高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)15 天體運(yùn)動(dòng)中的“三類熱點(diǎn)”問題（含解析）-人教版高三物理試題

課時(shí)作業(yè)(十五)天體運(yùn)動(dòng)中的“三類熱點(diǎn)”問題1．(多選)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1和2相切于Q點(diǎn)，軌道2和3相切于P點(diǎn)，設(shè)衛(wèi)星在軌道1和軌道3正常運(yùn)行的速度和加速度分別為v1、v3和a1、a3，在軌道2經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度和加速度為v2和a2，且當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí)周期分別為T1、T2、T3，以下說法正確的是()A．v1>v2>v3 B．v1>v3>v2C．a(chǎn)1>a2>a3 D．T1<T2<T3BD[衛(wèi)星在軌道1運(yùn)行速度大于衛(wèi)星在軌道3運(yùn)行速度，在軌道2經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度v2小于v3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確．衛(wèi)星在軌道1和軌道3正常運(yùn)行加速度a1>a3，在軌道2經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度a2＝a3，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．根據(jù)開普勒第三定律，衛(wèi)星在軌道1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)周期T1<T2<T3，選項(xiàng)D正確．]2．如圖所示是在同一軌道平面上的三顆不同的人造地球衛(wèi)星，關(guān)于各物理量的關(guān)系，下列說法正確的是()A．線速度vA<vB<vC B．萬有引力FA>FB>FCC．角速度：ωA>ωB>ωC D．向心加速度aA<aB<aCC[因?yàn)樾l(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系不知，所以衛(wèi)星的萬有引力大小關(guān)系無法判斷，B錯(cuò)誤；衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，有Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mrω2＝ma向，得v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，a向＝eq\f(GM,r2)，由于rA<rB<rC，則vA>vB>vC，ωA>ωB>ωC，aA>aB>aC，故A、D錯(cuò)誤，C正確．]3．(2016·北京卷·18)如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說法正確的是()A．不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B．不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C．衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D．衛(wèi)星在軌道2的任意位置都具有相同動(dòng)量B[在軌道1運(yùn)行的人造衛(wèi)星在P點(diǎn)加速做離心運(yùn)動(dòng)才能變軌到軌道2，所以在軌道1經(jīng)過P點(diǎn)的速度小于在軌道2經(jīng)過P點(diǎn)的速度，A錯(cuò)誤．在P點(diǎn)，加速度a＝eq\f(F,m)，而F＝eq\f(GMm,r2)，所以不論沿軌道1還是軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星經(jīng)過P點(diǎn)的加速度相同，B正確．在軌道1上不同的位置，衛(wèi)星受到的萬有引力不相同，所以加速度大小也不相同，C錯(cuò)誤．動(dòng)量p＝mv，是矢量，在軌道2上不同的位置，衛(wèi)星的速度大小相等，方向不同，所以動(dòng)量不同，D錯(cuò)誤．]4．(2019·河北唐山聯(lián)考)(多選)荷蘭某研究所推出了2023年讓志愿者登陸火星、建立人類聚居地的計(jì)劃．登陸火星需經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，已知引力常量為G，則下列說法正確的是()A．飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠB．飛船在軌道Ⅰ上的機(jī)械能大于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能C．飛船在P點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在P點(diǎn)朝速度方向噴氣D．若軌道Ⅰ貼近火星表面，已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度，可以推知火星的密度ACD[根據(jù)開普勒第三定律可知，飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ，選項(xiàng)A正確；飛船在P點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在P點(diǎn)朝速度方向噴氣，從而使飛船減速到達(dá)軌道Ⅰ，則飛船在軌道Ⅰ上的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)Geq\f(Mm,R2)＝mω2R以及M＝eq\f(4,3)πR3ρ，解得ρ＝eq\f(3ω2,4πG)，已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度，可以推知火星的密度，選項(xiàng)D正確．]