专题05 万有引力与航天—备战2022年高考物理母题题源解密（全国通用）（原卷版）

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专题 05 万有引力与航天

【母题来源一】2021 年高考全国卷

【母题题文】（2021·全国高考真题）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 1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为

2.8×105m。已知火星半径约为 3.4×106m，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．6×105m B．6×106m C．6×107m D．6×108m

【母题来源二】2021 年高考河北卷

【母题题文】（2021·河北高考真题）“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．

【母题来源三】2021 年高考全国卷

【母题题文】（2021·全国高考真题）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．

【母题来源四】2021 年高考山东卷

【母题题文】9．（2021·山东高考真题）迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞

行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共

同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为 r。导体绳所受的安培力克服大小为 f的环境阻力，

可使卫星保持在原轨道上。已知卫生离地平均高度为 H，导体绳长为，地球半径为 R，质量为

M，轨道处磁感应强度大小为 B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为

（　　）

A．B．

C．D．

【母题来源五】2021 年高考湖南卷

【母题题文】（2021·湖南高考真题）（多选）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

【命题意图】本类题通常主要考查对描述圆周运动的基本参量——线速度、角速度、周期（频率）

等概念的理解，以及对牛顿第二定律、向心力公式、万有引力定律等规律的理解与应用。

【考试方向】这类试题在考查题型上，通常以选择题的形式出现，极个别情况下会出现在计算题中，

难度一般中等；在考查内容上一般考查对描述圆周运动参量间的关系、牛顿第二定律、向心力公式、万有

引力定律等基本概念和基本规律的理解与应用，有时还会涉及能量知识，同时还会考查运用控制变量法进

行定性判断或定量计算的能力。

【得分要点】在行星（卫星）运动中，所做匀速圆周运动的向心力由中心天体对它们的万有引力提供，

即：

万

＝Fn，设中心天体的质量为 M，行星或卫星（即环绕天体）的质量为 m，根据万有引力定律、牛顿

第二定律和向心力公式有：

万

＝Fn＝

＝

＝mrω2＝

mr 

＝man，解得：

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