2024屆高三物理復(fù)習(xí)小練習(xí)(十七)　天體運(yùn)動(dòng)中的三類(lèi)典型問(wèn)題（學(xué)生版）

2024屆高三一輪復(fù)習(xí)小練(十七)天體運(yùn)動(dòng)中的三類(lèi)典型問(wèn)題A級(jí)——全員必做1．(2021·北京等級(jí)考)2021年5月，“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功在火星軟著陸，我國(guó)成為世界上第一個(gè)首次探測(cè)火星就實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)的國(guó)家?！疤靻?wèn)一號(hào)”在火星停泊軌道運(yùn)行時(shí)，近火點(diǎn)距離火星表面2.8×102km、遠(yuǎn)火點(diǎn)距離火星表面5.9×105km，則“天問(wèn)一號(hào)”()A．在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小B．在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小C．在近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小D．在近火點(diǎn)通過(guò)減速可實(shí)現(xiàn)繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)eq\f(Mm,r2)eq\f(GM,r2)“”“”2．當(dāng)?shù)厍蛭挥谔?yáng)和木星之間且三者幾乎排成一條直線時(shí)，稱(chēng)之為“木星沖日”，2022年9月27日出現(xiàn)了一次“木星沖日”。已知木星與地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，木星到太陽(yáng)的距離大約是地球到太陽(yáng)距離的5倍。則下列說(shuō)法正確的是()A．下一次的“木星沖日”時(shí)間肯定在2023年B．下一次的“木星沖日”時(shí)間肯定在2024年C．木星運(yùn)行的加速度比地球的大D．木星運(yùn)行的周期比地球的小eq\f(Mm,r2)eq\f(4π2,T2)eq\f(GM,r2)eq\r(\f(r3,GM))eq\r(125)“”eq\f(2π,T1)eq\f(2π,T2)“”3.嫦娥五號(hào)探測(cè)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)探測(cè)器)經(jīng)過(guò)約112小時(shí)奔月飛行，在距月面約400km環(huán)月圓形軌道成功實(shí)施3000N發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，約17分鐘后，發(fā)動(dòng)機(jī)正常關(guān)機(jī)。根據(jù)實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)視判斷，嫦娥五號(hào)探測(cè)器近月制動(dòng)正常，從近圓形軌道Ⅰ變?yōu)榻曼c(diǎn)高度約200km的橢圓軌道Ⅱ，如圖所示。已知月球的直徑約為地球的eq\f(1,4)，質(zhì)量約為地球的eq\f(1,81)，請(qǐng)通過(guò)估算判斷以下說(shuō)法正確的是()A．月球表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比為4∶81B．月球的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為2∶9C．“嫦娥五號(hào)”進(jìn)入環(huán)月橢圓軌道Ⅱ后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器從Q點(diǎn)運(yùn)行到P點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能增加D．關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后的“嫦娥五號(hào)”不論在軌道Ⅰ還是軌道Ⅱ運(yùn)行，“嫦娥五號(hào)”探測(cè)器在Q點(diǎn)的速度大小都相同eq\f(Mm,R2)eq\f(M,R2)eq\f(g月,g地)eq\f(42,81)eq\f(16,81)eq\f(GMm,R2)eq\f(mv2,R)eq\r(\f(GM,R))eq\f(v月,v地)eq\r(\f(4,81))eq\f(2,9)“”4．2021年10月16日，神舟十三號(hào)載人飛船在酒泉成功發(fā)射，并進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空，飛船入軌后，按照預(yù)定程序，與天和核心艙進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接。對(duì)接前，神舟十三號(hào)和天和核心艙在軌運(yùn)動(dòng)的情形如圖甲所示，對(duì)接時(shí)的情形如圖乙所示，則下列說(shuō)法不正確的是()A．甲圖中，A是神舟十三號(hào)，B是天和核心艙B．