第六章專題 衛(wèi)星變軌問題和雙星問題—人教版高中物理必修二檢測(cè)

1、專題強(qiáng)化一：衛(wèi)星變軌問題和雙星問題1.兩個(gè)質(zhì)量不同的天體構(gòu)成雙星系統(tǒng)，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()A質(zhì)量大的天體線速度較大B質(zhì)量小的天體角速度較大C兩個(gè)天體的向心力大小相等D若在圓心處放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它受到的合力為零2.2019年春節(jié)期間，中國(guó)科幻電影里程碑的作品流浪地球熱播，影片中為了讓地球逃離太陽(yáng)系，人們?cè)诘厍蛏辖ㄔ焯卮蠊β拾l(fā)動(dòng)機(jī)，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過(guò)程如圖所示，地球在橢圓軌道 上運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn)B變軌，進(jìn)入圓形軌道 .在圓形軌道 上運(yùn)行到B點(diǎn)時(shí)再次加速變軌，從而最終擺脫太陽(yáng)束縛.對(duì)于該過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A沿軌道 運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，需向前噴氣

2、減速才能進(jìn)入軌道 B沿軌道運(yùn)行的周期小于沿軌道運(yùn)行的周期C沿軌道 運(yùn)行時(shí)，在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度D在軌道 上由A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)的過(guò)程，速度逐漸增大3.如圖所示，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器經(jīng)軌道 到達(dá)P點(diǎn)后經(jīng)過(guò)調(diào)整速度進(jìn)入圓軌道 ，再經(jīng)過(guò)調(diào)整速度變軌進(jìn)入橢圓軌道 ，最后降落到月球表面上.下列說(shuō)法正確的是()A“嫦娥三號(hào)”在地球上的發(fā)射速度大于11.2 km/sB“嫦娥三號(hào)”由軌道經(jīng)過(guò)P點(diǎn)進(jìn)入軌道時(shí)要加速C“嫦娥三號(hào)”在軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度大于在軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度D“嫦娥三號(hào)”穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度與在軌道上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度相等4.冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比

3、約為71，同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)由此可知，冥王星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的()A軌道半徑約為卡戎的B角速度大小約為卡戎的C線速度大小約為卡戎的7倍D向心力大小約為卡戎的7倍5.宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩顆星球，其他星球?qū)λ麄兊娜f(wàn)有引力可以忽略不計(jì)它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下，圍繞連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示下列說(shuō)法中正確的是()A它們的線速度大小與質(zhì)量成正比B它們的線速度大小與軌道半徑成正比C它們的線速度大小相等D它們的向心加速度大小相等6.(多選)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過(guò)幾次變軌，例如某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道2上，最后

4、由軌道2在Q處變軌進(jìn)入圓軌道3，軌道1、2相切于P點(diǎn)，軌道2、3相切于Q點(diǎn)，如圖所示.忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則以下說(shuō)法正確的是()A該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處減速B該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3，機(jī)械能逐漸減小C該衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能小于在軌道1的動(dòng)能D該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道3上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度等于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度7.(多選)航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，B為軌道上的一點(diǎn)，如圖所示.關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有()A在軌道上經(jīng)過(guò)A的速度小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度B在軌道上經(jīng)過(guò)A的速度小于在軌道上經(jīng)過(guò)A的速度C在軌道上運(yùn)動(dòng)的

5、周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期D在軌道上經(jīng)過(guò)A的加速度小于在軌道上經(jīng)過(guò)A的加速度8.(多選)如圖所示，在嫦娥探月工程中，設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0.飛船在半徑為4R的圓形軌道上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道，到達(dá)軌道的近月點(diǎn)B時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，忽略月球的自轉(zhuǎn)，則()A飛船在軌道上的運(yùn)行速率大于B飛船在軌道上的運(yùn)行速率小于在軌道上B處的運(yùn)行速率C飛船在軌道上的向心加速度小于在軌道上B處的向心加速度D飛船在軌道、軌道上運(yùn)行的周期之比TT419.（多選）宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)因?yàn)槿f(wàn)有引

6、力的作用而吸引到一起.如圖所示，某雙星系統(tǒng)中A、B兩顆天體繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑之比rArB12，則兩顆天體的()A質(zhì)量之比mAmB21B角速度之比AB12C線速度大小之比vAvB12D向心力大小之比FAFB2110.(多選)兩顆靠得很近的天體組合為雙星，它們以兩者連線上的某點(diǎn)為圓心，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是()A它們所受的向心力大小相等B它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小相等C它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比D它們的周期與軌道半徑成正比11中國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“神舟號(hào)”飛船，目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際第三代載人飛船技術(shù)，其發(fā)射過(guò)程簡(jiǎn)化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)

