高考物理一輪總復(fù)習(xí)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

1、天體運(yùn)動(dòng)和人造衛(wèi)星基礎(chǔ)鞏固題組（20分鐘，50分）1 如圖所示，某極地軌道衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過(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)行到南緯60的正上方時(shí)所用時(shí)間為 1 h，則下列說(shuō)法正確的是（）A. 該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行半徑之比為1 : 4B. 該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度之比為1 : 2C. 該衛(wèi)星的運(yùn)行速度一定大于7.9 km/sD. 該衛(wèi)星的機(jī)械能一定大于同步衛(wèi)星的機(jī)械能解析：選A.由題意知衛(wèi)星運(yùn)行的軌跡所對(duì)圓心角為120,即運(yùn)行了三分之一周期，用時(shí)1h，因此衛(wèi)星的周期T= 3 h，由又同步衛(wèi)星的周期T 同=24h,則極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行半徑之比為1

2、: 4, A正確；由GM-2= m ,可得v故極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運(yùn)行速度之比為2 : 1, B錯(cuò)誤；第一宇宙速度 v = 7.9 km/s ,是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度，所以該衛(wèi)星的運(yùn)行速度要小于7.9 km/s，故C錯(cuò)誤；因衛(wèi)星的質(zhì)量未知，則機(jī)械能無(wú)法比較， D錯(cuò)誤.2如圖所示，“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，最終降落到月球表面上，其中軌道I為圓形軌道，軌道n為橢圓軌道， 下列說(shuō)法正確的是（）A. 探測(cè)器在軌道I運(yùn)行時(shí)的加速度大于月球表面的重力加速度B. 探測(cè)器在軌道I經(jīng)過(guò) P點(diǎn)時(shí)的加速度小于在軌道n經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度c.探測(cè)器在軌道I的運(yùn)行周期大于在軌道n的運(yùn)行周期D.探測(cè)器

3、在P點(diǎn)由軌道I進(jìn)入軌道n必須點(diǎn)火加速解析：選C.探測(cè)器在軌道I運(yùn)行時(shí)的萬(wàn)有引力小于在月球表面時(shí)的萬(wàn)有引力，根據(jù)牛頓第二定律，探測(cè)器在軌道I運(yùn)行時(shí)的加速度小于月球表面的重力加速度，故A錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力有歲=ma距地心距離相同，則加速度相同，故探測(cè)器在軌道I經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度等于在軌道n經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度，故 b錯(cuò)誤；軌道I的半徑大于軌道n的半長(zhǎng)軸，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，探測(cè)器在軌道I的運(yùn)行周期大于在軌道n的運(yùn)行周期，故C正確；探測(cè)器在 P點(diǎn)由軌道I進(jìn)入軌道n必須減速，故D錯(cuò)誤.3. （2017 高考全國(guó)卷n ）（多選）如圖，海王星繞太陽(yáng)沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M N為軌

4、道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T(mén)）.若只考慮海王星和太陽(yáng)之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）ToA從P到M所用的時(shí)間等于-4B. 從Q到N階段，機(jī)械能逐漸變大C. 從P到Q階段，速率逐漸變小D. 從M到N階段，萬(wàn)有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功解析：選CD.在海王星從P到Q的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于引力與速度的夾角大于 90,因此 引力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，速度越來(lái)越小，C項(xiàng)正確；海王星從 P到M的時(shí)間小于從ToM到Q的時(shí)間，因此從 P到M的時(shí)間小于, A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于海王星運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到太陽(yáng)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

5、；從M到Q的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中引力與速度的夾角大于90，因此引力做負(fù)功，從 Q到N的過(guò)程中，引力與速度的夾角小于90，因此引力做正功，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)的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一，則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到地面赤道最大弧長(zhǎng)為（已知地球半徑為 R（）27 R1C.3n Ri解析：選A.根據(jù)衛(wèi)星在其軌道上滿足Mm驊mg，且在地球表面 嚳mg又因?yàn)間B. - n Rar=49,解得r = 2R;則某一時(shí)刻該衛(wèi)星觀測(cè)到地面赤道長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的弧度數(shù)為寸，則觀測(cè)到2地面赤道最

