高中物理人教新版課時練必修第二冊第7章天體運動的“三類熱點”問題word版含解析

1.(多選)(2022·福建泉州市第一次質(zhì)量檢查)如圖1，虛線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別表示地球衛(wèi)星的三條軌道，其中軌道Ⅰ為與第一宇宙速度km/s對應(yīng)的近地環(huán)繞圓軌道，軌道Ⅱ為橢圓軌道，軌道Ⅲ為與第二宇宙速度km/s對應(yīng)的脫離軌道，a、b、c三點分別位于三條軌道上，b點為軌道Ⅱ的遠(yuǎn)地點，b、c點與地心的距離均為軌道Ⅰ半徑的2倍，則()圖1A．衛(wèi)星在軌道Ⅱ的運行周期為軌道Ⅰ的2倍B．衛(wèi)星經(jīng)過a點的速率為經(jīng)過b點的eq\r(2)倍C．衛(wèi)星在a點的加速度大小為在c點的4倍D．質(zhì)量相同的衛(wèi)星在b點的機械能小于在c點的機械能答案CD解析由題意可知，軌道Ⅱ的半長軸a2＝eq\f(3R1,2)，則由開普勒第三定律有：eq\f(a\o\al(23,),T\o\al(22,))＝eq\f(R\o\al(13,),T\o\al(12,))，解得：eq\f(T2,T1)＝eq\f(3,2)eq\r(\f(3,2))，故A錯誤；由公式v＝eq\r(\f(GM,r))可知，如果衛(wèi)星在Ⅱ軌道做橢圓運動，衛(wèi)星經(jīng)過兩個軌道交點的速率為經(jīng)過b點的eq\r(2)倍，但衛(wèi)星在Ⅰ軌道經(jīng)過加速才能做橢圓運動，所以衛(wèi)星經(jīng)過a點的速率不是經(jīng)過b點的eq\r(2)倍，故B錯誤；由公式a＝eq\f(GM,r2)可知，衛(wèi)星在a點的加速度大小是在c點的4倍，故C正確；衛(wèi)星越高，發(fā)射過程中要克服引力做的功越多，所以質(zhì)量相同的衛(wèi)星在b點的機械能小于在c點的機械能，故D正確．2．(2022·山西五地聯(lián)考期末)2022年12月8日2時23分，嫦娥四號探測器搭乘長征三號乙運載火箭，開始了奔月之旅．她肩負(fù)著沉甸甸的使命：首次實現(xiàn)人類探測器月球背面軟著陸.12月12日16時45分，嫦娥四號探測器成功實施近月制動，順利完成“太空剎車”，被月球捕獲，進(jìn)入了近月點約100公里的環(huán)月軌道，如圖2所示()圖2A．嫦娥四號在地月轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過P點時和在100公里環(huán)月軌道經(jīng)過P點時的速度相同B．嫦娥四號從100公里環(huán)月軌道的P點進(jìn)入橢圓環(huán)月軌道后機械能減小C．嫦娥四號在100公里環(huán)月軌道運動的周期等于在橢圓環(huán)月軌道運動周期D．嫦娥四號在100公里環(huán)月軌道運動經(jīng)過P的加速度大小等于在橢圓環(huán)月軌道經(jīng)過P的加速度大小，但方向有可能不一樣答案B解析嫦娥四號在地月轉(zhuǎn)移軌道的P點是近月點，速度比較大，要進(jìn)入100公里環(huán)月軌道，需減速，使得萬有引力等于所需要的向心力．所以在地月轉(zhuǎn)移軌道P點的速度大于在100公里環(huán)月軌道P點的速度，故A錯誤；從100公里環(huán)月軌道進(jìn)入橢圓環(huán)月軌道嫦娥四號需要點火減速，發(fā)動機做負(fù)功，機械能減小，故B正確；根據(jù)開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k知，100公里環(huán)月軌道半徑大于橢圓環(huán)月軌道的半長軸，則嫦娥四號在100公里環(huán)月軌道上運動的周期大于在橢圓環(huán)月軌道上運動的周期，故C錯誤；嫦娥四號衛(wèi)星在不同軌道經(jīng)過P點，所受的萬有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度大小相等，方向相同，故D錯誤．3.(多選)如圖3為某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動的示意圖，若A星的軌道半徑大于B星的軌道半徑，雙星的總質(zhì)量為M，雙星間的距離為L，其運動周期為T，則()圖3A．A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量B．A的線速度一定大于B的線速度C．L一定，M越大，T越大D．M一定，L越大，T越大答案BD解析設(shè)雙星質(zhì)量分別為mA、mB，軌道半徑分別為RA、RB，角速度相等，均為ω，根據(jù)萬有引力定律可知：Geq\f(mAmB,L2)＝mAω2RA,Geq\f(mAmB,L2)＝mBω2RB，距離關(guān)系為：RA＋RB＝L，聯(lián)立解得：eq\f(mA,mB)＝eq\f(RB,RA)，因為RA>RB，所以A的質(zhì)量一定小于B的質(zhì)量，故A錯誤；根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系有：vA＝ωRA、vB＝ωRB，因為角速度相等，半徑RA>RB，所以A的線速度大于B的線速度，故B正確；又因為T＝eq\f(2π,ω)，聯(lián)立可得周期為：T＝2πeq\r(\f(L3,GM))，所以總質(zhì)量M一定，兩星間距離L越大，周期T越大，故C錯誤，D正確．