【高三物理寒假〈二輪專題復(fù)習(xí)〉】第4講：萬有引力與航天

1、個(gè)性化教學(xué)輔導(dǎo)教案學(xué)生姓名年 級高三學(xué) 科物理上課時(shí)間教師姓名課 題萬有引力與航天教學(xué)目標(biāo)1.掌握天體運(yùn)行規(guī)律（計(jì)算質(zhì)量、密度、）2.掌握行星變軌問題規(guī)律教學(xué)過程教師活動2015卷T21：天體的運(yùn)動2016卷T17：同步衛(wèi)星卷T14：行星運(yùn)動規(guī)律，開普勒定律2017卷T19：萬有引力在天體運(yùn)行中應(yīng)用卷T14：行星運(yùn)動規(guī)律，圓周運(yùn)動1(多選)(2017·全國卷)如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T0.若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動過程中()A從P到M所用的時(shí)間等于B從Q到N階段，機(jī)械能

2、逐漸變大C從P到Q階段，速率逐漸變小D從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功【解答】CDA錯(cuò)：由開普勒第二定律可知，相等時(shí)間內(nèi)，太陽與海王星連線掃過的面積都相等B錯(cuò)：由機(jī)械能守恒定律知，從Q到N階段，機(jī)械能守恒C對：從P到Q階段，萬有引力做負(fù)功，動能減小，速率逐漸變小D對：從M到N階段，萬有引力與速度的夾角先是鈍角后是銳角，即萬有引力對它先做負(fù)功后做正功2(2017·全國卷)2017年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視為圓軌道)運(yùn)行與天宮二號單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比，組合體運(yùn)行的()A周期變大B速率變大C

3、動能變大D向心加速度變大【解答】C天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道運(yùn)行，根據(jù)G mamr 可知，組合體運(yùn)行的向心加速度、速率、周期不變，質(zhì)量變大，則動能變大，選項(xiàng)C正確3(2016·全國卷)關(guān)于行星運(yùn)動的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是()A開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動的規(guī)律B開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律C開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動的原因D開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律【解答】B開普勒在第谷天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了行星運(yùn)動三定律，而牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律4(20

4、16·全國卷)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊，目前地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍，假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為()A1 hB4 h C8 hD16 h 【解答】B地球自轉(zhuǎn)周期變小，衛(wèi)星要與地球保持同步，則衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期也應(yīng)隨之變小，由開普勒第三定律k可知衛(wèi)星離地球的高度應(yīng)變小，要實(shí)現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球的目的，則衛(wèi)星周期最小時(shí)，由數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可作出他們間的位置關(guān)系如圖所示衛(wèi)星的軌道半徑為r2R由得.解得T24 h.5(2014·新課標(biāo)全國)假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布

5、的球體已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0，在赤道的大小為g；地球自轉(zhuǎn)的周期為T，引力常量為G.地球的密度為()A.B.C.D.【解答】B在地球兩極處，Gmg0，在赤道處，GmgmR，故R，則，B正確 涉及的知識點(diǎn)：1、 中心天體的質(zhì)量密度的計(jì)算2、 衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律分析3、 衛(wèi)星變軌題4、 雙星問題中心天體質(zhì)量和密度的計(jì)算解題方略1利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R.由于Gmg，故天體質(zhì)量M，天體密度.2通過觀察衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運(yùn)動的周期T和軌道半徑r.(1)由萬有引力等于向心力，即Gmr，得出中心天體質(zhì)量M；(2)若已知天體半徑R，則天體的平均密度；(3)若天體的衛(wèi)星在天體表面附近

