高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十五）天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星-人教版高三物理試題

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十五)天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：宇宙速度的理解與計(jì)算1．(2014·福建高考)若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的()A．eq\r(pq)倍 B．eq\r(\f(q,p))倍C．eq\r(\f(p,q))倍 D．eq\r(pq3)倍2．(2015·宜春模擬)2014年3月8日凌晨，從吉隆坡飛往北京的馬航MH370航班起飛后與地面失去聯(lián)系，機(jī)上有154名中國(guó)人。之后，中國(guó)緊急調(diào)動(dòng)了海洋、風(fēng)云、高分、遙感等4個(gè)型號(hào)近10顆衛(wèi)星為地面搜救行動(dòng)提供技術(shù)支持。假設(shè)“高分一號(hào)”衛(wèi)星與同步衛(wèi)星、月球繞地球運(yùn)行的軌道都是圓，它們?cè)诳臻g的位置示意圖如圖1所示。下列有關(guān)“高分一號(hào)”的說(shuō)法正確的是()圖1A．其發(fā)射速度可能小于7.9km/sB．繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的大C．繞地球運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的大D．在運(yùn)行軌道上完全失重，重力加速度為0對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：衛(wèi)星運(yùn)行參量的分析與比較3．(2014·浙江高考)長(zhǎng)期以來(lái)“卡戎星(Charon)”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天。2006年3月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r2＝48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于()A．15天 B．25天C．35天 D．45天4．(2015·贛州模擬)如圖2所示，軌道Ⅰ是近地氣象衛(wèi)星軌道，軌道Ⅱ是地球同步衛(wèi)星軌道，設(shè)衛(wèi)星在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行的速度大小分別是v1和v2，加速度大小分別是a1和a2則()圖2A．v1＞v2a1＜aB．v1＞v2a1＞aC．v1＜v2a1＜aD．v1＜v2a1＞a5．(多選)截止到2014年2月全球定位系統(tǒng)GPS已運(yùn)行了整整25年，是現(xiàn)代世界的奇跡之一。GPS全球定位系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星在軌運(yùn)行，每個(gè)衛(wèi)星的環(huán)繞周期為12小時(shí)。GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相比較，下面說(shuō)法正確的是()圖3A．GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道半徑是地球同步衛(wèi)星半徑的eq\f(\r(2),2)倍B．GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星軌道半徑是地球同步衛(wèi)星半徑的eq\f(\r(3,2),2)倍C．GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星線(xiàn)速度是地球同步衛(wèi)星線(xiàn)速度的eq\r(2)倍D．GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星線(xiàn)速度是地球同步衛(wèi)星線(xiàn)速度的eq\r(3,2)倍6．如圖4建筑是厄瓜多爾境內(nèi)的“赤道紀(jì)念碑”。設(shè)某人造地球衛(wèi)星在赤道上空飛行，衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道重合，飛行高度低于地球同步衛(wèi)星。已知衛(wèi)星軌道半徑為r，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某時(shí)刻衛(wèi)星通過(guò)這一赤道紀(jì)念碑的正上方，該衛(wèi)星過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間再次經(jīng)過(guò)這個(gè)位置？()圖4A．eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))) B．eq\f(2π,ω0＋\r(\f(gR2,r3)))C．eq\f(2π,ω0－\r(\f(gR2,r3))) D．eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：衛(wèi)星變軌問(wèn)題分析7．我國(guó)“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“24小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行(即繞地球一圈需要24小時(shí))；然后，經(jīng)過(guò)兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”；最后奔向月球。