高考物理第五章第2課時(shí)天體運(yùn)動(dòng)和人造衛(wèi)星(基礎(chǔ)課時(shí))限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(含解析)新人教版

天體運(yùn)動(dòng)和人造衛(wèi)星[基礎(chǔ)穩(wěn)固題組

](20

分鐘，

50分)1．以下圖，某極地軌道衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道平面經(jīng)過(guò)地球的南北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯

60°的正上方按圖示方向第一次運(yùn)轉(zhuǎn)到南緯

60°的正上方時(shí)所用時(shí)間為

1h

，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是

(

)A．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑之比為1∶4B．該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速度之比為1∶2C．該衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速度必定大于7.9km/sD．該衛(wèi)星的機(jī)械能必定大于同步衛(wèi)星的機(jī)械能分析：選A.由題意知衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的軌跡所對(duì)圓心角為120°，即運(yùn)轉(zhuǎn)了三分之一周期，用Mm4π23時(shí)1h，所以衛(wèi)星的周期T＝3h，由Gr2＝mT2r可得T∝r，又同步衛(wèi)星的周期T同＝24Mmv21h，則極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑之比為1∶4，A正確；由Gr2＝mr，可得v∝r，故極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速度之比為2∶1，B錯(cuò)誤；第一宇宙速度v＝7.9km/s，是近地衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，所以該衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要小于7.9km/s，故C錯(cuò)誤；因衛(wèi)星的質(zhì)量未知，則機(jī)械能沒(méi)法比較，D錯(cuò)誤．2．以下圖，“嫦娥三號(hào)”探測(cè)器發(fā)射到月球上要經(jīng)過(guò)多次變軌，最后下降到月球表面上，此中軌道Ⅰ為圓形軌道，軌道Ⅱ?yàn)闄E圓軌道，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A．探測(cè)器在軌道Ⅰ運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的加快度大于月球表面的重力加快度B．探測(cè)器在軌道Ⅰ經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加快度小于在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加快度C．探測(cè)器在軌道Ⅰ的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大于在軌道Ⅱ的運(yùn)轉(zhuǎn)周期D．探測(cè)器在P點(diǎn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ一定點(diǎn)火加快分析：選C.探測(cè)器在軌道Ⅰ運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的萬(wàn)有引力小于在月球表面時(shí)的萬(wàn)有引力，依據(jù)牛頓第二定律，探測(cè)器在軌道Ⅰ運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的加快度小于月球表面的重力加快度，故A錯(cuò)誤；依據(jù)萬(wàn)有引力供給向心力有

GMmr2＝ma，距地心距離同樣，則加快度同樣，故探測(cè)器在軌道Ⅰ經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加快度等于在軌道Ⅱ經(jīng)過(guò)