6、環(huán)繞天體運(yùn)動，可認(rèn)為其軌道半徑r等于天體半徑R，則天體密度.可見，只要測出衛(wèi)星環(huán)繞天體表面運(yùn)動的周期T，就可估算出中心天體的密度題組預(yù)測1過去幾千年來，人類對行星的認(rèn)識與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星“51 peg b”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕，“51 peg b”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽運(yùn)動半徑的，該中心恒星與太陽的質(zhì)量比約為()A.B1 C5 D10【解答】B研究行星繞某一恒星做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)萬有引力提供向心力，列出等式為：mr，M“51 peg b”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動，周期約為4天，軌道半徑約為地球繞太陽運(yùn)動半徑的，所以該中心恒星與

7、太陽的質(zhì)量比約為1.2到目前為止，火星是除了地球以外人類了解最多的行星，已經(jīng)有超過30枚探測器到達(dá)過火星，并發(fā)回了大量數(shù)據(jù)如果已知萬有引力常量為G，根據(jù)下列測量數(shù)據(jù)，能夠得出火星密度的是()A發(fā)射一顆繞火星做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星，測出衛(wèi)星的軌道半徑r和衛(wèi)星的周期TB測出火星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期T和軌道半徑rC發(fā)射一顆貼近火星表面繞火星做勻速圓周運(yùn)動的飛船，測出飛船運(yùn)行的速度vD發(fā)射一顆貼近火星表面繞火星做勻速圓周運(yùn)動的飛船，測出飛船運(yùn)行的角速度【解答】D根據(jù)Gmr()2可以得出火星的質(zhì)量，但火星的半徑未知，無法求出密度故A錯(cuò)誤；測出火星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的周期和軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供

8、向心力，可以求出太陽的質(zhì)量，由于火星是環(huán)繞天體，不能求出其質(zhì)量，所以無法求出密度故B錯(cuò)誤；根據(jù)Gm，得M，密度，由于火星的半徑未知，無法求出密度故C錯(cuò)誤；根據(jù)Gmr2得，M，則密度，可以求出火星的密度故D正確解題方略 衛(wèi)星的繞行速度v、角速度、周期T與軌道半徑r的關(guān)系(1)由Gm，得v ，則r越大，v越小(2)由Gm2r，得，則r越大，越小(3)由Gmr，得T ，則r越大，T越大題組預(yù)測12016年2月1日15點(diǎn)29分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第五顆新一代北斗導(dǎo)航衛(wèi)星該衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道離地面的高度約為地球半徑R的3倍已知地球表面的重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響則()A衛(wèi)星的繞行速

9、率大于7.9 km/sB衛(wèi)星的繞行周期約為8 C衛(wèi)星所在處的重力加速度大小約為D衛(wèi)星的動能大小約為【解答】D7.9 km/s是第一宇宙速度，是衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，所以該衛(wèi)星的速度小于7.9 km/s.故A錯(cuò)誤；在地球表面質(zhì)量為m0的物體，有Gm0g，所以有GMgR2.用M表示地球的質(zhì)量，m表示衛(wèi)星的質(zhì)量，由萬有引力定律和牛頓第二定律得Gm·4Rmgm解得衛(wèi)星的繞行周期約為T16 ，衛(wèi)星所在處的重力加速度大小約為 g衛(wèi)星的動能大小約為Ekmv2.故B、C錯(cuò)誤，D正確2(多選)截止到2017年2月全球定位系統(tǒng)GPS已運(yùn)行了整整28年，是現(xiàn)代世界的奇跡之一GPS全球定位系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星在軌

10、運(yùn)行，每個(gè)衛(wèi)星的環(huán)繞周期為12小時(shí)GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相比較，下面說法正確的是 () AGPS系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道半徑是地球同步衛(wèi)星軌道半徑的倍BGPS系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道半徑是地球同步衛(wèi)星軌道半徑的倍CGPS系統(tǒng)的衛(wèi)星線速度是地球同步衛(wèi)星線速度的倍DGPS系統(tǒng)的衛(wèi)星線速度是地球同步衛(wèi)星線速度的倍【解答】BD設(shè)GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道半徑為r1，周期為T1，地球同步衛(wèi)星軌道半徑為r2，周期為T2.由萬有引力提供向心力，有Gm()2r，可得衛(wèi)星運(yùn)動的周期T2 ，又，所以，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)v，可得·，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確衛(wèi)星變軌與對接問題解題方略1必須掌握的三種運(yùn)動情景2衛(wèi)星速度改變時(shí)，