如果按圓形軌道計(jì)算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比()A．衛(wèi)星動(dòng)能增大，引力勢(shì)能減小B．衛(wèi)星動(dòng)能增大，引力勢(shì)能增大C．衛(wèi)星動(dòng)能減小，引力勢(shì)能減小D．衛(wèi)星動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大8．(多選)(2013·全國(guó)卷Ⅰ)2012年6月18日，神舟九號(hào)飛船與天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器在離地面343km的近圓形軌道上成功進(jìn)行了我國(guó)首次載人空間交會(huì)對(duì)接。對(duì)接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣，下列說(shuō)法正確的是()A．為實(shí)現(xiàn)對(duì)接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間B．如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時(shí)間后，天宮一號(hào)的動(dòng)能可能會(huì)增加C．如不加干預(yù)，天宮一號(hào)的軌道高度將緩慢降低D．航天員在天宮一號(hào)中處于失重狀態(tài)，說(shuō)明航天員不受地球引力作用9．(多選)(2015·青島模擬)我國(guó)于2013年12月發(fā)射了“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星，該衛(wèi)星在距月球表面H處的環(huán)月軌道Ⅰ上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行的周期為T(mén)，隨后“嫦娥三號(hào)”在該軌道上A點(diǎn)采取措施，降至近月點(diǎn)高度為h的橢圓軌道Ⅱ上，如圖5所示。若以R表示月球的半徑，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)πl(wèi)星的影響。則下述判斷正確的是()圖5A．月球的質(zhì)量為eq\f(4π2R＋H3,GT2)B．月球的第一宇宙速度為eq\f(2π\(zhòng)r(RR＋h3),TR)C．“嫦娥三號(hào)”在環(huán)月軌道Ⅰ上需加速才能降至橢圓軌道ⅡD．“嫦娥三號(hào)”在圖中橢圓軌道Ⅱ上的周期為eq\r(\f(2R＋H＋h3,8R＋H3))T對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：宇宙多星系統(tǒng)問(wèn)題10.(多選)(2015·廣西三校聯(lián)考)如圖6所示，兩顆靠得很近的天體組合為雙星，它們以?xún)烧哌B線(xiàn)上的某點(diǎn)為圓心，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的是()圖6A．它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小相等B．它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小相等C．它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比D．它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量的平方成反比11．(多選)(2015·聊城模擬)如圖7所示，甲、乙、丙是位于同一直線(xiàn)上的離其他恒星較遠(yuǎn)的三顆恒星，甲、丙圍繞乙在半徑為R的圓軌道上運(yùn)行，若三顆星質(zhì)量均為M，萬(wàn)有引力常量為G，則()圖7A．甲星所受合外力為eq\f(5GM2,4R2)B．乙星所受合外力為eq\f(GM2,R2)C．甲星和丙星的線(xiàn)速度相同D．甲星和丙星的角速度相同對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：天體運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題12．2014年8月11日，天空出現(xiàn)了“超級(jí)月亮”，這是月球運(yùn)動(dòng)到了近地點(diǎn)的緣故。然后月球離開(kāi)近地點(diǎn)向著遠(yuǎn)地點(diǎn)而去，“超級(jí)月亮”也與我們漸行漸遠(yuǎn)。在月球從近地點(diǎn)到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)的過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是()圖8A．月球運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大B．月球的向心加速度越來(lái)越大C．地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力做正功D．雖然離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，但月球的機(jī)械能不變13.(2015·東北三省四市模擬)假設(shè)在宇宙中存在這樣三個(gè)天體A、B、C，它們?cè)谝粭l直線(xiàn)上，天體A離天體B的高度為某值時(shí)，天體A和天體B就會(huì)以相同的角速度共同繞天體C運(yùn)轉(zhuǎn)，且天體A和天體B繞天體C運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓軌道，如圖9所示。