第五章　萬(wàn)有引力與航天-2014-2023十年高考物理真題分類(lèi)匯編彩繪課件

第五章

萬(wàn)有引力與航天考點(diǎn)2014~2018年2019年2020年2021年2022年2023年合計(jì)全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷全國(guó)卷地方卷28.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律的理解24101013121171029.天體質(zhì)量和密度的估算2300101101004530.天體運(yùn)行參量的比較與計(jì)算27121604020142231.涉及萬(wàn)有引力定律的綜合問(wèn)題1310000201002632.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及赤道上物體的運(yùn)行問(wèn)題0100000101000333.衛(wèi)星變軌和對(duì)接問(wèn)題0201000101000534.雙星和多星問(wèn)題1000000000001035.追及相遇問(wèn)題00000001000001命題分析與備考建議1.命題熱度:本章屬于熱點(diǎn)內(nèi)容,10年來(lái),從命題頻次上看,全國(guó)卷10年18考,地方卷52考。2.考查方向:與航天技術(shù)息息相關(guān)的知識(shí)“萬(wàn)有引力定律”一直是高考的熱點(diǎn)、必考點(diǎn)。借此命題,通過(guò)構(gòu)建模型、分析和推理,運(yùn)用萬(wàn)有引力提供向心力規(guī)律來(lái)分析天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,強(qiáng)化運(yùn)動(dòng)觀(guān)念和相互作用觀(guān)念,提升科學(xué)思維素養(yǎng)。3.明智備考:復(fù)習(xí)本章時(shí),在理解萬(wàn)有引力定律、宇宙速度等的基礎(chǔ)上,對(duì)于天體或人造天體繞某個(gè)中心天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,要明確一個(gè)模型:勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型;靈活應(yīng)用兩組公式——衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源于萬(wàn)有引力:復(fù)習(xí)過(guò)程要多關(guān)注我國(guó)航空航天技術(shù)發(fā)展的最新成果,重點(diǎn)培養(yǎng)考生的模型建構(gòu)能力、推理論證能力、運(yùn)算能力和估算能力,掌握比例法分析問(wèn)題的技巧。第1節(jié)

萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用考點(diǎn)28開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律的理解1.(2023·全國(guó)新課標(biāo),17,6分,難度★★)2023年5月,世界現(xiàn)役運(yùn)輸能力最大的貨運(yùn)飛船天舟六號(hào),攜帶約5800kg的物資進(jìn)入距離地面約400km(小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離)的軌道,順利對(duì)接中國(guó)空間站后近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)接后,這批物資(D)A.質(zhì)量比靜止在地面上時(shí)小B.所受合力比靜止在地面上時(shí)小C.所受地球引力比靜止在地面上時(shí)大D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大2.(2023·湖南,4,4分,難度★★★)根據(jù)宇宙大爆炸理論,密度較大區(qū)域的物質(zhì)在萬(wàn)有引力作用下,不斷聚集可能形成恒星。恒星最終的歸宿與其質(zhì)量有關(guān),如果質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的1~8倍將坍縮成白矮星,質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的10~20倍將坍縮成中子星,質(zhì)量更大的恒星將坍縮成黑洞。設(shè)恒星坍縮前后可看成質(zhì)量均勻分布的球體,質(zhì)量不變,體積縮小,自轉(zhuǎn)變快。不考慮恒星與其它物體的相互作用。已知逃逸速度為第一宇宙速度的倍,中子星的密度大于白矮星的密度。根據(jù)萬(wàn)有引力理論,下列說(shuō)法正確的是(B)A.同一恒星表面任意位置的重力加速度相同B.恒星坍縮后表面兩極處的重力加速度比坍縮前的大C.恒星坍縮前后的第一宇宙速度不變D.中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度3.(2022·全國(guó)乙,14,6分,難度★)2022年3月,中國(guó)航天員翟志剛、王亞平、葉光富在離地球表面約400km的“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室上通過(guò)天地連線(xiàn),為同學(xué)們上了一堂精彩的科學(xué)課。通過(guò)直播畫(huà)面可以看到,在近地圓軌道上飛行的“天宮二號(hào)”中,航天員可以自由地漂浮,這表明他們(

C

)A.所受地球引力的大小近似為零B.所受地球引力與飛船對(duì)其作用力兩者的合力近似為零C.所受地球引力的大小與其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小近似相等D.在地球表面上所受引力的大小小于其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小解析本題考查萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。航天員在空間站中所受萬(wàn)有引力完全提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,飛船對(duì)其作用力等于零,故C正確,A、B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力公式

可知,航天員在地球表面上所受引力的大小大于其在飛船所受引力的大小,即大于其隨飛船運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小,故D錯(cuò)誤。4.(2022·山東,6,3分,難度★★★)“羲和號(hào)”是我國(guó)首顆太陽(yáng)探測(cè)科學(xué)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星。如圖所示,該衛(wèi)星圍繞地球的運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道平面與赤道平面接近垂直。衛(wèi)星每天在相同時(shí)刻,沿相同方向經(jīng)過(guò)地球表面A點(diǎn)正上方,恰好繞地球運(yùn)行n圈。已知地球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T(mén),地球表面重力加速度為g,則“羲和號(hào)”衛(wèi)星軌道距地面高度為(

