2019年高考物理雙基突破 專題23 同步衛(wèi)星和多星精練

1、2019年高考物理雙基突破 專題23 同步衛(wèi)星和多星精練專題二十三同步衛(wèi)星和多星（精練）1（多選）最近我國連續(xù)發(fā)射了多顆“北斗一號”導航定位衛(wèi)星，預示著我國通訊技術(shù)的不斷提高。該衛(wèi)星處于地球的同步軌道，假設其離地高度為h，地球半徑為R，地面附近重力加速度為g，則有A該衛(wèi)星運行周期為24hB該衛(wèi)星所在處的重力加速度為2gC該衛(wèi)星周期與近地衛(wèi)星周期之比為D該衛(wèi)星運動動能為【答案】ABD2已知地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的線速度大小為v1、向心加速度大小為a1，近地衛(wèi)星線速度大小為v2、向心加速度大小為a2，地球同步衛(wèi)星線速度大小為v3、向心加速度大小為a3。設近地衛(wèi)星距地面高度不計，同步衛(wèi)星距地面高

2、度約為地球半徑的6倍。則以下結(jié)論正確的是ABCD【答案】C【解析】地球赤道上的物體與地球同步衛(wèi)星是相對靜止的，有相同的角速度和周期，比較速度用vr，比較加速度用a2r，同步衛(wèi)星距地心距離約為地球半徑的7倍，則C正確，D錯誤；近地衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星都是衛(wèi)星，都繞地球做圓周運動，比較速度用v，則速度比v2v31，故A、B錯誤。3（多選）如圖所示，發(fā)射升空的衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移橢圓軌道上A點處經(jīng)變軌后進入運行圓軌道，A、B分別為軌道的遠地點和近地點。則衛(wèi)星在軌道上A經(jīng)過A點的速度小于經(jīng)過B點的速度B經(jīng)過A點的動能大于在軌道上經(jīng)過A點的動能C運動的周期大于在軌道上運動的周期D經(jīng)過A點的加速度等于在軌道上經(jīng)過A點

3、的加速度【答案】AD4利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊。目前，地球同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設地球的自轉(zhuǎn)周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為A1hB4hC8hD16h【答案】B【解析】萬有引力提供向心力，對同步衛(wèi)星有：Gmr，整理得GM當r6.6R地時，T24h若地球的自轉(zhuǎn)周期變小，軌道半徑最小為2R地三顆同步衛(wèi)星A、B、C如圖所示分布。則有解得T4h，選項B正確。5北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)，建成后的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星。對于其中的

4、5顆同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是A它們運行的線速度一定不小于7.9km/sB地球?qū)λ鼈兊奈σ欢ㄏ嗤珻一定位于赤道上空同一軌道上D它們運行的加速度一定相同【答案】C6同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為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AB2CD【答案】D【解析】對于衛(wèi)星，其共同特點是萬有引力提供向心力，有Gm，解得v，故，C錯誤，D正確；對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同點是角速度相等，有a2r，故，A、B錯誤。7地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，已知其軌道半徑為r，周期為T，引力常量為G，地球表面

5、的重力加速度為g。根據(jù)題目提供的已知條件，不能估算出的物理量有A地球的質(zhì)量B同步衛(wèi)星的質(zhì)量C地球的平均密度D同步衛(wèi)星離地面的高度【答案】B【解析】地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力得，M所以可求出地球的質(zhì)量，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力列出等式，同步衛(wèi)星的質(zhì)量在等式中消去，所以根據(jù)題目已知條件無法求出同步衛(wèi)星的質(zhì)量，故B正確；根據(jù)萬有引力等于重力列出等式：mg，地球半徑R根據(jù)密度和可求出地球的平均密度，故C錯誤；已知其軌道半徑為r，由可求出地球半徑R，同步衛(wèi)星離地面的高度hrR，所以可求出同步衛(wèi)星離地面的高度，故D錯誤。8研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)

6、的周期約為22小時。假設這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比A距地面的高度變大B向心加速度變大C線速度變大D角速度變大【答案】A【解析】衛(wèi)星繞地球做圓周運動，萬有引力提供向心力，即Gmr2，得r，由于同步衛(wèi)星的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)變慢，自轉(zhuǎn)周期變大，則同步衛(wèi)星做圓周運動的半徑會變大，離地面的高度變大，A項正確；由Gma得，a，半徑變大，向心加速度變小，B項錯誤；由Gm得，v，半徑變大，線速度變小，C項錯誤；由分析得，同步衛(wèi)星的周期變大，角速度變小，D項錯誤。9假設月亮和同步衛(wèi)星都繞地心做勻速圓周運動，下列說法正確的是A同步衛(wèi)星的線速度大