以下說(shuō)法正確的是()圖9A．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度小于天體B做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度B．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度小于天體B做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度C．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大于天體C對(duì)它的萬(wàn)有引力D．天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于天體C對(duì)它的萬(wàn)有引力14．(2015·上饒模擬)2013年12月2日1時(shí)30分，搭載嫦娥三號(hào)探測(cè)器的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭點(diǎn)火升空。假設(shè)為了探測(cè)月球，載著登陸艙的探測(cè)飛船在以月球中心為圓心，半徑為r1的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，周期為T(mén)1，總質(zhì)量為m1登陸艙隨后脫離飛船，變軌到離月球更近的半徑為r2的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)登陸艙的質(zhì)量為m2。最終在月球表面實(shí)現(xiàn)軟著陸、無(wú)人探測(cè)及月夜生存三大創(chuàng)新。若以R表示月球的半徑，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)πl(wèi)星的影響。則下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．月球表面的重力加速度g月＝eq\f(4π2r1,T12)B．月球的第一宇宙速度為eq\f(2π\(zhòng)r(Rr13),T1)C．登陸艙在半徑為r2軌道上的周期T2＝eq\r(\f(r23,r13))T1D．登陸艙在半徑為r1與半徑為r2的軌道上的線(xiàn)速度之比為eq\r(\f(m1r2,m2r1))15．(多選)(2014·廣東高考)如圖10所示，飛行器P繞某星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。星球相對(duì)飛行器的張角為θ。下列說(shuō)法正確的是()圖10A．軌道半徑越大，周期越長(zhǎng) B．軌道半徑越大，速度越大C．若測(cè)得周期和張角，可得到星球的平均密度D．若測(cè)得周期和軌道半徑，可得到星球的平均密度答案1．選C衛(wèi)星繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，即Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，可見(jiàn)環(huán)繞速度與中心天體質(zhì)量與半徑比值的平方根成正比，題述行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的eq\r(\f(p,q))倍，C項(xiàng)正確。2．選B在地球上發(fā)射衛(wèi)星的最小速度為7.9km/s，A錯(cuò)誤；由eq\f(GMm,r2)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)·r可得：ω＝eq\r(\f(GM,r3))，T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，“高分一號(hào)”的軌道半徑小于同步衛(wèi)星和月球的軌道半徑，因此，“高分一號(hào)”的角速度比月球繞地球運(yùn)行的大，繞行周期比同步衛(wèi)星的小，B正確，C錯(cuò)誤；衛(wèi)星在運(yùn)行軌道上的加速度等于所在處的重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，重力加速度不為零，D錯(cuò)誤。3．選B由開(kāi)普勒第三定律可得eq\f(r13,T12)＝eq\f(r23,T22)，解得T2＝T1eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r2,r1)))3)＝6.39×eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(48000,19600)))3)≈24.5(天)，故選B。本題也可利用萬(wàn)有引力定律對(duì)“卡戎星”和小衛(wèi)星分別列方程，聯(lián)立方程組求解。4．選B根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝ma，可知v＝eq\r(\f(GM,r))，a＝eq\f(GM,r2)，所以v1＞v2，a1＞a2。選項(xiàng)B正確。5．選BD萬(wàn)有引力是衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，Geq\f(Mm,r2)＝m(eq\f(2π,T))2r，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，設(shè)GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星半徑為r1，周期為T(mén)1，同步衛(wèi)星半徑為r2，周期為T(mén)2，根據(jù)周期公式解得eq\f(r1,r2)＝eq\r(3,\f(T1,T2)2)＝eq\f(\r(3,2),2)，A錯(cuò)誤，B正確；eq\f(v1,v2)＝eq\f(2πr1/T1,2πr2/T2)＝eq\f(r1,r2)·eq\f(T2,T1)＝eq\r(3,2)，C錯(cuò)誤，D正確。