P點(diǎn)時(shí)的加快度，故

B錯(cuò)誤；軌道Ⅰ的半徑大于軌道Ⅱ的半長(zhǎng)軸，依據(jù)開(kāi)普勒第三定律，探測(cè)器在軌道Ⅰ的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大于在軌道Ⅱ的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，故C正確；探測(cè)器在P點(diǎn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ一定減速，故D錯(cuò)誤．3．(2017·高考全國(guó)卷Ⅱ)(多項(xiàng)選擇)如圖，海王星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近期點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)的周期為T0.若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的互相作用，則海王星在從P經(jīng)、到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()MQA．從到0P所用的時(shí)間等于TM4B．從Q到N階段，機(jī)械能漸漸變大C．從P到Q階段，速率漸漸變小D．從M到N階段，萬(wàn)有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功分析：選CD.在海王星從P到Q的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，因?yàn)橐εc速度的夾角大于90°，所以引力做負(fù)功，依據(jù)動(dòng)能定理可知，速度愈來(lái)愈小，C項(xiàng)正確；海王星從P到M的時(shí)間小于從到的時(shí)間，所以從到0QPM的時(shí)間小于T，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)楹Ｍ跣沁\(yùn)動(dòng)過(guò)程中只遇到太陽(yáng)M4引力作用，引力做功不改變海王星的機(jī)械能，即從Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中海王星的機(jī)械能守恒，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從M到Q的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引力與速度的夾角大于90°，所以引力做負(fù)功，從Q到N的過(guò)程中，引力與速度的夾角小于90°，所以引力做正功，即海王星從M到N的過(guò)程中萬(wàn)有引力先做負(fù)功后做正功，D項(xiàng)正確．4．(2019·皖南八校聯(lián)考)一顆在赤道上空做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，其軌道半徑上對(duì)應(yīng)的重力加快度為地球表面重力加快度的四分之一，則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀察到地面赤道最大弧長(zhǎng)為(已知地球半徑為)( )R21A.B．2πR3πR11C.3πRD．4πR分析：選A.依據(jù)衛(wèi)星在其軌道上知足MmMm，又因?yàn)椤銰r2＝′，且在地球表面2＝gmgGRmg12π＝4g，解得r＝2R；則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀察到地面赤道長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的弧度數(shù)為3，則觀察到2地面赤道最大弧長(zhǎng)為3πR，A正確．5．(2019·山西晉城質(zhì)檢)天文學(xué)家將相距較近、僅在相互的引力作用下運(yùn)轉(zhuǎn)的兩顆恒星稱為雙星．若某雙星的質(zhì)量分別為M、m，間距為L(zhǎng)，雙星各自環(huán)繞其連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度分別為12M的恒星軌道半徑為R，已知引力常量為G，ω、ω，質(zhì)量為則描繪雙星運(yùn)動(dòng)的上述物理量知足()A．ω1<ω2B．ω1>ω2222321GMm2分析：選C.雙星系統(tǒng)中兩顆星的角速度同樣，ω1＝ω2，則A、B項(xiàng)錯(cuò)誤．由L2＝mω2(L22GMm222－R)，得GM＝ω2(L－R)L，C項(xiàng)正確．由L2＝Mω1R，得Gm＝ω1RL，D項(xiàng)錯(cuò)誤．6．以下圖，有A、B兩顆衛(wèi)星繞地心O做圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向同樣．A衛(wèi)星的周期為T1，B衛(wèi)星的周期為T2，在某一時(shí)刻兩衛(wèi)星相距近來(lái)，則(引力常量為G)( )A．兩衛(wèi)星經(jīng)過(guò)時(shí)間t＝T1＋T2再次相距近來(lái)2B．兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為T13∶T23C．若已知兩顆衛(wèi)星相距近來(lái)時(shí)的距離，可求出地球的密度D．若已知兩顆衛(wèi)星相距近來(lái)時(shí)的距離，可求出地球表面的重力加快度分析：選B.兩衛(wèi)星相距近來(lái)時(shí)，兩衛(wèi)星應(yīng)當(dāng)在同一半徑方向上，A多轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，第二2π2πTT次追上，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度相差2π，即t－T2t＝2π，得出t＝12，故A錯(cuò)誤；依據(jù)萬(wàn)有T1T2－T1引力供給向心力得GMm4π212r2＝mT2r，A衛(wèi)星的周期為T，B衛(wèi)星的周期為T，所以兩顆衛(wèi)星的軌22道半徑之比為T13∶T23，故B正確；若已知兩顆衛(wèi)星相距近來(lái)時(shí)的距離，聯(lián)合兩顆衛(wèi)星的軌GMm4π2道半徑之比能夠求得兩顆衛(wèi)星的軌道半徑，依據(jù)萬(wàn)有引力供給向心力得r2＝mT2r，可求出地球的質(zhì)量，但不知道地球的半徑，所以不行求出地球的密度和地球表面的重力加快度，故C、D錯(cuò)誤．7．(多項(xiàng)選擇)在軌道上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加快度為g，忽視地球自轉(zhuǎn)影響，則( )A．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為2gR2RB．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為4πg(shù)1C．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心加快度大小為2g1D．衛(wèi)星軌道處的重力加快度為4g分析：選BD.人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，依據(jù)萬(wàn)有引力供給向心力，設(shè)地球質(zhì)量GMmv224π2r為M、衛(wèi)星的軌道半徑為r，則r2＝mr＝mωr＝ma＝mT2，又r＝2R，忽視地球自轉(zhuǎn)的影響有GMmv＝GMgRr32＝mg，所以衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為r＝，故A錯(cuò)誤；T＝2π＝R2GM2GMgg4πg(shù)，故B正確；a＝r2＝4，故C錯(cuò)誤；衛(wèi)星軌道處的重力加快度為4，故D正確．[能力提高題組](25分鐘，50分)1．(2018·石家莊二模)以下圖，人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知A、B連線與A、O連線間的夾角最大為θ，則衛(wèi)星A、B的線速度之比為()1A．sinθB．sinθC.sinθD．1sinθ分析：選C.由題圖可知，當(dāng)、連線與B所在的圓周相切時(shí)、連線與、連線的ABABAO夾角θ最大，由幾何關(guān)系可知，sinθ＝rBMmv2GMvArB；依據(jù)G2＝m可知，v＝r，故＝＝rArrvBrAsinθ，選項(xiàng)C正確．2．(多項(xiàng)選擇)如圖，同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運(yùn)轉(zhuǎn)速率為v1，向心加快度為a1，地球赤道上的物體隨處球自轉(zhuǎn)的向心加快度為a2.第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則以下比值正確的是()1r1R2A.a2＝RB．a(chǎn)2＝rv1rv1RC.v2＝RD．v2＝r分析：選AD.此題中波及三個(gè)物體，其已知量擺列以下：地球同步衛(wèi)星：軌道半徑r，運(yùn)轉(zhuǎn)速率v1，加快度a1；地球赤道上的物體：軌道半徑R，隨處球自轉(zhuǎn)的向心加快度a2，近Mm地衛(wèi)星：軌道半徑R，運(yùn)轉(zhuǎn)速率v2；關(guān)于衛(wèi)星，其共同特色是萬(wàn)有引力供給向心力，有Gr2＝v2v1Rm，故＝.應(yīng)選項(xiàng)D正確；關(guān)于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特色是角速度rv2r2a1r相等，有a＝ωr，故＝.應(yīng)選項(xiàng)A正確．a(chǎn)2R3．(2019·西北師大附中模擬)(多項(xiàng)選擇)宇航員在某星球表面以初速度2.0m/s水平拋出一物體，并記錄下物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，以下圖，O為拋出點(diǎn)，若該星球半徑為4000km，引力常量G＝6.67×10－112N·m·kg－2，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．該星球表面的重力加快度為24.0m/sB．該星球的質(zhì)量為2.4×1023kgC．該星球的第一宇宙速度為4.0km/sD．若發(fā)射一顆該星球的同步衛(wèi)星，則同步衛(wèi)星的繞行速度必定大于4.0km/s122分析：選AC.依據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：h＝2gt，x＝v0t，解得g＝4.0m/s，A正確；在星22球表面，重力近似等于萬(wàn)有引力，得＝gR23kg，B錯(cuò)誤；由mv得第一宇宙≈9.6×10＝MGRmg速度為v＝gR＝4.0km/s，C正確；第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，D錯(cuò)誤．4．(2018·高考天津卷)(多項(xiàng)選擇)2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)記我國(guó)成為世界上少量擁有在軌運(yùn)轉(zhuǎn)高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一．經(jīng)過(guò)觀察能夠獲得衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加快度．若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，依據(jù)以上數(shù)據(jù)能夠計(jì)算出衛(wèi)星的( )A．密度

