（適用于新高考新教材）高考物理一輪總復(fù)習(xí)第4章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類(lèi)問(wèn)題

課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類(lèi)問(wèn)題基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(衛(wèi)星變軌問(wèn)題)2020年12月17日,嫦娥五號(hào)成功返回地球,創(chuàng)造了我國(guó)到月球取土的偉大歷史。如圖所示,嫦娥五號(hào)取土后,在P處由圓形軌道Ⅰ變軌到橢圓軌道Ⅱ,以便返回地球。下列說(shuō)法正確的是()A.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ運(yùn)行時(shí)均超重B.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ運(yùn)行時(shí)機(jī)械能相等C.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ運(yùn)行至P處時(shí)速率相等D.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ運(yùn)行至P處時(shí)加速度大小相等2.(衛(wèi)星的對(duì)接問(wèn)題)(2022湖南衡陽(yáng)期末)2022年5月10日,“天舟四號(hào)”貨運(yùn)飛船采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式,成功對(duì)接天和核心艙后向端口。對(duì)接過(guò)程的簡(jiǎn)化圖如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.若貨運(yùn)飛船在N處,則它的周期小于核心艙的周期B.若貨運(yùn)飛船在N處,則它的線速度大于核心艙的線速度C.若貨運(yùn)飛船在M處,則應(yīng)加速變軌才能成功對(duì)接核心艙D.若貨運(yùn)飛船在M處,則它的向心加速度小于核心艙的向心加速度3.(環(huán)繞與變軌問(wèn)題)2020年7月23日,我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器天問(wèn)一號(hào)發(fā)射升空,飛行2000多秒后成功進(jìn)入預(yù)定軌道,開(kāi)啟火星探測(cè)之旅,邁出了我國(guó)自主開(kāi)展行星探測(cè)的第一步。接近火星后天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器為軟著陸做準(zhǔn)備,首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ,其次進(jìn)入圓軌道Ⅱ,最后進(jìn)入橢圓著陸軌道Ⅲ,已知火星的半徑為R,引力常量為G,下列說(shuō)法正確的是()A.天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅰ上的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能B.天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅲ上Q點(diǎn)的加速度小于在O點(diǎn)的加速度C.天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠD.已知天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的角速度和軌道半徑,可以推知火星的密度4.(變軌問(wèn)題及能量問(wèn)題)在發(fā)射一顆質(zhì)量為m的人造地球同步衛(wèi)星時(shí),先將其發(fā)射到貼近地球表面運(yùn)行的圓軌道Ⅰ上(離地面高度忽略不計(jì)),再通過(guò)一橢圓軌道Ⅱ變軌后到達(dá)距地面高為h的預(yù)定圓軌道Ⅲ上。已知地球上重力加速度為g,地球半徑為R,衛(wèi)星在變軌過(guò)程中質(zhì)量不變,則()A.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行的加速度為hRB.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行的線速度為v=gC.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率小于在軌道Ⅱ上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率D.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的機(jī)械能大于在軌道Ⅰ上的機(jī)械能5.(衛(wèi)星的對(duì)接及參量的對(duì)比)(2022黑龍江牡丹江期末)a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造衛(wèi)星,下列說(shuō)法正確的是()A.b、c的線速度大小相等,且大于a的線速度B.b、c的動(dòng)能相等,且小于a的動(dòng)能C.b、c的運(yùn)行周期相同,且大于a的運(yùn)行周期D.c加速可追上同一軌道上的b,b減速可等候同一軌道上的c6.(同步衛(wèi)星、赤道上的物體、衛(wèi)星的比較)假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面,如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍,軌道也在赤道平面的同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn),由此可知()A.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為nB.同步衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為1C.量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為nD.量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為7.(多選)(赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的比較)如圖所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,向心加速度為a1;地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球半徑為R,則下列比值正確的是()A.a1a2=rRC.v1v28.(天體運(yùn)動(dòng)中的追及相遇問(wèn)題)如圖所示,A、B為地球的兩個(gè)軌道共面的人造衛(wèi)星,運(yùn)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k,地球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)0。某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星距離達(dá)到最近,從該時(shí)刻起到A、B間距離最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時(shí)間為()A.T02(C.T02(9.(多選)(天體運(yùn)動(dòng)中的能量問(wèn)題)在地球周?chē)性S多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn),其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓,且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過(guò)程中,只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用,則下列判斷正確的是()A.衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小B.由于地球引力做正功,引力勢(shì)能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功,地球引力做正功,故機(jī)械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小量素養(yǎng)綜合練10.如圖所示,虛線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示地球衛(wèi)星的三條軌道,其中軌道Ⅰ為近地環(huán)繞圓軌道,軌道Ⅱ?yàn)闄E圓軌道,軌道Ⅲ為脫離軌道,a、b、c三點(diǎn)分別位于三條軌道上,b點(diǎn)為軌道Ⅱ的遠(yuǎn)地點(diǎn),b、c點(diǎn)與地心的距離均為軌道Ⅰ半徑的2倍,則()A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ的運(yùn)行周期與軌道Ⅰ的相同B.衛(wèi)星經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的速率為經(jīng)過(guò)b點(diǎn)的2倍C.衛(wèi)星在a點(diǎn)的加速度大小為在b點(diǎn)的4倍D.質(zhì)量相同的衛(wèi)星在b點(diǎn)的機(jī)械能等于在c點(diǎn)的機(jī)械能11.(2022上海復(fù)旦附中期末)如圖所示,軌道在同一平面內(nèi)的兩顆衛(wèi)星a和b某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到地球的同一側(cè),且三者在同一條直線上,經(jīng)時(shí)間t兩顆衛(wèi)星與地心的連線轉(zhuǎn)過(guò)的角度分別為θ1和θ2。下列說(shuō)法正確的是()A.a衛(wèi)星的動(dòng)能大于b衛(wèi)星的動(dòng)能B.a衛(wèi)星的角速度與b衛(wèi)星的角速度之比為θ2∶θ1C.a衛(wèi)星的線速度與b衛(wèi)星的線速度之比為θD.從a、b衛(wèi)星這次與行星共線到下次共線,還需經(jīng)過(guò)的時(shí)間為π12.(多選)如圖甲所示,一質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球在橢圓軌道Ⅰ上運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)0,軌道Ⅰ上的近地點(diǎn)A到地球球心的距離為a,遠(yuǎn)地點(diǎn)C到地球球心的距離為b,BD為橢圓軌道的短軸,A、C兩點(diǎn)的曲率半徑均為ka(通過(guò)該點(diǎn)和曲線上緊鄰該點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓,在極限情況下,這個(gè)圓就叫作該點(diǎn)的曲率圓,如圖乙中的虛線圓,其半徑ρ叫作該點(diǎn)的曲率半徑)。若地球的質(zhì)量為m地,引力常量為G,則()A.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能B.如果衛(wèi)星要從軌道Ⅱ返回到軌道Ⅰ,則在C位置時(shí)動(dòng)力氣源要向后噴氣C.衛(wèi)星從C→D→A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,萬(wàn)有引力對(duì)其做的功為12Gm地mkD.衛(wèi)星從C→D→A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,萬(wàn)有引力對(duì)其做的功為12Gm地mk答案：課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類(lèi)問(wèn)題1.D解析:嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ運(yùn)行時(shí)均處于失重狀態(tài),A錯(cuò)誤。嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)經(jīng)加速后進(jìn)入軌道Ⅱ運(yùn)行,故嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ上P處的速率大于在軌道Ⅱ運(yùn)行至P處時(shí)的速率;加速后嫦娥五號(hào)勢(shì)能不變,動(dòng)能增大,則機(jī)械能增大,B、C錯(cuò)誤。根據(jù)G=m月mr2=ma得a=Gm月r2.C解析:根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有Gm'mr2=mr4π2T2=mv2r=ma,解得T=4π2r3.D解析:探測(cè)器在軌道Ⅰ上O點(diǎn)需要減速變軌至軌道Ⅱ,所以在軌道Ⅰ上的機(jī)械能大于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器在軌道Ⅲ上運(yùn)動(dòng)時(shí),rQ<rO,探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的加速度由萬(wàn)有引力提供,有Gm火mr2=ma,則a=Gm火r2,所以可知衛(wèi)星在Q點(diǎn)的加速度大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律r3T2=k及rⅢ<rⅡ<rⅠ可知TⅢ<TⅡ<TⅠ4.D解析:衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行時(shí),根據(jù)牛頓第二定律得Gm地m(R+h)2=ma=mv2R+h,在地球表面,有m'g=Gm地m'R2,解得衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的加速度為a=RR+h2g,線速度為v=gR2R+h,故A、B錯(cuò)誤;衛(wèi)星要從橢圓軌道Ⅱ變軌后到達(dá)圓軌道Ⅲ上,在P點(diǎn)必須加速,所以衛(wèi)星在軌道Ⅲ5.C解析:人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力,設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為m地,有Gm地mr2=mv2r=mr4π2T2,解得v=Gm地6.D解析:由開(kāi)普勒第三定律R同3R量3=T同2T量2可知,T同2T量2=n3m3,所以同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為n3m3,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,由v=ωr=2π7.AD解析:對(duì)于衛(wèi)星,其共同特點(diǎn)是萬(wàn)有引力提供向心力,有Gm地mr2=mv2r,故v1v8.C解析:由開(kāi)普勒第三定律得rA3TA2=rB3TB2,設(shè)兩衛(wèi)星至少經(jīng)過(guò)時(shí)間9.BD解析:空氣阻力做負(fù)功,機(jī)械能減小,衛(wèi)星軌道半徑變小,由Gm地mr2=mv10.C解析:由題意可知軌道Ⅰ的半徑與軌道Ⅱ的半長(zhǎng)軸之比為R1R2=23,根據(jù)開(kāi)普勒第三定律R13T12=R23T22,解得T2T1=3232,A錯(cuò)誤;根據(jù)G11.D解析:由于兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量大小不確定,無(wú)法判斷a、b衛(wèi)星的動(dòng)能大小,故A錯(cuò)誤。根據(jù)角速度的定義式可得ω=θt,時(shí)間t相同,則a衛(wèi)星的角速度與b衛(wèi)星的角速度之比為θ1θ2,故B錯(cuò)誤。由ω=2πT,可得a衛(wèi)星與b衛(wèi)星的周期之比為θ2θ1;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可得r3T2=k,則a衛(wèi)星的半徑與b衛(wèi)星的半徑之比為3θ2θ12.