甲圖中，A的加速度比B的加速度大C．乙圖中，對(duì)接時(shí)，神舟十三號(hào)的速度比在甲圖中在軌運(yùn)行時(shí)速度大D．乙圖中，對(duì)接時(shí)，神舟十三號(hào)的機(jī)械能比在甲圖中在軌運(yùn)行時(shí)機(jī)械能大eq\f(GMm,r2)eq\f(GM,r2)eq\f(GMm,r2)eq\f(v2,r)eq\r(\f(GM,r))5．2021年5月15日，中國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器所攜帶的“祝融號(hào)”火星車(chē)及組合體成功著陸火星，“祝融號(hào)”火星車(chē)及組合體著陸前要穿越稀薄的火星大氣層。已知“祝融號(hào)”的質(zhì)量為240kg，火星直徑約為地球直徑的eq\f(1,2)，火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的eq\f(1,9)，火星的自轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期很接近，火星的公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的兩倍。由以上信息判斷下列說(shuō)法正確的是()A．“祝融號(hào)”火星車(chē)在火星表面受到的重力約為在地球表面受到的重力的0.8倍B．火星公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸約為地球公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸的eq\r(2,4)倍C．火星的第一宇宙速度約為3.7km/sD．“祝融號(hào)”火星車(chē)著陸過(guò)程中引力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，機(jī)械能減小eq\f(Mm,R2)“”eq\f(4,9)eq\f(a3,T2)eq\r(3,kT2)eq\r(3,4)eq\f(Mm,R2)eq\f(v12,R)eq\r(\f(GM,R))eq\f(\r(2),3)“”6.宇宙中兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬(wàn)有引力互相繞轉(zhuǎn)，稱(chēng)之為雙星系統(tǒng)，在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)，設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若AO＞OB，則()A．星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量B．星球A的角速度一定大于B的角速度C．雙星間距離一定，雙星的總質(zhì)量越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大D．雙星的質(zhì)量一定，雙星之間的距離越大，其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大eq\f(mAmB,L2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\f(mAmB,L2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq\r(\f(L3,GmA＋mB))7．(2022·運(yùn)城模擬)嫦娥五號(hào)上升器攜帶1731g月球樣品從月面起飛，開(kāi)啟中國(guó)首次地外天體采樣返回之旅。其返回地球的飛行軌跡可以簡(jiǎn)化為如圖所示，首先進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道，從Q點(diǎn)進(jìn)入繞地球橢圓軌道Ⅰ，到達(dá)近地點(diǎn)P后進(jìn)入近地圓軌道Ⅱ，再進(jìn)行適當(dāng)操作墜入大氣層到達(dá)地表。已知橢圓軌道Ⅰ的半長(zhǎng)軸為a、近地圓軌道Ⅱ的半徑為r，嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ、Ⅱ正常運(yùn)行的周期為T(mén)1、T2，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，忽略地球自轉(zhuǎn)及其他星球引力的影響。下列說(shuō)法正確的是()A.eq\f(a3,T12)>eq\f(r3,T22)B．嫦娥五號(hào)在軌道Ⅱ正常運(yùn)行的速度大于eq\r(gR)C．嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ上P點(diǎn)的加速度大小等于軌道Ⅱ上P點(diǎn)的加速度D．嫦娥五號(hào)沿軌道Ⅰ從Q點(diǎn)向P點(diǎn)飛行過(guò)程中，動(dòng)能逐漸減小eq\f(a3,T12)eq\f(r3,T22)B級(jí)——重點(diǎn)選做8.