11、衛(wèi)星將變軌運(yùn)行(1)速度增大時(shí)，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動，周期變長，機(jī)械能增加，穩(wěn)定在高軌道上時(shí)速度比在低軌道上小(2)速度減小時(shí)，衛(wèi)星將做向心運(yùn)動，周期變短，機(jī)械能減少，穩(wěn)定在低軌道上時(shí)速度比在高軌道上大題組預(yù)測 1近年來，火星探索計(jì)劃不斷推進(jìn)如圖所示，載人飛行器從地面發(fā)射升空，經(jīng)過一系列的加速和變軌，在到達(dá)“近火星點(diǎn)”Q時(shí)，需要及時(shí)制動，使其成為火星的衛(wèi)星之后，又在繞火星軌道上的“近火星點(diǎn)”Q經(jīng)過多次制動，進(jìn)入繞火星的圓形工作軌道，最后制動，實(shí)現(xiàn)飛行器的軟著陸，到達(dá)火星表面下列說法正確的是()A飛行器在軌道和軌道上均繞火星運(yùn)行，所以具有相同的機(jī)械能B由于軌道與軌道都是繞火星運(yùn)行，因此飛行器在兩軌道

12、上運(yùn)行具有相同的周期C飛行器在軌道上從P到Q的過程中火星對飛行器的萬有引力做正功D飛行器經(jīng)過軌道和軌道上的Q 時(shí)速率相同【解答】C飛行器由軌道在Q處必須制動才能進(jìn)入軌道，所以飛行器在軌道上的機(jī)械能小于軌道上的機(jī)械能，故A錯(cuò)誤根據(jù)開普勒第三定律知，軌道的半長軸比軌道的半徑大，則飛行器在軌道上運(yùn)行的周期小，故B錯(cuò)誤飛行器在軌道上從P到Q的過程中，火星對飛行器的萬有引力與速度方向的夾角小于90°，則萬有引力做正功，故C正確根據(jù)變軌原理知，飛行器經(jīng)過軌道上的Q 時(shí)的速率大，故D錯(cuò)誤2已知，某衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上繞地球運(yùn)行的周期為T，衛(wèi)星運(yùn)動方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，赤道上某

13、城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方假設(shè)某時(shí)刻，該衛(wèi)星如圖所示，在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道，近地點(diǎn)B到地心距離為r2.設(shè)衛(wèi)星由A到B運(yùn)動的時(shí)間為t，地球自轉(zhuǎn)周期為T0，不計(jì)空氣阻力則()ATT0Bt C衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B時(shí)，機(jī)械能增大D衛(wèi)星由圖中圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過程中，機(jī)械能不變【解答】A赤道上某城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方，知三天內(nèi)衛(wèi)星轉(zhuǎn)了8圈，則有3T08T，解得TT0，故A正確；根據(jù)開普勒第三定律知， ，解得t，故B錯(cuò)誤；衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B時(shí)，只有萬有引力做功，機(jī)械能守恒，故C錯(cuò)誤；衛(wèi)星由圓軌道進(jìn)入橢圓軌道，需減速，則機(jī)械能減小，故D錯(cuò)誤雙星與多星問題解

