高考物理一輪總復(fù)習(xí)第五章第2課時天體運動和人造衛(wèi)星(基礎(chǔ)課時)限時規(guī)范訓(xùn)練(含解析)新人教版

1、天體運動和人造衛(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)星的運行軌道平面通過地球的南北兩極，已知該衛(wèi)星從北緯60的正上方按圖示方向第一次運行到南緯60的正上方時所用時間為 1 h，則下列說法正確的是（）A. 該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行半徑之比為1 : 4B. 該衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行速度之比為1 : 2C. 該衛(wèi)星的運行速度一定大于7.9 km/sD. 該衛(wèi)星的機械能一定大于同步衛(wèi)星的機械能解析：選A.由題意知衛(wèi)星運行的軌跡所對圓心角為120,即運行了三分之一周期，用時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)星的運行速度之比為2 : 1, B錯誤；第一宇宙速度 v = 7.9 km/s ,是近地衛(wèi)星的運行速度，所以該衛(wèi)星的運行速度要小于7.9 km/s，故C錯誤；因衛(wèi)星的質(zhì)量未知，則機械能無法比較， D錯誤.2如圖所示，“嫦娥三號”探測器發(fā)射到月球上要經(jīng)過多次變軌，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， 下列說法正確的是（）A. 探測器在軌道I運行時的加速度大于月球表面的重力加速度B. 探測器在軌道I經(jīng)過 P點時的加速度小于在軌道n經(jīng)過P點時的加速度c.探測器在軌道I的運行周期大于在軌道n的運行周期D.探測器

3、在P點由軌道I進(jìn)入軌道n必須點火加速解析：選C.探測器在軌道I運行時的萬有引力小于在月球表面時的萬有引力，根據(jù)牛頓第二定律，探測器在軌道I運行時的加速度小于月球表面的重力加速度，故A錯誤；根據(jù)萬有引力提供向心力有歲=ma距地心距離相同，則加速度相同，故探測器在軌道I經(jīng)過P點時的加速度等于在軌道n經(jīng)過P點時的加速度，故 b錯誤；軌道I的半徑大于軌道n的半長軸，根據(jù)開普勒第三定律，探測器在軌道I的運行周期大于在軌道n的運行周期，故C正確；探測器在 P點由軌道I進(jìn)入軌道n必須減速，故D錯誤.3. （2017 高考全國卷n ）（多選）如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠(yuǎn)日點，M N為軌

4、道短軸的兩個端點，運行的周期為T）.若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M Q到N的運動過程中（）ToA從P到M所用的時間等于-4B. 從Q到N階段，機械能逐漸變大C. 從P到Q階段，速率逐漸變小D. 從M到N階段，萬有引力對它先做負(fù)功后做正功解析：選CD.在海王星從P到Q的運動過程中，由于引力與速度的夾角大于 90,因此 引力做負(fù)功，根據(jù)動能定理可知，速度越來越小，C項正確；海王星從 P到M的時間小于從ToM到Q的時間，因此從 P到M的時間小于, A項錯誤；由于海王星運動過程中只受到太陽引力作用，引力做功不改變海王星的機械能，即從Q到N的運動過程中海王星的機械能守恒，B項錯誤

5、；從M到Q的運動過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的過程中萬有引力先做負(fù)功后做正功，D項正確.4. （2019 皖南八校聯(lián)考）一顆在赤道上空做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，其軌道半徑上 對應(yīng)的重力加速度為地球表面重力加速度的四分之一，則某一時刻該衛(wèi)星觀測到地面赤道最大弧長為（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又因為gB. - n Rar=49,解得r = 2R;則某一時刻該衛(wèi)星觀測到地面赤道長度對應(yīng)的弧度數(shù)為寸，則觀測到2地面赤道最

6、大弧長為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,雙星各自圍繞其連線上的某點 O做勻 速圓周運動，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 則描述雙星運動的上述物理量滿足 （ ）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項錯誤.由L = m3 2（ L22GMm 22 2&，得GIM= 2( L F)L2, C項正確.由 丁