C

)

解析5.(2022·湖南,8,5分,難度★)(多選)如圖所示,火星與地球近似在同一平面內(nèi),繞太陽(yáng)沿同一方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),火星的軌道半徑大約是地球的1.5倍。地球上的觀(guān)測(cè)者在大多數(shù)的時(shí)間內(nèi)觀(guān)測(cè)到火星相對(duì)于恒星背景由西向東運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為順行;有時(shí)觀(guān)測(cè)到火星由東向西運(yùn)動(dòng),稱(chēng)為逆行。當(dāng)火星、地球、太陽(yáng)三者在同一直線(xiàn)上,且太陽(yáng)和火星位于地球兩側(cè)時(shí),稱(chēng)為火星沖日。忽略地球自轉(zhuǎn),只考慮太陽(yáng)對(duì)行星的引力,下列說(shuō)法正確的是(

CD

)A.火星的公轉(zhuǎn)周期大約是地球的倍B.在沖日處,地球上的觀(guān)測(cè)者觀(guān)測(cè)到火星的運(yùn)動(dòng)為順行C.在沖日處,地球上的觀(guān)測(cè)者觀(guān)測(cè)到火星的運(yùn)動(dòng)為逆行D.在沖日處,火星相對(duì)于地球的速度最小解析6.(2021·全國(guó)甲,18,6分,難度★★)2021年2月,執(zhí)行我國(guó)火星探測(cè)任務(wù)的“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器在成功實(shí)施三次近火制動(dòng)后,進(jìn)入運(yùn)行周期約為1.8×105s的橢圓形停泊軌道,軌道與火星表面的最近距離約為2.8×105m。已知火星半徑約為3.4×106m,火星表面處自由落體的加速度大小約為3.7m/s2,則“天問(wèn)一號(hào)”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離約為(C

)

A.6×105m B.6×106mC.6×107m D.6×108m解析探測(cè)器做橢圓運(yùn)動(dòng),根據(jù)開(kāi)普勒第三定律,=k,對(duì)同一中心天體k相同。由=mr和黃金代換GM=gR2,可求出==k,將k代入開(kāi)普勒第三定律=k,求得a==3.3×107m,“天問(wèn)一號(hào)”的停泊軌道與火星表面的最遠(yuǎn)距離h遠(yuǎn)=2a-h近-2R=5.89×107m,故選C。7.(2021·北京,6,3分,難度★★)2021年5月,“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功在火星軟著陸,我國(guó)成為世界上第一個(gè)首次探測(cè)火星就實(shí)現(xiàn)“繞、落、巡”三項(xiàng)任務(wù)的國(guó)家?！疤靻?wèn)一號(hào)”在火星停泊軌道運(yùn)行時(shí),近火點(diǎn)距離火星表面2.8×102km、遠(yuǎn)火點(diǎn)距離火星表面5.9×105km,則“天問(wèn)一號(hào)”(

D

)A.在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小

B.在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小C.在近火點(diǎn)的機(jī)械能比遠(yuǎn)火點(diǎn)的小

D.在近火點(diǎn)通過(guò)減速可實(shí)現(xiàn)繞火星做圓周運(yùn)動(dòng)

解析本題考查萬(wàn)有引力定律、牛頓第二定律、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。根據(jù)牛頓第二定律有

解得a=,故在近火點(diǎn)的加速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第二定律,可知在近火點(diǎn)的運(yùn)行速度比遠(yuǎn)火點(diǎn)的大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;“天問(wèn)一號(hào)”在同一軌道,只有萬(wàn)有引力做功,則機(jī)械能守恒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;“天問(wèn)一號(hào)”在近火點(diǎn)速度大,遠(yuǎn)離近火點(diǎn)做的是離心運(yùn)動(dòng),若要變?yōu)槔@火星的圓軌道,需要減速,D項(xiàng)正確。8.(2021·山東,5,3分,難度★★)從“玉兔”登月到“祝融”探火,我國(guó)星際探測(cè)事業(yè)實(shí)現(xiàn)了由地月系到行星際的跨越。已知火星質(zhì)量約為月球的9倍,半徑約為月球的2倍,“祝融”火星車(chē)的質(zhì)量約為“玉兔”月球車(chē)的2倍。在著陸前,“祝融”和“玉兔”都會(huì)經(jīng)歷一個(gè)由著陸平臺(tái)支撐的懸停過(guò)程。懸停時(shí),“祝融”與“玉兔”所受著陸平臺(tái)的作用力大小之比為(

B

)