14、題方略雙星系統(tǒng)模型有以下特點(diǎn)：(1)各自需要的向心力由彼此間的萬有引力相互提供，即m1r1，m2 r2.(2)兩顆星的周期及角速度都相同，即T1T2，12.(3)兩顆星的半徑與它們之間的距離關(guān)系為：r1r2L.題組預(yù)測1(2017·河北衡水3月模擬)2016年2月11日，美國科學(xué)家宣布探測到引力波，證實(shí)了愛因斯坦100年前的預(yù)測，彌補(bǔ)了愛因斯坦廣義相對論中最后一塊缺失的“拼圖”雙星的運(yùn)動是產(chǎn)生引力波的來源之一，假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成，這兩顆星繞它們連線的某一點(diǎn)在萬有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動，測得a星的周期為T，a、b兩顆星的距離為l，a、b兩顆星的軌道半徑之差為r

15、(a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑)，則()Ab星的周期為T Ba星的線速度大小為Ca、b兩顆星的半徑之比為 Da、b兩顆星的質(zhì)量之比為【解答】B雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度大小相等，則周期相等，所以b星的周期為T，故A錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，rarbl，rarbr，解得：ra，rb，則a星的線速度大小va，故B正確，C錯(cuò)誤；雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，則有：ma2ramb2rb，解得：，故D錯(cuò)誤2(多選)宇宙間存在一個(gè)離其他星體遙遠(yuǎn)的系統(tǒng)，其中有一種系統(tǒng)如圖所示，四顆質(zhì)量均為m的星體位于正方形的頂點(diǎn)，正方形的邊長為a，忽略其他星體對它們的

16、引力作用，每顆星體都在同一平面內(nèi)繞正方形對角線的交點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動，引力常量為G，則()A每顆星做圓周運(yùn)動的線速度大小為 B每顆星做圓周運(yùn)動的角速度大小為 C每顆星做圓周運(yùn)動的周期為2 D每顆星做圓周運(yùn)動的加速度與質(zhì)量m有關(guān)【解答】AD由星體均圍繞正方形對角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動可知，星體做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑ra，每顆星體在其他三個(gè)星體萬有引力的合力作用下圍繞正方形對角線的交點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，由萬有引力定律和向心力公式得：G2Gcos 45°m，解得v，角速度為，周期為T2，加速度a，故選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤 1(2017·福建福州質(zhì)檢)觀察“嫦娥三號”在環(huán)月軌道

17、上的運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)每經(jīng)過時(shí)間t通過的弧長為l，該孤長對應(yīng)的圓心角為(弧度)，如圖所示已知引力常量為G，“嫦娥三號”的環(huán)月軌道可近似看成是圓軌道，由此可推導(dǎo)月球的質(zhì)量為()A2 B.C.D.【解答】B“嫦娥三號”在環(huán)月軌道上運(yùn)動的線速度為：v，角速度為；根據(jù)線速度和角速度的關(guān)系式：vr，可得其軌道半徑r；“嫦娥三號”做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力提供向心力，mv，解得M，故選B.2(2016·四川理綜)國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”.1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2

18、060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上設(shè)東方紅一號在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為 ()Aa2a1a3Ba3a2a1Ca3a1a2Da1a2a3【解答】D由于東方紅二號衛(wèi)星是同步衛(wèi)星，則其角速度和赤道上的物體角速度相等，根據(jù)a2r，r2>r3，則a2>a3；由萬有引力定律和牛頓第二定律得，Gma，由題目中數(shù)據(jù)可以得出，r1<r2，則a2<a1；綜合以上分析有，a1>a2>a3，選項(xiàng)D正確3(2016

19、·天津理綜)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是 () A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接【解答】C若使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后

20、飛船加速，所需向心力變大，則飛船將脫離原軌道而進(jìn)入更高的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速，所需向心力變小，則空間實(shí)驗(yàn)室將脫離原軌道而進(jìn)入更低的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；要想實(shí)現(xiàn)對接，可使飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑較小的軌道上加速，然后飛船將進(jìn)入較高的空間實(shí)驗(yàn)室軌道，逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室后，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)C正確；若飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑較小的軌道上減速，則飛船將進(jìn)入更低的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形邊長為L