7、= Mo 2R得Gm= 3袒匚D項錯誤.6如圖所示，有AB兩顆衛(wèi)星繞地心 O做圓周運動，旋轉(zhuǎn)方向相同.A衛(wèi)星的周期為Ti, B衛(wèi)星的周期為Ti,在某一時刻兩衛(wèi)星相距最近， 則(引力常量為G)()A.兩衛(wèi)星經(jīng)過時間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， 兩衛(wèi)星應(yīng)該在同一半徑方向上，A多轉(zhuǎn)動一圈時，第二QQI次追上，轉(zhuǎn)動的角度相差 2 n ,即-nt t = 2n ,得出t =初T，故A錯誤；根據(jù)萬有2引力提供向心力得廠r, A衛(wèi)

8、星的周期為Ti, B衛(wèi)星的周期為 E,所以兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為Ti| : T23，故B正確；若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離，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錯誤.7.(多選)在軌道上運動的質(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)星運動的速度大小為B.衛(wèi)星運動的周期為 4n2RC. 衛(wèi)星運動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動，根據(jù)萬有引力提供向心力，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)星運動的速度大小為 v =GMgR,故A錯誤；T= 24 nGM gg故B正確；a=孑=4，故C錯誤；衛(wèi)星軌道處的重力加速度為 號，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做勻速圓周運動，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C正確.2.（多選）如圖，同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運行速率為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.本題中涉及三個物體，其已知量排列如下：地球同步衛(wèi)星：軌道半徑運行速率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

11、行速率V2；對于衛(wèi)星，其共同特點是萬有引力提供向心力,2VVi葉，故一= rV2R故選項D正確；對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，有a= 32 ai rr,故=&.故選項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，并記錄下物體的運動軌跡，如圖所示，O為拋出點，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)平拋運動的規(guī)律：h= 2gt2, x= vt，解得g = 4.0 m/s2, A正確；在星球表面，重力近似等于萬有引力，得9.6 X 1023kg, B錯誤；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錯誤.4. （2018 高考天津卷）（多選）2018年2月2日，我國成功將電磁 監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空，標(biāo)志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一.通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期，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)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響， 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(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)星運動的周期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，故可以計算出衛(wèi)星繞地球運動的線速度大小件求不出衛(wèi)星的質(zhì)量和半徑，無法計算出衛(wèi)星的密度及其向心

14、力大小，A、B錯誤.5. （2019 遼寧實驗中學(xué)模擬）（多選）“嫦娥二號”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，開始對月球進(jìn)行探測，則（）A. 衛(wèi)星在軌道川上的運動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P點的速度比在軌道I上經(jīng)過P點時大C. 衛(wèi)星在軌道川上運動的周期比在軌道I上小D. 衛(wèi)星在軌道I上的機械能比在軌道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動的速度，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)星在軌道川上的運動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 P點若要進(jìn)入軌道川，需減速，即知衛(wèi)星在軌道川上經(jīng)過P點的速度比在軌道I上經(jīng)過P點時小，故 B3a錯誤.根據(jù)開普勒第三定律：=k,可知衛(wèi)星在軌道川上運動的周期比在軌道I上小，故C 正確.衛(wèi)星從軌道I進(jìn)入軌道n,在 P點需減速，動能減小，而它們在各自的軌道上正常運行時機械能守恒，所以衛(wèi)星在軌道I上的機械能比在軌道n上大，故D正確.6“嫦娥一號”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點進(jìn)行第一次“剎車制動”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點又經(jīng)過兩次“剎車制動”，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、周運動，如圖所示.則下列 說法正確的是（）A.衛(wèi)星在三個軌道上運動的周期Tm Tn TiB. 不考慮衛(wèi)星質(zhì)量變化，衛(wèi)星在三個軌道上的機械能丘 En EiC. 衛(wèi)星在不同軌道運動到 P點（尚未制動）時的加速度都相等D. 不同軌道的半長軸（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)開普勒第三定律，對于同一個中心天體，衛(wèi)星在不同軌道上運動時半長軸（或者半徑）的三次方跟周期的平方的比值都相等， 選項D錯誤；軌道半徑越大，周期也 越長，選項A錯誤；衛(wèi)星在半長軸越大的軌道上運動，其機械能總量越大，選項B錯誤；衛(wèi)星在不同軌道上運行到 P點時到月心的距離都相等，其所受月球的萬有引力相等，故加速度 相等，選項C正確.7.（多選）在地球表面以初速度 V0豎直向上拋出一個小球，經(jīng)時間t后回到出發(fā)點.假V0豎直向上拋出一個小球,如宇航員登上某個與地球差不多大小的行星表面，仍以初速度 經(jīng)時間4t后回到出發(fā)點.則下列說法正確的是（）A. 這個行星的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為1 : 2B.