6、大弧長(zhǎng)為3n R, A正確.35. （2019 山西晉城質(zhì)檢）天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行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),雙星各自圍繞其連線上的某點(diǎn) O做勻 速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度分別為 3 1、3 2,質(zhì)量為M的恒星軌道半徑為 R已知引力常量為 G 則描述雙星運(yùn)動(dòng)的上述物理量滿足 （ ）A. 3 1 3 2C. GW 3 D.二 n R 4（L &L2D. Gm=3 肩GMm 2解析：選C.雙星系統(tǒng)中兩顆星的角速度相同，3 1= 3 2,則A、B項(xiàng)錯(cuò)誤.由L = m3 2（ L22GMm 22 2&，得GIM= 2( L F)L2, C項(xiàng)正確.由 丁

7、= Mo 2R得Gm= 3袒匚D項(xiàng)錯(cuò)誤.6如圖所示，有AB兩顆衛(wèi)星繞地心 O做圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向相同.A衛(wèi)星的周期為T(mén)i, B衛(wèi)星的周期為T(mén)i,在某一時(shí)刻兩衛(wèi)星相距最近， 則(引力常量為G)()A.兩衛(wèi)星經(jīng)過(guò)時(shí)間t =+ T2再次相距最近B.2兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為237?C.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時(shí)的距離，可求出地球的密度D.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時(shí)的距離，可求出地球表面的重力加速度解析：選B.兩衛(wèi)星相距最近時(shí)， 兩衛(wèi)星應(yīng)該在同一半徑方向上，A多轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，第二QQI次追上，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度相差 2 n ,即-nt t = 2n ,得出t =初T，故A錯(cuò)誤；根據(jù)萬(wàn)有2引力提供向心力得廠r, A衛(wèi)

8、星的周期為T(mén)i, B衛(wèi)星的周期為 E,所以兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為T(mén)i| : T23，故B正確；若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時(shí)的距離，結(jié)合兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比可以求得兩顆衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得2GMm 4 n 亠 -=m=r，可求 r T出地球的質(zhì)量，但不知道地球的半徑，所以不可求出地球的密度和地球表面的重力加速度,故C D錯(cuò)誤.7.(多選)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地面上的重力加速度為 g,忽略地球自轉(zhuǎn)影響，則,2gRA.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為B.衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為 4n2RC. 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小為|gD.衛(wèi)星軌道處的重力加速度為 1

9、g4a解析：選BD.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)地球質(zhì)量4亍,又r = 2R忽略地球自轉(zhuǎn)的影為M衛(wèi)星的軌道半徑為 r,則m吟=mo 2r = ma= m響有GM=mg所以衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為 v =GMgR,故A錯(cuò)誤；T= 24 nGM gg故B正確；a=孑=4，故C錯(cuò)誤；衛(wèi)星軌道處的重力加速度為 號(hào)，故D正確.能力提升題組（25分鐘，50分）1. （2018 石家莊二模）如圖所示，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 0 ,則衛(wèi)星A、B的線速度之比為（A. sin 0C. sin解析：選C.由題圖可知，當(dāng)B連

10、線與D sin 0B所在的圓周相切時(shí)A B連線與A O連線的夾角0最大,由幾何關(guān)系可知,sinr b0 =二；v =VA故 =VBrB rAsin 0，選項(xiàng)C正確.2.（多選）如圖，同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運(yùn)行速率為vi,向心加速度為ai,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則下列比值正確的何少衛(wèi)星ai rA.a2=rb- a：= R2Vi rC.V2=RRViD.-V2解析：選AD.本題中涉及三個(gè)物體，其已知量排列如下：地球同步衛(wèi)星：軌道半徑運(yùn)行速率vi,加速度ai；地球赤道上的物體：軌道半徑R,隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度比，近地衛(wèi)星：軌道半徑R運(yùn)