A.9∶1 B.9∶2 C.36∶1 D.72∶1解析9.(2021·福建,8,6分,難度★★)(多選)兩位科學(xué)家因?yàn)樵阢y河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量的致密天體而獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他們對(duì)一顆靠近銀河系中心的恒星S2的位置變化進(jìn)行了持續(xù)觀(guān)測(cè),記錄到的S2的橢圓軌道如圖所示。圖中O為橢圓的一個(gè)焦點(diǎn),橢圓偏心率(離心率)約為0.87。P、Q分別為軌道的遠(yuǎn)銀心點(diǎn)和近銀心點(diǎn),Q與O的距離約為120AU(太陽(yáng)到地球的距離為1AU),S2的運(yùn)行周期約為16年。假設(shè)S2的運(yùn)動(dòng)軌跡主要受銀河系中心致密天體的萬(wàn)有引力影響,根據(jù)上述數(shù)據(jù)及日常的天文知識(shí),可以推出(

BCD

)A.S2與銀河系中心致密天體的質(zhì)量之比B.銀河系中心致密天體與太陽(yáng)的質(zhì)量之比C.S2在P點(diǎn)與Q點(diǎn)的速度大小之比D.S2在P點(diǎn)與Q點(diǎn)的加速度大小之比解析10.(2020·全國(guó)1,15,6分,難度★★)火星的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的110,半徑約為地球半徑的12,則同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為(

B

)

A.0.2 B.0.4 C.2.0 D.2.5解析本題以物體為研究對(duì)象,利用萬(wàn)有引力定律分析求解。設(shè)地球質(zhì)量為m地,地球半徑為r地,則火星的質(zhì)量為

,火星半徑為

,物體質(zhì)量為m。由萬(wàn)有引力定律可知,在火星表面

,在地球表面

,所以同一物體在火星表面與在地球表面受到的引力的比值約為0.4,選項(xiàng)B正確。

答案P224

11.(2019·全國(guó)2,14,6分,難度★)2019年1月,我國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功在月球背面軟著陸。在探測(cè)器“奔向”月球的過(guò)程中,用h表示探測(cè)器與地球表面的距離,F表示它所受的地球引力,能夠描述F隨h變化關(guān)系的圖像是

(

D

)解析本題考查萬(wàn)有引力定律。根據(jù)萬(wàn)有引力定律可知,探測(cè)器所受的地球引力F隨h增加而減小,但不是線(xiàn)性關(guān)系。因此F-h圖像應(yīng)是一曲線(xiàn),D正確,A、B、C錯(cuò)誤。12.(2018·北京,17,6分,難度★★)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋(píng)果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證(

B

)13.(2017·全國(guó)2,19,6分,難度★★)(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為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn),運(yùn)行的周期為T(mén)0。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)過(guò)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(

CD

)A.從P到M所用的時(shí)間等于B.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)功后做正功解析根據(jù)開(kāi)普勒第二定律可知,海王星離太陽(yáng)越近線(xiàn)速度越大,從P到Q的速率逐漸變小,所以從P到M經(jīng)歷的時(shí)間小于

,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;海王星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有引力做功,機(jī)械能守恒,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;太陽(yáng)對(duì)海王星的萬(wàn)有引力沿兩星體的連線(xiàn)指向太陽(yáng),從M到N,海王星到太陽(yáng)的距離先變大后變小,萬(wàn)有引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功,選項(xiàng)D正確。14.(2016·全國(guó)3,14,6分,難度★)關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,下列說(shuō)法符合史實(shí)的是(

B

)A.開(kāi)普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B.開(kāi)普勒在天文觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律C.開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因D.開(kāi)普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律解析開(kāi)普勒在第谷進(jìn)行天文觀(guān)測(cè)得出大量觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,選項(xiàng)A錯(cuò)、B對(duì);牛頓推導(dǎo)出了萬(wàn)有引力定律,并得出了行星按這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)。15.(2015·重慶,2,6分,難度★)宇航員王亞平在天宮一號(hào)飛船內(nèi)進(jìn)行了我國(guó)首次太空授課,演示了一些完全失重狀態(tài)下的物理現(xiàn)象。若飛船質(zhì)量為m,距地面高度為h,地球質(zhì)量為M,半徑為R,引力常量為G,則飛船所在處的重力加速度大小為(

B

)16.(2015·海南,6,3分,難度★★)若在某行星和地球上相對(duì)于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體,它們?cè)谒椒较蜻\(yùn)動(dòng)的距離之比為2：

。已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍,地球的半徑為R。由此可知,該行星的半徑約為(

C

)17.(2015·江蘇,3,3分,難度★★)過(guò)去幾千年來(lái),人類(lèi)對(duì)行星的認(rèn)識(shí)與研究?jī)H限于太陽(yáng)系內(nèi),行星“51pegb”的發(fā)現(xiàn)拉開(kāi)了研究太陽(yáng)系外行星的序幕?！?1pegb”繞其中心恒星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期約為4天,軌道半徑約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半徑的