7、射，由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，A點(diǎn)距地面的高度為h1，飛船飛行5圈后進(jìn)行變軌，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖9所示.設(shè)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t，若已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R，忽略地球的自轉(zhuǎn)，求：圖9(1)飛船在B點(diǎn)經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時(shí)是加速還是減速？(2)飛船經(jīng)過(guò)橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小.(3)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度h2.12如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球A和B兩者中心之間距離為L(zhǎng).已知星球A、B的中心和O三點(diǎn)始終共線，星球A和B分別在O的兩側(cè).引力常量為G.(1)求兩星球做圓周

8、運(yùn)動(dòng)的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B，月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為T1.但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的運(yùn)行周期記為T2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.981024 kg和7.351022 kg.求T2與T1兩者平方之比.(計(jì)算結(jié)果保留四位有效數(shù)字)答案1.【答案】C【解析】雙星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，它們的角速度相等，故B錯(cuò)誤；兩個(gè)星球間的萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第三定律可知，兩個(gè)天體的向心力大小相等，故C正確；根據(jù)牛頓第二定律，有：Gm12r1m22r2其中：r1r2L故r1Lr2L故故質(zhì)量大的星球線速度

9、小，故A錯(cuò)誤；若在圓心處放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，合力：FGG()0，故D錯(cuò)誤2.【答案】B【解析】3.【答案】D【解析】4.【答案】A【解析】設(shè)冥王星和卡戎的質(zhì)量分別為m1和m2，軌道半徑分別為r1和r2，它們之間的距離為L(zhǎng).冥王星和卡戎繞它們連線上的某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期和角速度相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)于冥王星有m12r1，對(duì)于卡戎有m22r2，可知m12r1m22r2，故，選項(xiàng)A正確；又線速度vr，故線速度大小之比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因兩星的向心力均由它們之間的萬(wàn)有引力提供，故大小相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5.【答案】B【解析】雙星系統(tǒng)中，兩星運(yùn)動(dòng)的周期相等，相互間的萬(wàn)有引力提供各自所需的向心力，則有m1r1m2r

10、2，可知它們的軌道半徑與質(zhì)量成反比，再由v、a可知線速度、向心加速度與軌道半徑成正比，即應(yīng)與它們的質(zhì)量成反比，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確6.【答案】CD【解析】該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處加速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該衛(wèi)星從軌道1到軌道2需要點(diǎn)火加速，則機(jī)械能增加；從軌道2再到軌道3，又需要點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加；故該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3，機(jī)械能逐漸增加，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)v可知，該衛(wèi)星在軌道3的速度小于在軌道1的速度，則衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能小于在軌道1的動(dòng)能，選項(xiàng)C正確；根據(jù)a可知，該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道3上經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)的加速度等于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)D正確；故選C、D.7.【答案】A

11、BC【解析】在軌道上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由開普勒第二定律可得經(jīng)過(guò)A的速度小于經(jīng)過(guò)B的速度，A正確；從軌道的A點(diǎn)進(jìn)入軌道需減速，使萬(wàn)有引力大于所需要的向心力，做近心運(yùn)動(dòng)，所以在軌道上經(jīng)過(guò)A的速度小于在軌道上經(jīng)過(guò)A的速度，B正確；根據(jù)開普勒第三定律k，橢圓軌道的半長(zhǎng)軸小于圓軌道的半徑，所以在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期，C正確；在軌道上和在軌道上通過(guò)A點(diǎn)時(shí)所受的萬(wàn)有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，加速度相等，D錯(cuò)誤.8.【答案】BC【解析】由mg0知，v，即飛船在軌道上的運(yùn)行速率等于，A錯(cuò)誤.由v知，vv，則有vBv，B正確.由an知，飛船在軌道上的向心加速度小于在軌道上B處的向心加速度，C正

12、確.由T2知，飛船在軌道、軌道上運(yùn)行的周期之比TT81，D錯(cuò)誤.9.【答案】AC【解析】雙星都繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由兩者之間的萬(wàn)有引力提供向心力，角速度相等，設(shè)為.根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)A星：GmA2rA對(duì)B星：GmB2rB聯(lián)立得mAmBrBrA21.根據(jù)雙星的條件有：角速度之比AB11，由vr得線速度大小之比vAvBrArB12，向心力大小之比FAFB11，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤.10.【答案】AC【解析】在雙星系統(tǒng)中，雙星之間的萬(wàn)有引力提供各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即向心力大小相等，故A正確；在雙星問題中它們的角速度相等，根據(jù)vr得它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與軌道半徑成正比，故B錯(cuò)誤；雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有相同的角速度，靠相互間的萬(wàn)有引力提供向心力，即Gm1r12m2r12.所以它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比，故C正確；雙星各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，故D錯(cuò)誤11(1)加速(2)(3)R解析(2)在地球表面有mg根據(jù)牛頓第二定律有：GmaA由式聯(lián)立解得，飛船經(jīng)過(guò)橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小為aA.(3)由萬(wàn)有引力提供向心力，有Gm(Rh2)由題意可知，飛船在預(yù)定圓軌道上運(yùn)行的周期為T由式聯(lián)立解得h2R.12解析(1)兩星球圍繞同一點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度大小相同，周期也相同，其所需向心力由兩者間的萬(wàn)有引力提供