如圖所示為北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的55顆衛(wèi)星繞地球在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的lgr-lgT圖像，其中T為衛(wèi)星的周期，r為衛(wèi)星的軌道半徑，1和2對(duì)應(yīng)其中的兩顆衛(wèi)星。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)0與地球質(zhì)量有關(guān)B．圖像的斜率與地球質(zhì)量有關(guān)C．衛(wèi)星2的機(jī)械能大于衛(wèi)星1的機(jī)械能D．衛(wèi)星2的向心加速度大于1的向心加速度eq\f(Mm,r2)eq\f(4π2,T2)eq\f(2,3)eq\f(1,3)eq\f(GM,4π2)eq\f(1,3)eq\f(GM,4π2)eq\f(2,3)eq\f(Mm,r2)eq\f(M,r2)9．(多選)“天問(wèn)一號(hào)”到達(dá)火星附近后“剎車(chē)”被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火橢圓軌道，如圖所示，P為近火點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)火點(diǎn)，衛(wèi)星在環(huán)火軌道上運(yùn)行的周期為T(mén)，假設(shè)“天問(wèn)一號(hào)”沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，從P到M所用時(shí)間為eq\f(1,8)T，與火星中心連線從P到M掃過(guò)的面積與從Q到N掃過(guò)的面積相等，不計(jì)空氣阻力，則“天問(wèn)一號(hào)”在一個(gè)周期內(nèi)()A．在N點(diǎn)的加速度比在M點(diǎn)小B．從M運(yùn)動(dòng)到N所用時(shí)間為eq\f(1,2)TC．從P運(yùn)動(dòng)到Q機(jī)械能越來(lái)越小D．從P運(yùn)動(dòng)到Q克服火星引力做功的功率越來(lái)越小eq\f(Mm,r2)eq\f(GM,r2)“”“”eq\f(1,8)eq\f(1,2)eq\f(1,2)“”“”10.(2022·寧德模擬)(多選)2021年1月，“天通一號(hào)”03星發(fā)射成功。發(fā)射過(guò)程簡(jiǎn)化為如圖所示，火箭先把衛(wèi)星送上軌道1(橢圓軌道，P、Q是遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn))，衛(wèi)星再變軌到軌道2(圓軌道)，最后變軌到軌道半徑相等的軌道3(同步圓軌道)，忽略衛(wèi)星質(zhì)量變化，下列說(shuō)法正確的是()A．衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度B．衛(wèi)星在三個(gè)軌道上的周期T3＝T2＞T1C．由軌道1變至軌道2，衛(wèi)星在P點(diǎn)應(yīng)朝運(yùn)動(dòng)相反方向噴氣D．衛(wèi)星在三個(gè)軌道上機(jī)械能E3＞E2＞E1eq\f(GM,R2)11．(2022·張家口模擬)宇宙中某一質(zhì)量為M、半徑為R的星球，有三顆衛(wèi)星A、B、C在同一平面上沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，其位置關(guān)系如圖所示，其中A到該星球表面的高度為h，已知引力常量為G，則下列說(shuō)法不正確的是()A．衛(wèi)星A的公轉(zhuǎn)周期為2πeq\r(\f(R＋h3,GM))B．衛(wèi)星C加速后可以追到BC．三顆衛(wèi)星的線速度大小vA>vB＝vCD．三顆衛(wèi)星的向心加速度大小關(guān)系為aA>aB＝aCeq\f(Mm,r2)eq\f(4π2,T2)eq\r(\f(4π2r3,GM))eq\r(\f(R＋h3,GM))eq\f(Mm,r2)eq\f(v2,r)eq\r(\f(GM,r))eq\f(Mm,r2)eq\f(GM,r2)12.(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(duì)它們的引力作用，三星質(zhì)量也相同?，F(xiàn)已觀測(cè)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直線上，兩顆星圍繞中央星做圓周運(yùn)動(dòng)，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)兩種系統(tǒng)中三個(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、圖乙中標(biāo)出，引力常量為G，則下列說(shuō)法中正確的是()A．直線三星系統(tǒng)中星體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小為eq\r(\f(Gm,L))B．直線三星系統(tǒng)中星體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為4πeq\r(\f(L3,5Gm))C．三角形三星系統(tǒng)中每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為2eq\r(\f(L3,3Gm)