。該中心恒星與太陽(yáng)的質(zhì)量比約為(

B

)考點(diǎn)29天體質(zhì)量和密度的估算2.(2021·全國(guó)乙,18,6分,難度★★)科學(xué)家對(duì)銀河系中心附近的恒星S2進(jìn)行了多年的持續(xù)觀(guān)測(cè),給出1994年到2002年間S2的位置如圖所示?？茖W(xué)家認(rèn)為S2的運(yùn)動(dòng)軌跡是半長(zhǎng)軸約為1000AU(太陽(yáng)到地球的距離為1AU)的橢圓,銀河系中心可能存在超大質(zhì)量黑洞。這項(xiàng)研究工作獲得了2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。若認(rèn)為S2所受的作用力主要為該大質(zhì)量黑洞的引力,設(shè)太陽(yáng)的質(zhì)量為M,可以推測(cè)出該黑洞質(zhì)量約為 (B)A.4×104M B.4×106MC.4×108M D.4×1010M解析本題考查萬(wàn)有引力與航天,意在考查分析綜合能力。根據(jù)

可得

,對(duì)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)有

,由題圖可得S2繞黑洞運(yùn)動(dòng)的周期T1=16年,對(duì)S2繞黑洞運(yùn)動(dòng)有

,解得M1=4×106M,選項(xiàng)B正確。3.(2021·廣東,2,4分,難度★★)2021年4月,我國(guó)自主研發(fā)的空間站“天和”核心艙成功發(fā)射并入軌運(yùn)行。若核心艙繞地球的運(yùn)行可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知引力常量,由下列物理量能計(jì)算出地球質(zhì)量的是

(

D)A.核心艙的質(zhì)量和繞地半徑B.核心艙的質(zhì)量和繞地周期C.核心艙的繞地角速度和繞地周期D.核心艙的繞地線(xiàn)速度和繞地半徑解析由

,可得

,G為常量。選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。4.(2020·全國(guó)2,15,6分,難度★★)若一均勻球形星體的密度為ρ,引力常量為G,則在該星體表面附近沿圓軌道繞其運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期是(A)5.(2018·全國(guó)2,16,6分,難度★★)2018年2月,我國(guó)500m口徑射電望遠(yuǎn)鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J0318+0253”,其自轉(zhuǎn)周期T=5.19ms,假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體,已知引力常量為6.67×10-11N·m2/kg2。以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為(

C

)A.5×109kg/m3 B.5×1012kg/m3C.5×1015kg/m3 D.5×1018kg/m36.(2018·浙江,9,3分,難度★★)土星最大的衛(wèi)星叫“泰坦”(如圖),每16天繞土星一周,其公轉(zhuǎn)軌道半徑約為1.2×106km。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,則土星的質(zhì)量約為 (B)A.5×1017kg B.5×1026kgC.7×1033kg D.4×1036kg7.(2017·北京,17,6分,難度★)利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù),不能計(jì)算出地球質(zhì)量的是(

D

)A.地球的半徑及重力加速度(不考慮地球自轉(zhuǎn))B.人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度及周期C.月球繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及月球與地球間的距離D.地球繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及地球與太陽(yáng)間的距離8.(2014·廣東,21,6分,難度★★)(多選)如圖所示,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(

AC

)A.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9.(2014·全國(guó)2,18,6分,難度★★)假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體,已知地球表面重力加速度在兩極的大小為g0,在赤道的大小為g;地球自轉(zhuǎn)的周期為T(mén),引力常量為G。地球的密度為(

B

)考點(diǎn)30天體運(yùn)行參量的比較與計(jì)算1.(2023·江蘇,4,4分,難度★)設(shè)想將來(lái)發(fā)射一顆人造衛(wèi)星,能在月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道上穩(wěn)定運(yùn)行,該軌道可視為圓軌道。該衛(wèi)星與月球相比,一定相等的是(C)A.質(zhì)量B.向心力大小C.向心加速度大小D.受到地球的萬(wàn)有引力大小2.(2022·廣東,2,4分,難度★★)祝融號(hào)火星車(chē)需要“休眠”以度過(guò)火星寒冷的冬季。假設(shè)火星和地球的冬季是各自公轉(zhuǎn)周期的四分之一,且火星的冬季時(shí)長(zhǎng)約為地球的1.88倍。火星和地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于火星、地球公轉(zhuǎn)的說(shuō)法正確的是(D)A.火星公轉(zhuǎn)的線(xiàn)速度比地球的大B.火星公轉(zhuǎn)的角速度比地球的大C.火星公轉(zhuǎn)的半徑比地球的小D.火星公轉(zhuǎn)的加速度比地球的小3.(2022·遼寧,9,6分,難度★★★)(多選)如圖所示,行星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)可以看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在地球上容易測(cè)得地球—水星連線(xiàn)與地球—太陽(yáng)連線(xiàn)夾角α,地球—金星連線(xiàn)與地球—太陽(yáng)連線(xiàn)夾角β,兩角最大值分別為αm、βm則(BC)4.(2021·河北,4,4分,難度★★)“祝融號(hào)”火星車(chē)登陸火星之前,“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器沿橢圓形的停泊軌道繞火星飛行,其周期為2個(gè)火星日。假設(shè)某飛船沿圓軌道繞火星飛行,其周期也為2個(gè)火星日。已知一個(gè)火星日的時(shí)長(zhǎng)約為一個(gè)地球日,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的0.1,則該飛船的軌道半徑與地球同步衛(wèi)星的軌道半徑的比值約為(D)A. B. C. D.解析設(shè)火星質(zhì)量為M火,飛船的軌道半徑為r1,周期為T(mén)1,地球質(zhì)量為M,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r,周期為T(mén),對(duì)飛船有