11、行速率V2；對(duì)于衛(wèi)星，其共同特點(diǎn)是萬(wàn)有引力提供向心力,2VVi葉，故一= rV2R故選項(xiàng)D正確；對(duì)于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點(diǎn)是角速度相等，有a= 32 ai rr,故=&.故選項(xiàng)A正確.a2 r3. （20i9 西北師大附中模擬）（多選）宇航員在某星球表面以初速度2.0 m/s水平拋出一物體，并記錄下物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示，O為拋出點(diǎn)，若該星球半徑為 4 000 km,引力常量G= 6.67 X i0 一ii N-m2 kg 2,則下列說(shuō)法正確的是（）A. 該星球表面的重力加速度為4.0 m/sB. 該星球的質(zhì)量為2.4 X 1023 kgC. 該星球的第一宇宙速度為4.0 k

12、m/sD. 若發(fā)射一顆該星球的同步衛(wèi)星，則同步衛(wèi)星的繞行速度一定大于4.0 km/s1解析：選AC.根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：h= 2gt2, x= vt，解得g = 4.0 m/s2, A正確；在星球表面，重力近似等于萬(wàn)有引力，得9.6 X 1023kg, B錯(cuò)誤；由2mvmg得第一宇宙速度為v = gR= 4.0 km/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）（多選）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)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一.通過(guò)觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球

13、的半徑和地球表面處的重力加速度.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， 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的（）A. 密度B.向心力的大小C. 離地高度D.線速度的大小解析：選CD.根據(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GMm mg 得 GMk gR2，再由 呼2巴=m4n r，解得r =g4n2，而= R2 n r+ h,故可計(jì)算出衛(wèi)星距離地球表面的高度h, C正確；根據(jù)公式v=f，軌道半徑r可以v，D正確；根據(jù)已知條求出，周期T已知，故可以計(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，無(wú)法計(jì)算出衛(wèi)星的密度及其向心

14、力大小，A、B錯(cuò)誤.5. （2019 遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬）（多選）“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)多次變軌最終進(jìn)入距離月球表面100 km，周期為118 min的工作軌道，開(kāi)始對(duì)月球進(jìn)行探測(cè)，則（）A. 衛(wèi)星在軌道川上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙速度小B. 衛(wèi)星在軌道川上經(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)星在軌道川上運(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n上大解析：選 ACD月球的第一宇宙速度是衛(wèi)星貼近月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，衛(wèi)星在軌道川上的半徑大于月球半徑，根據(jù)Gm ny，得衛(wèi)星的速度v=-GM可知衛(wèi)星在軌道川上的運(yùn)動(dòng)速度比月球的第一宇宙

15、速度小，故A正確.衛(wèi)星在軌道I上經(jīng)過(guò) P點(diǎn)若要進(jìn)入軌道川，需減速，即知衛(wèi)星在軌道川上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度比在軌道I上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)小，故 B3a錯(cuò)誤.根據(jù)開(kāi)普勒第三定律：=k,可知衛(wèi)星在軌道川上運(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n,在 P點(diǎn)需減速，動(dòng)能減小，而它們?cè)诟髯缘能壍郎险＿\(yùn)行時(shí)機(jī)械能守恒，所以衛(wèi)星在軌道I上的機(jī)械能比在軌道n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200 km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車(chē)制動(dòng)”后被月球俘獲，進(jìn)入橢圓軌道I繞月飛行.然后衛(wèi)星在 P點(diǎn)又經(jīng)過(guò)兩次“剎車(chē)制動(dòng)”，最終在距月球表 面200 km的圓形軌道川上繞月球做勻速圓

16、周運(yùn)動(dòng)，如圖所示.則下列 說(shuō)法正確的是（）A.衛(wèi)星在三個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的周期Tm Tn 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)械能丘 En EiC. 衛(wèi)星在不同軌道運(yùn)動(dòng)到 P點(diǎn)（尚未制動(dòng)）時(shí)的加速度都相等D. 不同軌道的半長(zhǎng)軸（或者半徑）的二次方與周期的三次方的比值都相等解析：選 C.根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，對(duì)于同一個(gè)中心天體，衛(wèi)星在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)半長(zhǎng)軸（或者半徑）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)星在不同軌道上運(yùn)行到 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，故加速度 相等，選項(xiàng)C正確.7.（多選）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V0豎直向上拋出一個(gè)小球,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 經(jīng)時(shí)間4t后回到出發(fā)點(diǎn).則下列說(shuō)法正確的是（）A. 這個(gè)行星的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為1 : 2B.