7、于月亮的線速度B同步衛(wèi)星的角速度大于月亮的角速度C同步衛(wèi)星的向心加速度大于月亮的向心加速度D同步衛(wèi)星的軌道半徑大于月亮的軌道半徑【答案】ABC10隨著世界航空事業(yè)的發(fā)展，深太空探測已逐漸成為各國關(guān)注的熱點。假設深太空中有一顆外星球，其質(zhì)量是地球質(zhì)量的2倍，半徑是地球半徑的，則下列判斷正確的是A該外星球的同步衛(wèi)星周期一定小于地球同步衛(wèi)星的周期B某物體在該外星球表面所受的重力是在地球表面所受重力的8倍C該外星球上第一宇宙速度是地球上第一宇宙速度的2倍D繞該外星球的人造衛(wèi)星和以相同軌道半徑繞地球的人造衛(wèi)星運行具有相同速度【答案】BC11（多選）宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠的四顆星組成的四星

8、系統(tǒng)，通常可忽略其他星體對它們的引力作用。設四星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為L的正方形的四個頂點上，其中L遠大于R。已知萬有引力常量為G，忽略星體自轉(zhuǎn)效應，則關(guān)于四星系統(tǒng)，下列說法正確的是A四顆星做圓周運動的軌道半徑均為B四顆星做圓周運動的線速度均為C四顆星做圓周運動的周期均為2D四顆星表面的重力加速度均為G【答案】CD【解析】如圖所示，四顆星均圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動，軌道半徑rL。取任一頂點上的星體為研究對象，它受到其他三個星體的萬有引力的合力為F合GG。由F合F向mm，可解得v，T2，故A、B項錯誤，C項正確；對于星體表面質(zhì)量為m0的物體，受

9、到的重力等于萬有引力，則有m0gG，故gG，D項正確。12經(jīng)長期觀測人們在宇宙中發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的線度遠小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體。兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動?，F(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為m1m232。則可知Am1、m2做圓周運動的角速度之比為23Bm1、m2做圓周運動的線速度之比為32Cm1做圓周運動的半徑為LDm2做圓周運動的半徑為L【答案】C13質(zhì)量不等的兩星體在相互間的萬有引力作用下，繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動，構(gòu)成雙星系統(tǒng)。由天文

10、觀察測得其運動周期為T，兩星體之間的距離為r，已知引力常量為G。下列說法正確的是A雙星系統(tǒng)的平均密度為BO點離質(zhì)量較大的星體較遠C雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為D若在O點放一物體，則物體受兩星體的萬有引力合力為零【答案】C【解析】根據(jù)Gmr1，GMr2，聯(lián)立兩式解得Mm，因為雙星的體積未知，無法求出雙星系統(tǒng)的平均密度，故A錯誤，C正確。根據(jù)m2r1M2r2可知mr1Mr2，質(zhì)量大的星體離O點較近，故B錯誤。因為O點離質(zhì)量較大的星體較近，根據(jù)萬有引力定律可知若在O點放一物體，則物體受質(zhì)量大的星體的萬有引力較大，故合力不為零，故D錯誤。14我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮

11、二號”對接。假設“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是A使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接D飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接【答案】C15中國首個空間實驗室“天宮一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，由長征運載火箭將飛船送入近地點為A、遠地點為B橢圓軌道上，B點距離地面高度為h，地球中心位

12、于橢圓的一個焦點上。“天宮一號”飛行幾周后進行變軌，進入預定圓軌道，如圖。已知“天宮一號”在預定圓軌道上飛行n圈所用時間為t，引力常量為G，地球半徑為R。則下列說法正確的是A“天宮一號”在橢圓軌道的B點的向心加速度大于在預定圓軌道的B點的向心加速度B“天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向B點運行的過程中，機械能不守恒C“天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向B點運行的過程中，動能先減小后增大D由題中給出的信息可以計算出地球的質(zhì)量M【答案】D【解析】在B點，由Gma知，無論在哪個軌道上的B點，其向心加速度相同，A錯誤；“天宮一號”在橢圓軌道上運行時，其機械能守恒，B錯；“天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向B