①對(duì)地球同步衛(wèi)星有

②由①②得

。D正確。5.(2021·湖南,7,5分,難度★★)(多選)2021年4月29日,中國(guó)空間站天和核心艙發(fā)射升空,準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道。根據(jù)任務(wù)安排,后續(xù)將發(fā)射問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙和夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙,計(jì)劃2022年完成空間站在軌建造。核心艙繞地球飛行的軌道可視為圓軌道,軌道離地面的高度約為地球半徑的。下列說(shuō)法正確的是(AC)A.核心艙進(jìn)入軌道后所受地球的萬(wàn)有引力大小約為它在地面時(shí)的B.核心艙在軌道上飛行的速度大于7.9km/sC.核心艙在軌道上飛行的周期小于24hD.后續(xù)加掛實(shí)驗(yàn)艙后,空間站由于質(zhì)量增大,軌道半徑將變小解析本題考查萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用。根據(jù)

,在地面上時(shí)

,進(jìn)入軌道后,

,則

,即

,選項(xiàng)A正確。根據(jù)=得,v=,因此核心艙在軌道上飛行的速度小于7.9km/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)=mr可得T=2π,核心艙的高度小于地球同步衛(wèi)星的高度,所以其飛行周期小于24h,選項(xiàng)C正確。同速加掛,軌道半徑不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.(2021·海南,4,3分,難度★★)2021年4月29日,我國(guó)在海南文昌用長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭成功將空間站天和核心艙送入預(yù)定軌道。核心艙運(yùn)行軌道距地面的高度為400km左右,地球同步衛(wèi)星距地面的高度接近36000km。則該核心艙的(

C

)A.角速度比地球同步衛(wèi)星的小

B.周期比地球同步衛(wèi)星的長(zhǎng)C.向心加速度比地球同步衛(wèi)星的大

D.線(xiàn)速度比地球同步衛(wèi)星的小7.(2021·遼寧,8,6分,難度難度★★★)2021年2月,我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了對(duì)火星的環(huán)繞。若已知該探測(cè)器在近火星圓軌道與在近地球圓軌道運(yùn)行的速率比和周期比,則可求出火星與地球的(

AB

)A.半徑比 B.質(zhì)量比C.自轉(zhuǎn)角速度比 D.公轉(zhuǎn)軌道半徑比8.(2020·全國(guó)3,16,6分,難度★★★)嫦娥四號(hào)探測(cè)器于2019年1月在月球背面成功著陸,著陸前曾繞月球飛行,某段時(shí)間可認(rèn)為繞月做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓周半徑為月球半徑的K倍。已知地球半徑R是月球半徑的P倍,地球質(zhì)量是月球質(zhì)量的Q倍,地球表面重力加速度大小為g。則嫦娥四號(hào)繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為

(

D

)解析本題以嫦娥四號(hào)探測(cè)器繞月運(yùn)行為背景,意在考查萬(wàn)有引力定律。嫦娥四號(hào)探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),萬(wàn)有引力提供向心力,,;在地球表面

其中R=PR月,m地=Qm月,聯(lián)立可得

,選項(xiàng)D正確。9.(2020·天津,2,5分,難度★★)北斗問(wèn)天,國(guó)之夙愿。我國(guó)北斗三號(hào)系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星,其軌道半徑約為地球半徑的7倍。與近地軌道衛(wèi)星相比,地球靜止軌道衛(wèi)星

(

A

)A.周期大 B.線(xiàn)速度大

C.角速度大 D.加速度大

10.(2020·江蘇,7,4分,難度★★)(多選)甲、乙兩顆人造衛(wèi)星質(zhì)量相等,均繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),甲的軌道半徑是乙的2倍。下列應(yīng)用公式進(jìn)行的推論正確的有

(

CD

)A.由v=gR可知,甲的速度是乙的

倍B.由a=ω2r可知,甲的向心加速度是乙的2倍C.由

可知,甲的向心力是乙的D.由

可知,甲的周期是乙的

倍解析根據(jù)萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力,,得出

,甲的速度是乙的

,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)

,得出

,甲的向心加速度是乙的

,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力定律

,甲的向心力是乙的

,選項(xiàng)C正確;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律

,甲的周期是乙的

倍,選項(xiàng)D正確。

11.(2020·浙江,7,3分,難度★★)火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”的標(biāo)識(shí)如圖所示。若火星和地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),火星公轉(zhuǎn)軌道半徑與地球公轉(zhuǎn)軌道半徑之比為3∶2,則火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的

(

C

)解析本題屬于基礎(chǔ)性和應(yīng)用性問(wèn)題,以“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)火星為素材,創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)探究類(lèi)問(wèn)題情境。根據(jù)周長(zhǎng)和半徑的關(guān)系可知,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)萬(wàn)有引力提供地球和火星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力有:得

