1、2021年高考物理真题专题 万有引力定律与航天1. (2021浙江卷)空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站()A. 绕地运行速度约为B. 绕地运行速度约为C. 在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D. 在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒答案D解析：在5月份轨道半径基本不变，故可视为机械能守恒，故D正确。故选D。2. (2021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S
2、2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为(太阳到地球的距离为)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2020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. B. C. D. 答案B解析：可以近似把S2看成匀速圆周运动，由图可知，S2绕黑洞的周期T=16年，地球的公转周期T0=1年，S2绕黑洞做圆周运动的半径r与地球绕太阳做圆周运动的半径R关系是地球绕太阳的向心力由太阳对地球的引力提供，由向心力公式可知解得太阳的质量为同理S2绕黑洞的向心力由黑洞对它的万有引力提供，由向心力公式可知解得黑洞的质
3、量为综上可得故选B。3. (2021全国甲卷)2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8105m。已知火星半径约为3.4106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为()A. 6105m B. 6106m C. 6107m D. 6108m答案C解析：忽略火星自转则可知设与为1.8105s的椭圆形停泊轨道周期相同的圆形轨道半径为，由万引力提供向心力可知设近火点到火星中心为设远火点到火星中心为由开普勒第三定律可知由
4、以上分析可得故选C。4. (2021湖南卷)2021年4月29日，中国空间站天和核心舱发射升空，准确进入预定轨道。根据任务安排，后续将发射问天实验舱和梦天实验舱，计划2022年完成空间站在轨建造。核心舱绕地球飞行的轨道可视为圆轨道，轨道离地面的高度约为地球半径的。下列说法正确的是()A. 核心舱进入轨道后所受地球的万有引力大小约为它在地面时的倍B. 核心舱在轨道上飞行的速度大于C. 核心舱在轨道上飞行的周期小于D. 后续加挂实验舱后，空间站由于质量增大，轨道半径将变小答案AC解析：根据万有引力定律有核心舱进入轨道后的万有引力与地面上万有引力之比为所以A正确；根据可知轨道半径越大周期越大，则其周
5、期比同步卫星的周期小，小于24h，所以C正确；故选AC。5. (2021河北卷) “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同步卫星的轨道半径的比值约为()A. B. C. D. 答案D解析：绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得则，由于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，则飞船的轨道半径则故选D。6. (2021春浙江卷)嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采
6、样返回的航天器，由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品，轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.6710-11Nm2/kg2地球质量m=6.01024kg，月球质量m2=7.31022kg，月地距离r1=3.8105km，月球半径r2=1.7103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时，其环绕速度约为()A. 16m/s B. 1.1102m/s C. 1.6103m/s D. 1.4104m/s【答案】C【解析】根据可得故选C。7. (2021广东卷)2021年4月，我国自主研发的空间站“天和”核心舱成功发射并入轨运行，若核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知引力常量，由下列物理量能计算出地球质量的是()A. 核心舱的质量和绕地半径 B. 核心舱的质量和绕地周期C. 核心舱的绕地角速度和绕地周期 D. 核心舱的绕地线速度和绕地半径答案D解析：根据核心舱做圆周运动向心力由地球的万有引力提供，可得可得可知已知核心舱的质量和绕地半径、已知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱的角速度和绕地周期，都不能求解地球的质量；若已知核心舱的绕地线速度和绕地半径可求解地球的质量。故选D。