21、，忽略其他星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動，引力常量為G，下列說法正確的是()A每顆星做圓周運(yùn)動的角速度為 B每顆星做圓周運(yùn)動的加速度與三星的質(zhì)量無關(guān)C若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期變?yōu)樵瓉淼?倍D若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則線速度變?yōu)樵瓉淼?倍【解答】C任意兩星間的萬有引力FG，對任一星受力分析，如圖所示由圖中幾何關(guān)系和牛頓第二定律可得：Fmam2，聯(lián)立可得：，a2，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由周期公式可得：T2 ，當(dāng)L和m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則周期T2T，選項(xiàng)C正確；由速度公式可得：v ，當(dāng)L和m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則線速度vv，選項(xiàng)D

22、錯(cuò)誤. 【查缺補(bǔ)漏】1(2017·北京理綜)利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù)，不能計(jì)算出地球質(zhì)量的是()A地球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉(zhuǎn))B人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動的速度及周期C月球繞地球做圓周運(yùn)動的周期及月球與地球間的距離D地球繞太陽做圓周運(yùn)動的周期及地球與太陽間的距離【解答】D本題考查天體運(yùn)動已知地球半徑R和重力加速度g，則mgG，所以M地，可求M地；近地衛(wèi)星做圓周運(yùn)動，Gm，T，可解得M地，已知v、T可求M地；對于月球：Gmr，則M地，已知r、T月可求M地；同理，對地球繞太陽的圓周運(yùn)動，只可求出太陽質(zhì)量M太，故此題符合題意的選項(xiàng)是D項(xiàng)2(多選)2016年4月6日

23、1時(shí)38分，我國首顆微重力科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)踐十號返回式科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由長征二號丁運(yùn)載火箭發(fā)射升空，進(jìn)入近百萬米預(yù)定軌道，開始了為期15天的太空之旅，大約能圍繞地球轉(zhuǎn)200圈，如圖所示實(shí)踐十號衛(wèi)星的微重力水平可達(dá)到地球表面重力的106g，實(shí)踐十號將在太空中完成19項(xiàng)微重力科學(xué)和空間生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)，力爭取得重大科學(xué)成果以下關(guān)于實(shí)踐十號衛(wèi)星的相關(guān)描述中正確的有()A實(shí)踐十號衛(wèi)星在地球同步軌道上B實(shí)踐十號衛(wèi)星的環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度C在實(shí)踐十號衛(wèi)星內(nèi)進(jìn)行的19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在完全失重狀態(tài)下完成的D實(shí)踐十號衛(wèi)星運(yùn)行中因受微薄空氣阻力，需定期點(diǎn)火加速調(diào)整軌道【解答】BD實(shí)踐十號衛(wèi)星的周

24、期T h1.8 h，不是地球同步衛(wèi)星，所以不在地球同步軌道上，故A錯(cuò)誤；第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是最大的圓周運(yùn)動的環(huán)繞速度，則實(shí)踐十號衛(wèi)星的環(huán)繞速度一定小于第一宇宙速度，故B正確；根據(jù)題意可知，實(shí)踐十號衛(wèi)星內(nèi)進(jìn)行的19項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)都是在微重力情況下做的，此時(shí)重力沒有全部提供向心力，不是完全失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；實(shí)踐十號衛(wèi)星運(yùn)行中因受微薄空氣阻力，軌道半徑將變小，速度變小，所以需定期點(diǎn)火加速調(diào)整軌道，故D正確【舉一反三】3(多選) 宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用，三星質(zhì)量也相同現(xiàn)已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一

