍假设母星与太阳密度相同，“55 Cancri e”与地球做匀速圆周运动，则“55 Cancri e”与地球的（）A轨道半径之比约为B轨道半径之比约为C向心加速度之比约为2 D向心加速度之比约为5（2020浙江高考真题）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32，则火星与地球绕太阳运动的（）A轨道周长之比为23B线速度大小之比为C角速度大小之比
4、为D向心加速度大小之比为946（2020全国高考真题）据报道，最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重量为600N的人在这个行星表面的重量将变为960N由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为（）A0.5B2C3.2D47（2020北京高考真题）不久前欧洲天文学就发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581c”该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的形同质量的人造卫星的动能为，则为A0.13B0.3C3.33D7.58（2021海南高考真题）
5、2021年4月29日，我国在海南文昌用长征五号B运载火箭成功将空间站天和核心舱送入预定轨道。核心舱运行轨道距地面的高度为左右，地球同步卫星距地面的高度接近。则该核心舱的（）A角速度比地球同步卫星的小B周期比地球同步卫星的长C向心加速度比地球同步卫星的大D线速度比地球同步卫星的小9（2020广东高考真题）图是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测下列说法正确的是A发射“嫦娥一号”的速度必须达到第三宇宙速度B在绕月圆轨道上，卫星的周期与卫星质量有关C卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比D在绕月圆
6、轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力二、多选题（本大题共3小题）10（2021重庆高考真题）2021年5月15日“祝融号”火星车成功着陆火星表面，是我国航天事业发展中具有里程碑意义的进展。此前我国“玉兔二号”月球车首次实现月球背面软着陆，若“祝融号”的质量是“玉兔二号”的K倍，火星的质量是月球的N倍，火星的半径是月球的P倍，火星与月球均视为球体，则（）A火星的平均密度是月球的倍B火星的第一宇宙速度是月球的倍C火星的重力加速度大小是月球表面的倍D火星对“祝融号”引力的大小是月球对“玉兔二号”引力的倍11（2021广东高考真题）已知地球的质量为M、半径为R、自转周期为T，地球同步卫星质量为m，
7、引力常量为G有关同步卫星，下列结论正确的是A卫星距离地球表面的高度为B卫星的运行速度小于第一宇宙速度C卫星运行时受到地球引力的大小为D卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度12（2020江苏高考真题）2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有A在轨道上经过A的速度小于经过B的速度B在轨道上经过A的动能小于在轨道上经过A的动能C在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期D在轨道上经过A的加速度小于在轨道上经过A的加速度三、解答题（本大题共7小题）13（2020全国高考真题）如图，
8、质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速周运动，星球A和B两者中心之间距离为L。已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧。引力常数为G。(1)求两星球做圆周运动的周期。(2)在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。已知地球和月球的质量分别为5.981024kg和7.351022kg 。求T2与T1两者平方之比。（结果保留3位小数）14（2020安徽高考真题）由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的影响，存在着一种运
9、动形式：三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做角速度相同的圆周运动（图示为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况）若A星体的质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，万有引力常量G已知，求：（1）A星体所受合力的大小FA；（2）B星体所受合力的大小FB；（3）C星体的轨道半径RC；（4）三星体做圆周运动的周期T。15（2021湖南高考真题）嫦娥五号探月器成功登陆月球并取回月壤，成为中国的骄做。登月取壤过程可简化：着陆器与上升器组合体随返回器和轨道器组合体绕月球做半径为3R的圆轨道运行；当它们运动到轨道的A点时
10、，着陆器与上升器组合体被弹离，返回器和轨道器组合体速度变大沿大椭圆轨道运行；着陆器与上升器组合体速度变小沿小椭圆轨道运行半个周期登上月球表面的B点，在月球表面工作一段时间后，上开器经快速启动从B点沿原小椭圆轨道运行半个周期回到分离点A与返回器和轨道器组合体实现对接，如图所示。已知月球半径为R、月球表面的重力加速度为。（1）求返回器与轨道器、着陆器与上升器的组合体一起在圆轨道上绕月球运行的周期T；（2）若返回器和轨道器组合体运行的大椭圆轨道的长轴为8R，为保证上升器能顺利返回A点实现对接，求上升器在月球表面停留的时间t。16（2020北京真题）万有引力定律清楚地向人们揭示，复杂运动隐藏着简洁的科
11、学规律；它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则；它可以计算两个质点间的万有引力，或球体之间的万有引力。已知地球的质量为M（视为质量分布均匀的球体），半径为R，引力常量为G。（1）不考虑地球的自转，求地球表面附近的重力加速度大小。（2）已知质量分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零。求深度为d的矿井底部的重力加速度大小。（3）电影流浪地球中的人们住在“地下城”。假设“地下城”建在半径为r的巨大空腔中，空腔与地球表面相切，如图所示。O和O分别为地球和空腔的球心，地球表面上空某处P离地球表面的距离为H，空腔内另一处Q与球心O的距离为L，P、Q、O和O在同一直线上。对于质量为m的人
12、，求在P处受到地球的万有引力大小；在Q处受到地球的万有引力大小。17（2021福建真题）2021年2月24日，我国火星探测器“天问一号”成功实施近火制动进入火星停泊轨道。要从地球表面向火星发射火星探测器，简单而又比较节省能量的发射过程可分为两步进行。第一步，用火箭对探测器进行加速，使探测器脱离地球引力作用，成为一个沿地球公转轨道绕太阳运动的人造行星。第二步，如图，在P点短时间内对探测器进行加速，使探测器进入霍曼转移轨道，然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆，椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕
13、太阳的公转周期是1年，地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道，火星的轨道半径是地球的1.5倍，1.2，1.1。求（1）探测器从P点运动到Q点所用的时间；（结果以年为单位，保留1位有效数字）（2）探测器刚进入霍曼转移轨道时，探测器与太阳连线、火星与太阳连线之间的夹角。18（2020全国真题）“嫦娥四号”在月球背面软着陆和巡视探测，创造了人类探月的历史。为了实现“嫦娥四号”与地面间的太空通讯，我国于2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”，它是运行于地月拉格朗日点的通信卫星，点位于地球和月球连线的延长线上。若某飞行器位于点，可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，如图所示。已知飞行器质量远小于月球质量，地球与月球的中心距离为，点与月球的中心距离为，月球绕地球公转周期为，引力常量为。求：（1）该飞行器在点的加速度大小。（2）地球质量与月球质量的比值。参考答案：1B2D3B4B5C6B7C8C9C10AD11BD12ABC13(1)；(2)1.0114（1）（2）（3）（4）15（1）；（2）（其中n=1、2、3、）16（1）；（2）；（3），17(1)0.7年；(2)18(1) ；(2)