,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確。12.(2020·山東,7,3分,難度★★)質(zhì)量為m的著陸器在著陸火星前,會(huì)在火星表面附近經(jīng)歷一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為t0、速度由v0減速到零的過(guò)程。已知火星的質(zhì)量約為地球的0.1,半徑約為地球的0.5,地球表面的重力加速度大小為g,忽略火星大氣阻力。若該減速過(guò)程可視為一個(gè)豎直向下的勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),此過(guò)程中著陸器受到的制動(dòng)力大小約為(B)13.(2020·海南,7,3分,難度★★★)2020年5月5日,長(zhǎng)征五號(hào)B運(yùn)載火箭在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功首飛,將新一代載人飛船試驗(yàn)船送入太空,若試驗(yàn)船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),周期為T(mén),離地高度為h,已知地球半徑為R,引力常量為G,則(B

)11.(2020·北京,5,3分,難度★★★)我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)被命名為“天問(wèn)一號(hào)”。已知火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的10%,半徑約為地球半徑的50%,下列說(shuō)法正確的是(A

)A.火星探測(cè)器的發(fā)射速度應(yīng)大于地球的第二宇宙速度B.火星探測(cè)器的發(fā)射速度應(yīng)介于地球的第一和第二宇宙速度之間C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度

答案P225

15.(2019·全國(guó)3,15,6分,難度★★★)金星、地球和火星繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)均可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們的向心加速度大小分別為a金、a地、a火,它們沿軌道運(yùn)行的速率分別為v金、v地、v火。已知它們的軌道半徑R金<R地<R火,由此可以判定(

A

)A.a金>a地>a火 B.a火>a地>a金C.v地>v火>v金 D.v火>v地>v金16.(2019·海南,4,4分,難度★★★)2019年5月,我國(guó)第45顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功。已知該衛(wèi)星軌道距地面的高度約為36000km,是“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室軌道高度的90倍左右,則

(

B

)A.該衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的大B.該衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大C.該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的大D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號(hào)”的大解析根據(jù)GmMr2=mrω2=m4π2T2r=mv2r=ma解得v=GMr,,因北斗衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑大于“天宮二號(hào)”的軌道半徑,可知該衛(wèi)星的速率比“天宮二號(hào)”的小;該衛(wèi)星的周期比“天宮二號(hào)”的大;該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號(hào)”的小;該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號(hào)”的小。故選項(xiàng)B正確,ACD錯(cuò)誤。17.(2019·天津,1,6分,難度★★)2018年12月8日,肩負(fù)著億萬(wàn)中華兒女探月飛天夢(mèng)想的嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射,“實(shí)現(xiàn)人類(lèi)航天器首次在月球背面巡視探測(cè),率先在月背刻上了中國(guó)足跡”。已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R,探測(cè)器的質(zhì)量為m,引力常量為G,嫦娥四號(hào)探測(cè)器圍繞月球做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),探測(cè)器的(

A

)19.(2018·天津,6,6分,難度★★★)(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(guān)測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期,并已知地球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(

CD

)A.密度

B.向心力的大小C.離地高度

D.線(xiàn)速度的大小解析本題考查萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用,靈活掌握衛(wèi)星向心加速度的不同表達(dá)式是解題關(guān)鍵。萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則有

,其中GM=gR2,可以求得衛(wèi)星離地面的高度h和衛(wèi)星線(xiàn)速度v;由于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量m,無(wú)法求出衛(wèi)星所受向心力和衛(wèi)星的密度。故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C、D正確。20.(2018·海南,2,3分,難度★★)土星與太陽(yáng)的距離是火星與太陽(yáng)距離的6倍多。由此信息可知(

B

)A.土星的質(zhì)量比火星的小B.土星運(yùn)行的速率比火星的小C.土星運(yùn)行的周期比火星的小D.土星運(yùn)行的角速度大小比火星的大解析萬(wàn)有引力提供向心力

得

即r越大速度越小,但是不能比較土星和火星質(zhì)量大小,故A錯(cuò)誤,B正確;由

,得

即r越大周期越大,故C錯(cuò)誤;由

即r越大角速度越小,故D錯(cuò)誤。21.(2018·江蘇,1,3分,難度★★)我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀(guān)察能力不斷提高。今年5月9日發(fā)射的“高分五號(hào)”軌道高度約為705km,之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36000km,它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。與“高分四號(hào)”相比,下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是(

A

)A.周期 B.角速度C.線(xiàn)速度 D.向心加速度解析根據(jù)萬(wàn)有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力有:

。因?yàn)椤案叻治逄?hào)”的軌道半徑小于“高分四號(hào)”的軌道半徑,所以“高分五號(hào)”與“高分四號(hào)”相比,較小的是周期。A正確,B、C、D錯(cuò)誤。22.(2017·全國(guó)3,14,6分,難度★★)2017年4月,我國(guó)成功發(fā)射的天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會(huì)對(duì)接,對(duì)接形成的組合體仍沿天宮二號(hào)原來(lái)的軌道(可視為圓軌道)運(yùn)行。與天宮二號(hào)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)相比,組合體運(yùn)行的(