13、點運行的過程中，動能一直減小，C錯誤；對“天宮一號”在預定圓軌道上運行，有Gm(Rh)，而T，故M，D正確。16（多選）2012年6月18日，神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343km的近圓軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣，下面說法正確的是A為實現(xiàn)對接，兩者運行速度的大小都應介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B如不加干預，在運行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加C如不加干預，天宮一號的軌道高度將緩慢降低D航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，說明航天員不受地球引力作用【答案】BC17（多選）如圖所示，搭載著“嫦娥二號”衛(wèi)星的“長征三號丙”運載火箭

14、在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，衛(wèi)星由地面發(fā)射后，進入地月轉(zhuǎn)移軌道，經(jīng)多次變軌最終進入距離月球表面100km，周期為118min的工作軌道，開始對月球進行探測。下列說法正確的是A衛(wèi)星在軌道上的運動速度比月球的第一宇宙速度小B衛(wèi)星在軌道上經(jīng)過P點的速度比在軌道上經(jīng)過P點時大C衛(wèi)星在軌道上運動周期比在軌道上短D衛(wèi)星在軌道上的機械能比在軌道上多【答案】CD182013年12月2日凌晨1時30分，嫦娥三號月球探測器搭載長征三號乙火箭發(fā)射升空這是繼2007年嫦娥一號、2010年嫦娥二號之后，我國發(fā)射的第3顆月球探測器，也是首顆月球軟著陸探測器嫦娥三號攜帶有一臺無人月球車，重3噸多，是我國設計的最復雜的航天器

15、。如圖所示為其飛行軌道示意圖，則下列說法正確的是A嫦娥三號的發(fā)射速度應該大于11.2km/sB嫦娥三號在環(huán)月軌道1上P點的加速度大于在環(huán)月軌道2上P點的加速度C嫦娥三號在環(huán)月軌道2上運動周期比在環(huán)月軌道1上運行周期小D嫦娥三號在動力下降段中一直處于完全失重狀態(tài)【答案】C【解析】在地球表面發(fā)射衛(wèi)星的速度大于11.2km/s時，衛(wèi)星將脫離地球束縛，繞太陽運動，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力Gma得a，由此可知在環(huán)月軌道2上經(jīng)過P的加速度等于在環(huán)月軌道1上經(jīng)過P的加速度，故B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律k，由此可知，軌道半徑越小，周期越小，故嫦娥三號在環(huán)月軌道2上運動周期比在環(huán)月軌道1上運行周期小，故

16、C正確；嫦娥三號在動力下降段中，除了受到重力還受到動力，故不是完全失重狀態(tài)，故D錯誤。19（多選）目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(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)星的動能逐漸減小B由于地球引力做正功，引力勢能一定減小C由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變D衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小【答案】BD20（多選）如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道，然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道，則A該衛(wèi)星在P點的速度大于7.

17、9km/s，小于11.2km/sB衛(wèi)星在同步軌道上的運行速度大于7.9km/sC在軌道上，衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度D衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道進入軌道【答案】CD【解析】由于衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為7.9km/s，故A錯誤；環(huán)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星，最大的運行速度是7.9km/s，故B錯誤；P點比Q點離地球近些，故在軌道上，衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度，C正確；衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道進入軌道，故D正確。21某衛(wèi)星在半徑為r的軌道1上做圓周運動，動能為Ek，變軌到軌道2上后，動能比在軌道1上減小了E，在軌道2上也做圓周運動，則軌道2的半徑為ArBrCrDr【答案】A【解析】衛(wèi)

18、星在軌道1上時，Gm，因此Ek，同樣，在軌道2上，EkE，因此r2r，A項正確。22地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)，所受的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星（高度忽略），所受的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為2；地球的同步衛(wèi)星所受的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為3；地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設三者質(zhì)量相等，則AF1F2>F3Ba1a2g>a3Cv1v2v>v3D13<2【答案】D【解析】地球同步衛(wèi)星的運動周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，即13，根據(jù)關(guān)系式vr和a2r可知，v1<v3，a1<a3；人造衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星都圍繞地球轉(zhuǎn)動，它們受到的地球的引力提供向心力，即Gm2rma可得v，aG，可見，軌道半徑大的線速度、向心加速度和角速度均小，即