4．(2022·山東濟(jì)寧市第二次摸底)設(shè)月球和地球同步通信衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑分別為r1、r2；向心加速度大小分別為a1、a2；環(huán)繞速度大小分別為v1、v2.下列關(guān)系式正確的是()A．r1＜r2B．a(chǎn)1>a2\f(v1,v2)＝eq\f(r2,r1)D．a(chǎn)1req\o\al(12,)＝a2req\o\al(22,)答案D解析根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(4π2,T2)r，因為同步衛(wèi)星周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，小于月球公轉(zhuǎn)周期，所以r1>r2，a1<a2，A、B錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，所以eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))，C錯誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma，所以ar2＝GM是定值，所以D正確．5．(2022·山西運城市5月適應(yīng)性測試)2022年5月21日，我國成功發(fā)射了為探月任務(wù)執(zhí)行通信中繼服務(wù)的“鵲橋”衛(wèi)星，并定點在如圖4所示的地月連線外側(cè)的位置上．“鵲橋”衛(wèi)星在位置L2時，受到地球和月球共同的引力作用，不需要消耗燃料就可以與月球保持相對靜止，且與月球一起繞地球運動．“鵲橋”衛(wèi)星、月球繞地球運動的加速度分別為a鵲、a月，線速度大小分別為v鵲、v月，周期分別為T鵲、T月，軌道半徑分別為r鵲、r月，下列關(guān)系正確的是()圖4A．T鵲<T月 B．a(chǎn)鵲<a月C．v鵲>v月 \f(T\o\al(鵲2,),r\o\al(鵲3,))＝eq\f(T\o\al(月2,),r\o\al(月3,))答案C解析因為“鵲橋”衛(wèi)星與月球一起繞地球運動，與月球保持相對靜止，所以周期相同：T鵲＝T月，A錯誤；對月球有：a月＝eq\f(4π2,T\o\al(月2,))r月，對衛(wèi)星有：a鵲＝eq\f(4π2,T\o\al(鵲2,))r鵲，因為周期相同，所以a鵲>a月，B錯誤；根據(jù)v＝eq\f(2πr,T)，周期相同，而衛(wèi)星的半徑大，所以衛(wèi)星線速度大，v鵲>v月，C正確；因為周期相同，而半徑不同，且衛(wèi)星半徑大，所以eq\f(T\o\al(鵲2,),r\o\al(鵲3,))<eq\f(T\o\al(月2,),r\o\al(月3,))，D錯誤．6．地球和海王星繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，軌跡都可近似為圓，地球一年繞太陽一周，海王星約年繞太陽一周，海王星沖日現(xiàn)象是指地球處在太陽與海王星之間，2022年9月7日出現(xiàn)過一次海王星沖日，則()A．地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑比海王星的公轉(zhuǎn)軌道半徑大B．地球的運行速度比海王星的運行速度小C．2022年不會出現(xiàn)海王星沖日現(xiàn)象D．2022年出現(xiàn)過海王星沖日現(xiàn)象答案D解析地球的公轉(zhuǎn)周期比海王星的公轉(zhuǎn)周期小，根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，可得：T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，可知地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑比海王星的公轉(zhuǎn)軌道半徑小，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，解得：v＝eq\r(\f(GM,r))，可知海王星的運行速度比地球的運行速度小，故B錯誤；T地＝1年，則T海＝年，由(ω地－ω海)·t＝2π，ω地＝eq\f(2π,T地)，ω海＝eq\f(2π,T海)，可得距下一次海王星沖日所需時間為：t＝eq\f(T地T海,T海－T地)≈年，故C錯誤，D正確．7.(多選)(2022·陜西寶雞市高考模擬檢測(二))如圖5所示，一火箭中固定有一水平放置的壓力傳感器，傳感器上放有一個質(zhì)量為m的科考儀器．火箭從地面由靜止開始以eq\f(g,2)的初始加速度豎直向上加速運動，火箭通過控制系統(tǒng)使其在上升過程中壓力傳感器的示數(shù)保持不變．當(dāng)火箭上升到距地面eq\f(R,2)的高度時(地球的半徑為R，地球表面處的重力加速度為g)，以下判斷正確的是()圖5A．此高度處的重力加速度為eq\f(1,4)gB．此高度處的重力加速度為eq\f(4,9)gC．此高度處火箭的加速度為eq\f(5,4)gD．此高度處火箭的加速度為eq\f(19,18)g答案BD解析由地球表面萬有引力近似等于重力得：mg＝eq\f(