2023年度高一物理期末復(fù)習(xí)單元檢測：天體運動與人

第8頁單元測試天體運動與人造航天器1．利用引力常量G和以下某一組數(shù)據(jù)，不能計算出地球質(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動的速度及周期C．月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離D．地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離【答案】D【解析】在地球外表附近，在不考慮地球自轉(zhuǎn)的情況下，物體所受重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，有，可得，A能求出地球質(zhì)量。根據(jù)萬有引力提供衛(wèi)星、月球、地球做圓周運動的向心力，由，，解得；由，解得；由，會消去兩邊的M；故BC能求出地球質(zhì)量，D不能求出?！究键c定位】萬有引力定律的應(yīng)用/6-【名師點睛】利用萬有引力定律求天體質(zhì)量時，只能求“中心天體〞的質(zhì)量，無法求“環(huán)繞天體〞的質(zhì)量。2．如下圖，一顆人造衛(wèi)星原在橢圓軌道1繞地球E運行，在P點變軌后進入軌道2做勻速圓周運動。以下說法正確的選項是A．不管在軌道1還是軌道2運行，衛(wèi)星在P點的速度都相同B．不管在軌道1還是軌道2運行，衛(wèi)星在P點的加速度都相同C．衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D．衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動量【答案】B【考點定位】考查了萬有引力定律的應(yīng)用【方法技巧】在萬有引力這一塊，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式，在做題的時候，首先明確過程中的向心力，然后弄清楚各個物理量表示的含義，最后選擇適宜的公式分析解題，另外這一塊的計算量非常大的，所以需要細心計算。3．如圖，假設(shè)兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2。那么〔〕【答案】A【解析】由題意知，兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，根據(jù)，得，所以，故A正確，B、C、D錯誤?！究键c定位】天體運動【名師點睛】此題主要是公式，衛(wèi)星繞中心天體做圓周運動，萬有引力提供向心力，由此得到線速度與軌道半徑的關(guān)系4．兩顆衛(wèi)星繞地球運行的周期之比為271，那么它們的角速度之比為__________，軌道半徑之比為___________?！敬鸢浮?27；91【考點定位】圓周運動關(guān)系、萬有引力定律【方法技巧】先通過圓周運動關(guān)系分析兩顆衛(wèi)星的角速度關(guān)系，再通過萬有引力關(guān)系，計算軌道半徑關(guān)系。5．我國自主研制的首艘貨運飛船“天舟一號〞發(fā)射升空后，與已經(jīng)在軌運行的“天宮二號〞成功對接形成組合體。假設(shè)組合體在距地面高度為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動，地球的半徑為R，地球外表處重力加速度為g，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響。那么組合體運動的線速度大小為__________，向心加速度大小為___________?！敬鸢浮俊究键c定位】萬有引力定律的應(yīng)用【名師點睛】此題難度不大，應(yīng)知道在地球外表附近物體所受重力和萬有引力近似相等，即“黃金代換〞。6.如下圖，“神舟八號〞飛船與“天宮一號〞目標(biāo)飛行器于北京時間2023年11月3日凌晨實現(xiàn)剛性連接，形成組合體，使中國載人航天首次空間交會對接試驗獲得成功．假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期T、地球半徑R、地球外表的重力加速度g、組合體運行的軌道距地面高度為h，以下表達式正確的選項是〔〕+-*A.組合體所在軌道處的重力加速度B.組合體圍繞地球作圓周運動的角速度大小C.組合體的線速度大小D.組合體的運行周期【答案】D【解析】地球外表的物體受到的重力等于萬有引力，即，那么，組合體繞地D、由萬有引力定律得，解得，故D正確；點睛此題考查了萬有引力定律的應(yīng)用，知道萬有引力提供向心力，應(yīng)用萬有引力公式與牛頓第二定律即可解題，解題時注意“黃金代換〞的應(yīng)用。7.火星探測器繞火星近地做圓周軌道飛行，其線速度和相應(yīng)的軌道半徑為v0和R0，火星的一顆衛(wèi)星在圓軌道上的線速度和相應(yīng)的軌道半徑為v和R，那么以下關(guān)系正確的選項是〔〕A.lg〔〕=lg〔〕B.lg〔〕=2lg〔〕C.lg〔〕=lg〔〕D.lg〔〕=2lg(〕【答案】A【解析】人造衛(wèi)星的向心力由萬有引力提供，故有①由①②兩式得由對數(shù)運動算可得所以，故A正確，BCD錯誤；應(yīng)選A。8.2023年10月19日，天宮二號空間實驗室與神舟十一號載人飛船在距地面393公里的軌道高度交會對接成功。由此消息比照神舟十一號與地球同步衛(wèi)星的認識，正確的選項是〔〕A.神舟十一號載人飛船中宇航員沒有受到力的作用B.神舟十一號載人飛船的周期為24小時/+-C.神舟十一號載人飛船的周期小于同步衛(wèi)星的周期D.神舟十一號載人飛船中天平可以正常使用【答案】C點睛解決此題的關(guān)鍵是理解宇宙員處于完全失重狀態(tài)，靠地球的萬有引力提供向心力，做圓周運動；明確飛船上所有天體均做勻速圓周運動．9.