25、直線上，兩顆星圍繞中央星做圓周運(yùn)動，如圖甲所示；另一種是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓形軌道運(yùn)行，如圖乙所示設(shè)這三個(gè)星體的質(zhì)量均為m，且兩種系統(tǒng)中各星間的距離已在圖甲、乙中標(biāo)出，引力常量為G，則下列說法中正確的是() A直線三星系統(tǒng)中星體做圓周運(yùn)動的線速度大小為 B直線三星系統(tǒng)中星體做圓周運(yùn)動的周期為4 C三角形三星系統(tǒng)中每顆星做圓周運(yùn)動的角速度為2D三角形三星系統(tǒng)中每顆星做圓周運(yùn)動的加速度大小為【解答】BD在直線三星系統(tǒng)中，星體做圓周運(yùn)動的向心力由其他兩星對它的萬有引力的合力提供，根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律，有GGm，解得v ，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由周期T知直線三星系統(tǒng)

26、中星體做圓周運(yùn)動的周期為T4 ，B項(xiàng)正確；同理，對三角形三星系統(tǒng)中做圓周運(yùn)動的星體，有2Gcos 30°m2·，解得，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由2Gcos 30°ma得a，D項(xiàng)正確1(多選)如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動，用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積下列關(guān)系式正確的有()ATA>TB BEkA>EkB CSASB D.【解答】AD由mR和Ekmv2可得T2 ，Ek，因RA>RB，則TA>TB，EkA<EkB，A對，B錯(cuò)；由開普勒定律可知，C錯(cuò)，D對2(多選)(2017&

27、#183;河南六市一模)隨著地球資源的枯竭和空氣污染如霧霾的加重，星球移民也許是最好的方案之一美國NASA于2016年發(fā)現(xiàn)一顆迄今為止與地球最類似的太陽系外的行星，與地球的相似度為0.98，并且可能擁有大氣層和流動的水，這顆行星距離地球約1400光年，公轉(zhuǎn)周期約為37年，這顆名叫Kepler452b的行星，它的半徑大約是地球的1.6倍，重力加速度與地球的相近已知地球表面第一宇宙速度為7.9 km/s，則下列說法正確的是()A飛船在Kepler452b表面附近運(yùn)行時(shí)的速度小于7.9 km/sB該行星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1.6倍C該行星的平均密度約是地球平均密度的D在地球上發(fā)射航天器到達(dá)該星球，航

28、天器的發(fā)射速度至少要達(dá)到第三宇宙速度【解答】CD飛船在該行星表面附近運(yùn)行時(shí)的速度vk>7.9 km/s，A項(xiàng)錯(cuò)誤由mg，得M，則1.62，則Mk 1.62M地2.56M地，B項(xiàng)錯(cuò)誤由，VR3，M，得，則，C項(xiàng)正確因?yàn)樵撔行窃谔栂抵猓瑒t在地球上發(fā)射航天器到達(dá)該星球，航天器的發(fā)射速度至少要達(dá)到第三宇宙速度，D項(xiàng)正確3. (2017·江西上饒模擬)太空中進(jìn)行開采礦產(chǎn)資源項(xiàng)目，必須建立“太空加油站”假設(shè)“太空加油站”正在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌道上運(yùn)行，其離地球表面的高度為同步衛(wèi)星離地球表面高度的十分之一，且運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致下列說法中正確的是()A“太空加油站”運(yùn)行的加速度

29、等于其所在高度處的重力加速度B“太空加油站”運(yùn)行的速度大小等于同步衛(wèi)星運(yùn)行速度大小的倍C站在地球赤道上的人觀察到“太空加油站”向西運(yùn)動D在“太空加油站”工作的宇航員因不受重力而在艙中懸浮或靜止【解答】A根據(jù)mgma，知“太空加油站”運(yùn)行的加速度等于其所在高度處的重力加速度，選項(xiàng)A正確；“太空加油站”繞地球做勻速圓周運(yùn)動，由地球的萬有引力提供向心力，則有，得v，“太空加油站”距地球表面的高度為同步衛(wèi)星離地球表面高度的十分之一，但“太空加油站”距地球球心的距離不等于同步衛(wèi)星距地球球心距離的十分之一，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；角速度，軌道半徑越大，角速度越小，同步衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，所以“太空加油站”的角