6．選D用ω表示衛(wèi)星的角速度，用m、M分別表示衛(wèi)星及地球的質(zhì)量，則有eq\f(GMm,r2)＝mrω2，在地面上，有Geq\f(Mm,R2)＝mg，聯(lián)立解得ω＝eq\r(\f(gR2,r3))，衛(wèi)星高度低于同步衛(wèi)星高度，則ω＞ω0，用t表示所需時(shí)間，則ωt－ω0t＝2π，所以t＝eq\f(2π,ω－ω0)＝eq\f(2π,\r(\f(gR2,r3))－ω0)，D正確。7．選D“嫦娥一號(hào)”變軌過(guò)程中，質(zhì)量變化可忽略不計(jì)，由v＝eq\r(\f(GM,r))可知，軌道越高，衛(wèi)星速度越小，故變軌后衛(wèi)星動(dòng)能減小，A、B錯(cuò)誤；軌道變高時(shí)，萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)星引力勢(shì)能增大，故C錯(cuò)誤，D正確。8．選BC本題考查人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律，意在考查考生對(duì)萬(wàn)有引力定律的理解和對(duì)牛頓第二定律的應(yīng)用能力。神舟九號(hào)和天宮一號(hào)在近地軌道上運(yùn)行的速度都小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于空間存在稀薄氣體，若不對(duì)兩者干預(yù)，其動(dòng)能將增加，軌道半徑減小，選項(xiàng)B、C正確；由于天宮一號(hào)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，航天員受到的萬(wàn)有引力全部提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．選ABD“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星在軌道Ⅰ上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由eq\f(GMm,R＋H2)＝meq\f(4π2,T2)·(R＋H)可得：月球質(zhì)量M＝eq\f(4π2R＋H3,GT2)，A正確。由eq\f(GMm,R2)＝meq\f(v2,R)可求出月球第一宇宙速度為v＝eq\r(\f(GM,R))＝eq\f(2π\(zhòng)r(RR＋H3),TR)，B正確；“嫦娥三號(hào)”衛(wèi)星在環(huán)月軌道Ⅰ上需要減速做近心運(yùn)動(dòng)，才能降至橢圓軌道Ⅱ上，C錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第三定律可得：eq\f(R＋H3,T2)＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2)h＋2R＋H))3,TⅡ2)，可得：TⅡ＝eq\r(\f(2R＋H＋h3,8R＋H3))T，D正確。10．選AC它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小相等，線(xiàn)速度大小不一定相等，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；由eq\f(GmBmA,rA＋rB2)＝mAωA2rA＝mBωB2rB，它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。11．選AD甲星所受合外力為乙、丙對(duì)甲星的萬(wàn)有引力的合力，F(xiàn)甲＝eq\f(GM2,R2)＋eq\f(GM2,2R2)＝eq\f(5GM2,4R2)，A正確；由對(duì)稱(chēng)性可知，甲、丙對(duì)乙星的萬(wàn)有引力等大反向，乙星所受合力為0，B錯(cuò)誤；由于甲、乙位于同一直線(xiàn)上，甲、乙的角速度相同，由v＝ωR可知，甲、乙兩星的線(xiàn)速度大小相同，但方向相反，故C錯(cuò)誤，D正確。12．選D根據(jù)開(kāi)普勒定律，近地點(diǎn)到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)過(guò)程中，速度逐漸減小，萬(wàn)有引力做負(fù)功，A、C錯(cuò)誤；因?yàn)殡S著地月之間距離變大，萬(wàn)有引力減小，向心加速度也變小，B錯(cuò)誤；月球運(yùn)動(dòng)過(guò)程只有萬(wàn)有引力做功，機(jī)械能守恒，D正確。13．選C由于天體A、B繞天體C運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓軌道，根據(jù)a＝ω2r，v＝ωr可知選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；天體A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由天體B和C對(duì)其引力的合力提供的，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。14．選C由eq\f(GMm,r12)＝meq\f(4π2,T12)r1，eq\f(GMm,R2)＝mg月可得：g月＝eq\f(4π2r13,R2T12)，A錯(cuò)誤；由eq\f(GMm,R2)＝meq\f(v2,R)可得月球第一宇宙速度為v＝eq\f(2π,T1)eq\r(\f(r13,R))，B錯(cuò)誤；由eq\f