B．向心力的大小C．離地高度

D．線速度的大小分析：選

CD.依據(jù)題意，已知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期

T、地球的半徑

R和地球表面處的重力加速度

g，在地球表面有

GMmR2＝mg，得

2GM＝gR，再由

Mm4π2Gr2＝mT2r，解得

r＝

3gR2T24π2，而

r＝R＋h，故可計(jì)算出衛(wèi)星距離地球表面的高度

h，C正確；依據(jù)公式

v＝2πr，軌道半徑T

r

能夠求出，周期T已知，故能夠計(jì)算出衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大小件求不出衛(wèi)星的質(zhì)量和半徑，沒(méi)法計(jì)算出衛(wèi)星的密度及其向心力大小，

v，D正確；依據(jù)已知條A、B錯(cuò)誤．5．(2019·遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)(多項(xiàng)選擇)“嫦娥二號(hào)”衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最后進(jìn)入距離月球表面100km，周期為118min的工作軌道，開(kāi)始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，則( )A．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小B．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)大C．衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的周期比在軌道Ⅰ上小D．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機(jī)械能比在軌道Ⅱ上大分析：選ACD.月球的第一宇宙速度是衛(wèi)星切近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的半徑大于月球半徑，依據(jù)

Mmv2Gr2＝mr，得衛(wèi)星的速度

v＝

GM，可知衛(wèi)星在軌r道Ⅲ上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小，軌道Ⅲ，需減速，即知衛(wèi)星在軌道Ⅲ上經(jīng)過(guò)

故A正確．衛(wèi)星在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)

P點(diǎn)若要進(jìn)入P點(diǎn)時(shí)小，故

Ba3錯(cuò)誤．依據(jù)開(kāi)普勒第三定律：

T2＝k，可知衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)的周期比在軌道Ⅰ上小，

故

C正確．衛(wèi)星從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ，在P點(diǎn)需減速，動(dòng)能減小，而它們?cè)诟髯缘能壍郎险＿\(yùn)行機(jī)遇械能守恒，所以衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機(jī)械能比在軌道Ⅱ上大，故D正確．6.“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道飛向月球，在距月球表面200km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動(dòng)”后被月球俘獲，進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛翔．而后衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過(guò)兩次“剎車制動(dòng)”，最后在距月球表面200km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下圖．則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A．衛(wèi)星在三個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的周期TⅢ＞TⅡ＞TⅠB．不考慮衛(wèi)星質(zhì)量變化，衛(wèi)星在三個(gè)軌道上的機(jī)械能EⅢ＞EⅡ＞EⅠC．衛(wèi)星在不一樣軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)(還沒(méi)有制動(dòng))時(shí)的加快度都相等D．不一樣軌道的半長(zhǎng)軸(或許半徑)的二次方與周期的三次方的比值都相等分析：選C.依據(jù)開(kāi)普勒第三定律，關(guān)于同一此中心天體，衛(wèi)星在不一樣軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)半長(zhǎng)軸(或許半徑)的三次方跟周期的平方的比值都相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；軌道半徑越大，周期也越長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；衛(wèi)星在半長(zhǎng)軸越大的軌道上運(yùn)動(dòng)，其機(jī)械能總量越大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；衛(wèi)星在不一樣軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)到P點(diǎn)時(shí)到月心的距離都相等，其所受月球的萬(wàn)有引力相等，故加快度相等，選項(xiàng)C正確．7．(多項(xiàng)選擇)在地球表面以初速度v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間t后回到出發(fā)點(diǎn)．假如宇航員登上某個(gè)與地球差不多大小的行星表面，仍以初速度

v0豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間

4t

后回到出發(fā)點(diǎn)．則以