30、速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，所以站在地球赤道上的人觀察到“太空加油站”向東運(yùn)動，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在“太空加油站”工作的宇航員只受重力作用，處于完全失重狀態(tài)，靠萬有引力提供向心力做圓周運(yùn)動，選項(xiàng)D錯(cuò)誤4(多選)(2017·安微江南十校聯(lián)考)據(jù)報(bào)道，2016年10月23日7時(shí)31分，隨天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室(軌道艙)發(fā)射入軌的伴隨衛(wèi)星成功釋放伴隨衛(wèi)星重約47千克，尺寸相當(dāng)于一臺打印機(jī)大小釋放后伴隨衛(wèi)星將通過多次軌道控制，伴星逐步接近軌道艙，最終達(dá)到僅在地球引力作用下對軌道艙的伴隨飛行目標(biāo)之后對天宮二號四周表面進(jìn)行觀察和拍照以及開展其他一系列試驗(yàn)，進(jìn)一步拓展空間應(yīng)用根據(jù)上述信息及所學(xué)知識可知()A軌

31、道控制階段同一軌道上落后的伴星需點(diǎn)火加速才能追上前方的天宮二號B軌道控制階段同一軌道上落后的伴星需經(jīng)歷先減速再加速過程才能追上前方的天宮二號C伴隨飛行的伴星和天宮二號繞地球做橢圓軌道運(yùn)行時(shí)具有相同的半長軸D由于伴星和天宮二號的軌道不重合，故他們繞地運(yùn)行的周期不同【解答】BC在軌道控制階段若要同一軌道上落后的伴星追上前方的天宮二號，伴星應(yīng)先減速到較低軌道，然后再加速上升到原軌道才能追上天宮二號，B正確，A錯(cuò)誤以地心為參考系，伴星與天宮二號間距離可忽略不計(jì)，認(rèn)為它們在同一軌道上運(yùn)動，它們具有相同的半長軸和周期，C正確，D錯(cuò)誤1(多選)(2017·四川資陽二診)如圖所示為一衛(wèi)星沿橢圓軌道繞

32、地球運(yùn)動，其周期為24小時(shí)，A、C兩點(diǎn)分別為軌道上的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)，B為短軸和軌道的交點(diǎn)則下列說法正確的是() A衛(wèi)星從A運(yùn)動到B和從B運(yùn)動到C的時(shí)間相等B衛(wèi)星運(yùn)動軌道上A、C間的距離和地球同步衛(wèi)星軌道的直徑相等C衛(wèi)星在A點(diǎn)速度比地球同步衛(wèi)星的速度大D衛(wèi)星在A點(diǎn)的加速度比地球同步衛(wèi)星的加速度小【解答】BD根據(jù)開普勒第二定律知，衛(wèi)星從A運(yùn)動到B比從B運(yùn)動到C的時(shí)間長，故A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律k，該衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的周期相等，則衛(wèi)星運(yùn)動軌道上A、C間的距離和地球同步衛(wèi)星軌道的直徑相等故B正確；由v ，知衛(wèi)星在該圓軌道上的線速度比地球同步衛(wèi)星的線速度小，所以衛(wèi)星在橢圓上A點(diǎn)速度比地球同步衛(wèi)星的

33、速度小故C錯(cuò)誤；A點(diǎn)到地心的距離大于地球同步衛(wèi)星軌道的半徑，由Gma得 a，知衛(wèi)星在A點(diǎn)的加速度比地球同步衛(wèi)星的加速度小，故D正確2(多選)假設(shè)在宇宙中存在這樣三個(gè)天體A、B、C，它們在一條直線上，天體A和天體B的高度為某值時(shí)，天體A和天體B就會以相同的角速度共同繞天體C運(yùn)轉(zhuǎn)，且天體A和天體B繞天體C運(yùn)動的軌道都是圓軌道，如圖所示則以下說法正確的是()A天體A做圓周運(yùn)動的加速度大于天體B做圓周運(yùn)動的加速度B天體A做圓周運(yùn)動的線速度小于天體B做圓周運(yùn)動的線速度C天體A做圓周運(yùn)動的向心力大于天體C對它的萬有引力D天體A做圓周運(yùn)動的向心力等于天體C對它的萬有引力【解答】AC由于天體A和天體B繞天體C