C

)A.周期變大 B.速率變大C.動(dòng)能變大 D.向心加速度變大23.(2017·江蘇,6,4分,難度★★)(多選)天舟一號(hào)貨運(yùn)飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空。與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前,天舟一號(hào)在距地面約380km的圓軌道上飛行,則其(

BCD

)A.角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B.線(xiàn)速度小于第一宇宙速度C.周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D.向心加速度小于地面的重力加速度解析天舟一號(hào)的軌道半徑小于同步衛(wèi)星軌道半徑,角速度大于同步衛(wèi)星角速度,而同步衛(wèi)星的角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同,故天舟一號(hào)的角速度大于地球自轉(zhuǎn)角速度,其周期小于地球自轉(zhuǎn)周期,選24.(2016·全國(guó)1,17,6分,難度★★★)利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星,可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線(xiàn)電通信。目前,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍。假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小,若仍?xún)H用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的,則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為(

B

)A.1h B.4h C.8h D.16h解析

25.(2016·江蘇,7,4分,難度★★)(多選)如圖所示,兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動(dòng)能、與地心連線(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積。下列關(guān)系式正確的有

(

AD

)

26.(2017·天津,9(1),6分,難度★)我國(guó)自主研制的首艘貨運(yùn)飛船天舟一號(hào)發(fā)射升空后,與已經(jīng)在軌運(yùn)行的天宮二號(hào)成功對(duì)接形成組合體。假設(shè)組合體在距地面高為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知地球的半徑為R,地球表面處重力加速度為g,且不考慮地

1.(2021·浙江,10,3分,難度★★)空間站在地球外層的稀薄大氣中繞行,因氣體阻力的影響,軌道高度會(huì)發(fā)生變化?？臻g站安裝有發(fā)動(dòng)機(jī),可對(duì)軌道進(jìn)行修正。圖中給出了國(guó)際空間站在2020.02~2020.08期間離地高度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn),則空間站(

D

)A.繞地運(yùn)行速度約為2.0km/sB.繞地運(yùn)行速度約為8.0km/sC.在4月份繞行的任意兩小時(shí)內(nèi)機(jī)械能可視為守恒D.在5月份繞行的任意兩小時(shí)內(nèi)機(jī)械能可視為守恒解析根據(jù)題意可知,軌道半徑在變化,則運(yùn)行速度在變化,空間站做圓周運(yùn)動(dòng)的最大運(yùn)行速度為第一宇宙速度7.9km/s,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;在4月份軌道半徑出現(xiàn)明顯的變大,則可知,機(jī)械能不守恒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在5月份軌道半徑基本不變,故可視為機(jī)械能守恒,D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)31涉及萬(wàn)有引力定律的綜合問(wèn)題

2.(2019·全國(guó)1,21,6分,難度★★★★)在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上,把物體P輕放在彈簧上端,P由靜止向下運(yùn)動(dòng),物體的加速度a與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實(shí)線(xiàn)所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧,改用物體Q完成同樣的過(guò)程,其a-x關(guān)系如圖中虛線(xiàn)所示。假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是星球N的3倍,則(

AC

)A.M與N的密度相等B.Q的質(zhì)量是P的3倍C.Q下落過(guò)程中的最大動(dòng)能是P的4倍D.Q下落過(guò)程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍3.(2017·海南,5,4分,難度★★★)已知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的81倍,地球半徑約為月球半徑的4倍。若在月球和地球表面同樣高度處,以相同的初速度水平拋出物體,拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的水平距離分別為s月和s地,則s月∶s地約為

(

A

)A.9∶4 B.6∶1C.3∶2 D.1∶1解析設(shè)月球質(zhì)量為M',半徑為R',地球質(zhì)量為M,半徑為R。已知MM'=81,RR'=4,根據(jù)萬(wàn)有引力等于重力得:GMmR2=mg則有:g=GMR2因此gg'=8116①由題意從同樣高度拋出,h=12gt2=12g't'2②聯(lián)立①、②解得:t'=94t在地球上的水平位移s地=v0t在月球上的s月=v0t';因此得到:s月∶s地=9∶4,故A正確,BCD錯(cuò)誤。4.(2015·全國(guó)1,21,6分,難度★★★)(多選)我國(guó)發(fā)射的嫦娥三號(hào)登月探測(cè)器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行;然后經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程,在離月面4m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止);最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),探測(cè)器自由下落。已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3×103kg,地球質(zhì)量約為月球的81倍,地球半徑約為月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小約為9.8m/s2,則此探測(cè)器(

BD

)A.在著陸前的瞬間,速度大小約為8.9m/sB.懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2×103NC.從離開(kāi)近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi),機(jī)械能守恒D.在近月圓軌道上運(yùn)行的線(xiàn)速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線(xiàn)速度5.(2015·廣東,20,6分,難度★★★)(多選)在星球表面發(fā)射探測(cè)器,當(dāng)發(fā)射速度為v時(shí),探測(cè)器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng);當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到

v時(shí),可擺脫星球引力束縛脫離該星球。已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10∶1,半徑比約為2∶1,下列說(shuō)法正確的有(