行星A和B都是均勻球體，其質(zhì)量之比是13，半徑之比是13，它們分別有衛(wèi)星a和b，軌道接近各自行星外表，那么兩顆衛(wèi)星a和b的周期之比為〔〕A.127B.19C.13D.31【答案】C【解析】研究同衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動,根據(jù)萬有引力提供向心力，由得在行星外表運動,軌道半徑可以認為就是行星的半徑.行星A和B質(zhì)量之比是,半徑之比是那么故C正確綜上所述此題答案是C10.由三顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，忽略其他星體對它們的作用，存在著一種運動形式三顆星體在相互之間的萬有引力作用下，分別位于等邊三角形的三個頂點上，繞某一共同的圓心O在三角形所在的平面內(nèi)做相同角速度的圓周運動(圖為A、B、C三顆星體質(zhì)量不相同時的一般情況)．假設(shè)A星體質(zhì)量為2m，B、C兩星體的質(zhì)量均為m，三角形的邊長為a，那么以下說法正確的選項是()A.A星體所受合力大小FA＝B.B星體所受合力大小FB＝C.C星體的軌道半徑RC＝aD.三星體做圓周運動的周期T＝π【答案】DFB沿x方向的分力FB沿y方向的分力可得，B錯誤；應(yīng)選D。11.如下圖，A、B為地球的兩個軌道共面的人造衛(wèi)星，運行方向相同，A為地球同步衛(wèi)星，A、B衛(wèi)星的軌道半徑的比值為，地球自轉(zhuǎn)周期為T0．某時刻A、B兩衛(wèi)星距離到達最近，從該時刻起到A、B間距離最遠所經(jīng)歷的最短時間為〔〕A.B.C.D.【答案】C【解析】由開普勒第三定律得，設(shè)兩衛(wèi)星至少經(jīng)過時間t距離最遠，即B比A多轉(zhuǎn)半圈，，又，解得，應(yīng)選項C正確。點睛此題主要考查了開普勒第三定律的直接應(yīng)用，注意只有圍繞同一個中心天體運動才可以使用開普勒第三定律。12.有一質(zhì)量為M、半徑為R、密度均勻的球體，在距離球心O為2R的地方有一質(zhì)量為m的質(zhì)點，現(xiàn)在從M中挖去一半徑為的球體〔如圖〕，然后又在挖空局部填滿另外一種密度為原2倍的物質(zhì)，如下圖。那么填充后的實心球體對m的萬有引力為〔〕A.B.C.D.點睛由題意可知，在小球內(nèi)部挖去直徑為R的球體，其半徑為R/2，計算出挖去局部對質(zhì)點的引力，再計算出填充局部對質(zhì)點的引力，用原整個大球?qū)|(zhì)點的引力減去挖去局部對質(zhì)點的引力，加上填充局部對質(zhì)點的引力即可?！敬鸢浮緼【解析】設(shè)密度為，那么，在小球內(nèi)部挖去直徑為R的球體，其半徑為R/2，挖去小球的質(zhì)量為13.〔多項選擇〕2023年6月19日，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射“中星9A〞播送電視直播衛(wèi)星，按預(yù)定方案，“中星9A〞應(yīng)該首選被送入近地點約為200公里，遠地點約為3.6萬公里的轉(zhuǎn)移軌道II〔橢圓〕，然后通過在遠地點變軌，最終進入地球同步軌道III〔圓形〕．但是由于火箭故障，衛(wèi)星實際入軌后初始軌道I遠地點只有1.6萬公里．技人員沒有放棄，通過精心操作，利用衛(wèi)星自帶燃料在近地點點火，盡量抬高遠地點的高度，經(jīng)過10次軌道調(diào)整，終于在7月5日成功定點于預(yù)定軌道，以下說法正確的選項是〔〕A.失利原因可能是發(fā)射速度沒有到達7.9m/sB.衛(wèi)星在軌道III經(jīng)過Q點時和在軌道II經(jīng)過Q點時的速度相同C.衛(wèi)星從軌道I的P點進入軌道II后機械能增加/+-D.衛(wèi)星在軌道II由P點向Q點運行時處于失重狀態(tài)【答案】CD14.〔多項選擇〕在未的“星際穿越〞中，某航天員降落在一顆不知名的行星外表上.該航天員從高h=L處以初速度v0水平拋出一個小球，小球落到星球外表時，與拋出點的距離是，該星球的半徑為R，引力常量為G，那么以下說法正確的選項是A.該星球的質(zhì)量B.該星球的質(zhì)量C.該星球的第一宇宙速度D.該星球的第一宇宙速度【答案】AC【解析】拋出點與落地點的水平距離為，所以運動時間，故，在該星球外表有，所以，A正確B錯誤；第一宇宙速度，C正確D錯誤．15.〔多項選擇〕2023年12月2日,我國探月衛(wèi)星嫦娥三號在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空,飛行軌道示意圖如下圖。嫦娥三號從地面發(fā)射后奔向月球,先在軌道Ⅰ上運行,在P點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ,Q為軌道Ⅱ上的近月點,那么嫦娥三號在軌道Ⅱ上運動情況的表達中,正確的選項是()A.運行的周期等于在軌道Ⅰ上運行的周期B.從P到Q的過程中速率不斷減小C.經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度D.經(jīng)過P的加速度等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的加速度【答案】CD應(yīng)選CD。16.一航天儀器在地面上重為，被宇航員帶到月球外表上時重為。月球半徑為R，引力常公為G，地球外表的重力加速度大小為，求(1)月球的密度;(2)月球的第一宇宙速度.【答案】【解析】〔1〕根據(jù)物體在月球上的重力等于月球?qū)ξ矬w的萬有引力求出月球的質(zhì)量，結(jié)合月球的體積求出月球的密度．〔2〕根據(jù)重力提供向心力求出月球的第一宇宙速度。聯(lián)立解得【點睛】萬有引力定律的兩個重要理論1.圍繞星球做勻速圓周運動的物體，其向心力由萬有引力提供；2.在星球外表上忽略星球自轉(zhuǎn)的影響，那么可認為萬有引力等于重力。17.2023年9月12日晚上11時58分，中國“天舟一號〞貨運飛船順利完成與“天宮二號〞太空實驗室的自主快速交會