34、運(yùn)動的軌道都是圓軌道，角速度相同，由a2r，可知天體A做圓周運(yùn)動的加速度大于天體B做圓周運(yùn)動的加速度，故A正確；由公式vr，可知天體A做圓周運(yùn)動的線速度大于天體B做圓周運(yùn)動的線速度，故B錯(cuò)誤；天體A做圓周運(yùn)動的向心力是由B、C的萬有引力的合力提供，大于天體C對它的萬有引力故C正確，D錯(cuò)誤3如圖所示，一顆衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)動，A、B是衛(wèi)星運(yùn)動的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)下列說法中正確的是()A衛(wèi)星在A點(diǎn)的角速度大于在B點(diǎn)的角速度B衛(wèi)星在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度C衛(wèi)星由A運(yùn)動到B過程中動能減小，勢能增加D衛(wèi)星由A運(yùn)動到B過程中萬有引力做正功，機(jī)械能增大【解答】B近地點(diǎn)的速度較大，可知B點(diǎn)線速度大于A

35、點(diǎn)的線速度，根據(jù)知，衛(wèi)星在A點(diǎn)的角速度小于B點(diǎn)的角速度，故A錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得，a，可知衛(wèi)星在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度，故B正確；衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動，從A到B，萬有引力做正功，動能增加，勢能減小，機(jī)械能守恒，故C、D錯(cuò)誤4太空行走又稱為出艙活動狹義的太空行走即指航天員離開載人航天器乘員艙進(jìn)入太空的出艙活動如圖所示，假設(shè)某宇航員出艙離開飛船后身上的速度計(jì)顯示其相對地心的速度為v，該航天員從離開艙門到結(jié)束太空行走所用時(shí)間為t，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則() A航天員在太空行走時(shí)可模仿游泳向后劃著前進(jìn)B該航天員在太空“走”的路程估計(jì)只有幾米C該航天員離地高度為RD該

36、航天員的加速度為【解答】C由于太空沒有空氣，因此航天員在太空中行走時(shí)無法模仿游泳向后劃著前進(jìn)，故A錯(cuò)誤；航天員在太空行走的路程是以速度v運(yùn)動的路程，即為vt，故B錯(cuò)誤；由mg和m，得hR，故C正確；由得a，故D錯(cuò)誤5A、B兩顆衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，A衛(wèi)星運(yùn)行的周期為T1，軌道半徑為r1；B衛(wèi)星運(yùn)行的周期為T2，且T1>T2.下列說法正確的是()AB衛(wèi)星的軌道半徑為r1() BA衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于B衛(wèi)星的機(jī)械能CA、B衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)處于完全失重狀態(tài)，不受任何力的作用D某時(shí)刻衛(wèi)星A、B在軌道上相距最近，從該時(shí)刻起每經(jīng)過時(shí)間，衛(wèi)星A、B再次相距最近【解答】D由開普勒第三定律，A錯(cuò)誤；由于衛(wèi)星的質(zhì)量未知，機(jī)械能無法比較，B錯(cuò)誤；A、B衛(wèi)星均受萬有引力作用，只是由于萬有引力提供向心力，衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，C錯(cuò)誤；由tt2知經(jīng)t兩衛(wèi)星再次相距最近，D正確6(多選)(2017·廣東華南三校聯(lián)考)石墨烯是目前世界上已知的強(qiáng)度最高的材料，它的發(fā)現(xiàn)使“太空電梯”的制造成為可能，人類將有望通過“太空電梯”進(jìn)入太空設(shè)