BD

)A.探測(cè)器的質(zhì)量越大,脫離星球所需要的發(fā)射速度越大B.探測(cè)器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探測(cè)器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等D.探測(cè)器脫離星球的過(guò)程中,勢(shì)能逐漸增大6.(2014·山東,20,6分,難度★★★)2013年我國(guó)相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛(ài)好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月。以月面為零勢(shì)能面,“玉兔”在h高度的引力勢(shì)能可表示為,其中G為引力常量,M為月球質(zhì)量。若忽略月球的自轉(zhuǎn),從開(kāi)始發(fā)射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為(

D

)7.(2022·北京,19,10分,難度★★★)利用物理模型對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析,是重要的科學(xué)思維方法。(1)某質(zhì)量為m的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓,在近日點(diǎn)速度為v1,在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度為v2。求從近日點(diǎn)到遠(yuǎn)日點(diǎn)過(guò)程中太陽(yáng)對(duì)行星所做的功W;8.(2021·福建,13,12分,難度★★★)一火星探測(cè)器著陸火星之前,需經(jīng)歷動(dòng)力減速、懸停避障兩個(gè)階段。在動(dòng)力減速階段,探測(cè)器速度大小由96m/s減小到0,歷時(shí)80s。在懸停避障階段,探測(cè)器啟用最大推力為7500N的變推力發(fā)動(dòng)機(jī),在距火星表面約百米高度處懸停,尋找著陸點(diǎn)。已知火星半徑約為地球半徑的,火星質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,地球表面重力加速度大小取10m/s2,探測(cè)器在動(dòng)力減速階段的運(yùn)動(dòng)視為豎直向下的勻減速運(yùn)動(dòng)。求:(1)在動(dòng)力減速階段,探測(cè)器的加速度大小和下降距離;(2)在懸停避障階段,能借助該變推力發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)懸停的探測(cè)器的最大質(zhì)量。1.(2022·湖北,2,4分,難度★★)2022年5月,我國(guó)成功完成了天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船與空間站的對(duì)接,形成的組合體在地球引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),周期約90min。下列說(shuō)法正確的是(C)A.組合體中的貨物處于超重狀態(tài)B.組合體的速度大小略大于第一宇宙速度C.組合體的角速度大小比地球同步衛(wèi)星的大D.組合體的加速度大小比地球同步衛(wèi)星的小第2節(jié)

天體運(yùn)動(dòng)中的四類(lèi)問(wèn)題考點(diǎn)32近地衛(wèi)星、赤道上的物體、同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題

2.(2021·江蘇,3,4分,難度★★)我國(guó)航天人發(fā)揚(yáng)“兩彈一星”精神砥礪前行,從“東方紅一號(hào)”到“北斗”不斷創(chuàng)造奇跡。“北斗”第49顆衛(wèi)星的發(fā)射邁出組網(wǎng)的關(guān)鍵一步。該衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,軌道平面與地球赤道平面成一定夾角。該衛(wèi)星(

B

)A.運(yùn)動(dòng)速度大于第一宇宙速度

B.運(yùn)動(dòng)速度小于第一宇宙速度C.軌道半徑大于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星

D.軌道半徑小于“靜止”在赤道上空的同步衛(wèi)星3.(2015·山東,15,6分,難度★★)如圖,拉格朗日點(diǎn)L1位于地球和月球連線(xiàn)上,處在該點(diǎn)的物體在地球和月球引力的共同作用下,可與月球一起以相同的周期繞地球運(yùn)動(dòng)。據(jù)此,科學(xué)家設(shè)想在拉格朗日點(diǎn)L1建立空間站,使其與月球同周期繞地球運(yùn)動(dòng)。以a1、a2分別表示該空間站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步衛(wèi)星向心加速度的大小。以下判斷正確的是(

D

)A.a2>a3>a1 B.a2>a1>a3C.a3>a1>a2 D.a3>a2>a1

考點(diǎn)33衛(wèi)星變軌和對(duì)接問(wèn)題1.(2022·福建,4,4分,難度★★)2021年美國(guó)“星鏈”衛(wèi)星曾近距離接近我國(guó)運(yùn)行在距地390km近圓軌道上的天宮空間站。為避免發(fā)生危險(xiǎn),天宮空間站實(shí)施了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火變軌的緊急避碰措施。已知質(zhì)量為m的物體從距地心r處運(yùn)動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處克服地球引力所做的功為

,式中M為地球質(zhì)量,G為引力常量;現(xiàn)將空間站的質(zhì)量記為m0,變軌前、后穩(wěn)定運(yùn)行的軌道半徑分別記為r1、r2,如圖所示?？臻g站緊急避碰過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功至少為(A)2.(2021·天津,5,5分,難度★★★★)2021年5月15日,天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器著陸火星取得成功,邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步,在火星上首次留下國(guó)人的印跡。天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射后,順利被火星捕獲,成為我國(guó)第一顆人造火星衛(wèi)星。經(jīng)過(guò)軌道