5．(2019·天津六校聯(lián)考)如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)動(dòng)的3顆衛(wèi)星，下列說法正確的是()A．b、c的線速度大小相等，且大于a的線速度B．b、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度C．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cD．a(chǎn)衛(wèi)星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，則其機(jī)械能逐漸增大B[衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，b、c的軌道半徑相等，故b、c的線速度大小相等但小于a的線速度，A錯(cuò)誤．根據(jù)萬有引力提供向心力Geq\f(Mm,r2)＝ma，得a＝eq\f(GM,r2)，由此可知，軌道半徑越小，加速度越大，故a的向心加速度大于b、c的向心加速度，B正確．c加速，萬有引力不夠提供向心力，做離心運(yùn)動(dòng)，離開原軌道，所以不會(huì)與同軌道上的衛(wèi)星相遇，C錯(cuò)誤．衛(wèi)星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，萬有引力以外的力做負(fù)功，機(jī)械能減小，D錯(cuò)誤．]6．(2019·吉林長(zhǎng)春一模)如圖所示，某雙星系統(tǒng)的兩星A和B各自繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知A星和B星的質(zhì)量分別為m1和m2，相距為d.下列說法正確的是()A．A星的軌道半徑為eq\f(m1,m1＋m2)dB．A星和B星的線速度之比為m1：m2C．若在O點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它受到的合力一定為零D．若A星所受B星的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m′的星體對(duì)它的引力，則m′＝eq\f(m\o\al(3,2),m1＋m22)D[雙星的角速度相等，是靠它們之間的萬有引力來提供向心力，Geq\f(m1m2,d2)＝m1ω2r1＝m2ω2r2，且r1＋r2＝d，聯(lián)立解得r1＝eq\f(m2d,m1＋m2)，r2＝eq\f(m1d,m1＋m2)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)v＝ωr，可得eq\f(v1,v2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(m2,m1)，故B錯(cuò)誤；若在O點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，此質(zhì)點(diǎn)受到的兩顆星對(duì)它的作用力大小不等，則受到的合力不為零，故C錯(cuò)誤；若A星所受B星的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m′的星體對(duì)它的引力，則Geq\f(m1m2,d2)＝Geq\f(m′m1,r\o\al(2,1))，得m′＝eq\f(m\o\al(3,2),m1＋m22)，故D正確．][能力提升練]7．經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，A行星運(yùn)行軌道的半徑近似為R0，周期為T0，其實(shí)際運(yùn)行的軌道與圓軌道存在一些偏離，且周期性地每隔t0(t0>T0)發(fā)生一次最大的偏離，如圖所示，天文學(xué)家認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A行星外側(cè)還存在著一顆未知行星B，已知行星B與行星A同向轉(zhuǎn)動(dòng)，則行星B的運(yùn)行軌道(可認(rèn)為是圓軌道)半徑近似為()A．R＝R0eq\r(3,\f(t\o\al(2,0),t0－T02)) B．R＝R0eq\f(t0,t0－T0)C．R＝R0eq\r(\f(t\o\al(3,0),t0－T03)) D．R＝R0eq\r(\f(t0,t0－T0))A[A行星運(yùn)行的軌道發(fā)生最大偏離，一定是B對(duì)A的引力引起的，且B行星在此時(shí)刻對(duì)A有最大的引力，故此時(shí)A、B行星與恒星在同一直線上且位于恒星的同一側(cè)，設(shè)B行星的運(yùn)行周期為T，運(yùn)行的軌道半徑為R，根據(jù)題意有eq\f(2π,T0)t0－eq\f(2π,T)t0＝2π，所以T＝eq\f(t0T0,t0－T0)，由開普勒第三定律可得eq\f(R\o\al(3,0),T\o\al(2,0))＝eq\f(R3,T2)，聯(lián)立解得R＝R0eq\r(3,\f(t\o\al(2,0),t0－T02))，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．]8．2018年5月9日，夜空上演了“木星沖日”的精彩天象．火星、木星、土星等地外行星繞日公轉(zhuǎn)過程中與地球、太陽在一條直線上且太陽和地外行星位于地球兩側(cè)稱為行星“沖日”，如果行星與太陽位于地球同側(cè)稱為行星“合日”．現(xiàn)將木星和地球近似看成在同一平面內(nèi)沿相同方向繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知木星的軌道半徑r1＝7.8×1011m，地球的軌道半徑r2＝1.5×1011m，根據(jù)你所掌握的知識(shí)，估算出木星從本次“沖日”到下一次“合日”的時(shí)間大約為()A．3個(gè)月 B．6個(gè)月C．1.1年 D．2.1年B[根據(jù)開普勒第三定律得eq\f(T\o\al(2,1),T\o\al(2,2))＝eq\f(r\o\al(3,1),r\o\al(3,2))，木星與地球的運(yùn)行周期之