2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題練習(xí)5天體運(yùn)動(dòng)中的三類(lèi)熱點(diǎn)問(wèn)題含解析

1、專(zhuān)題突破練習(xí)(五)(時(shí)間：30分鐘)1(多選)(2018全國(guó)卷)2017年，人類(lèi)第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波。根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過(guò)程，在兩顆中子星合并前約100 s時(shí)，它們相距400 km，繞二者連線(xiàn)上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈。將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬(wàn)有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí)，可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星()a質(zhì)量之積b質(zhì)量之和c速率之和d各自的自轉(zhuǎn)角速度bc由題意可知，合并前兩中子星繞連線(xiàn)上某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈，則兩中子星的周期相等，且均為t s，兩中子星的角速度均為，兩中子星構(gòu)成了雙星模型，假設(shè)兩中子星的質(zhì)量分別為m1、m2，軌道半徑分別為r1、r2

2、，速率分別為v1、v2，則有：gm12r1、gm22r2，又r1r2l400 km，解得m1m2，a錯(cuò)誤，b正確；又由v1r1、v2r2，則v1v2(r1r2)l，c正確；由題中的條件不能求解兩中子星自轉(zhuǎn)的角速度，d錯(cuò)誤。2.如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來(lái)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(shuō)法正確的是()a不論在軌道1還是軌道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的加速度d衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同的動(dòng)量b衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行到p點(diǎn)，經(jīng)加速后才能在軌道2上運(yùn)行，故a錯(cuò)誤；由gma得

3、：a，由此式可知b正確，c錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道2上的任何位置具有的動(dòng)量大小相等，但方向不同，故d錯(cuò)誤。3.(多選)導(dǎo)航系統(tǒng)是一種利用人造衛(wèi)星對(duì)物體進(jìn)行定位測(cè)速的工具，目前世界上比較完善的導(dǎo)航系統(tǒng)有美國(guó)的gps系統(tǒng)，中國(guó)的北斗系統(tǒng)，歐洲的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)以及俄羅斯的glonass系統(tǒng)，其中美國(guó)的gps系統(tǒng)采用的是運(yùn)行周期為12小時(shí)的人造衛(wèi)星，中國(guó)的北斗系統(tǒng)一部分采用了同步衛(wèi)星，現(xiàn)有一顆北斗同步衛(wèi)星a和一顆赤道平面上方的gps衛(wèi)星b，某時(shí)刻兩者剛好均處在地面某點(diǎn)c的正上方，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()aa的速度比b的小b若兩者質(zhì)量相等，則發(fā)射a需要更多的能量c此時(shí)刻b處在a、c連線(xiàn)的中點(diǎn)d從此時(shí)刻起，

4、經(jīng)過(guò)12小時(shí)，兩者相距最遠(yuǎn)abd利用萬(wàn)有引力定律提供向心力可知m，得v，即軌道半徑越大，運(yùn)行速度越小，故a的速度比b的小，選項(xiàng)a正確；若a、b質(zhì)量相等，則a在發(fā)射過(guò)程中克服引力做功多，故所需發(fā)射速度大，發(fā)射a需要更多的能量，選項(xiàng)b正確；由t知周期與半徑呈非線(xiàn)性關(guān)系，故b不在a、c連線(xiàn)的中點(diǎn)處，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)12小時(shí)，a運(yùn)動(dòng)半周，而b運(yùn)動(dòng)一周，兩者在地心異側(cè)共線(xiàn)，相距最遠(yuǎn)，選項(xiàng)d正確。4(武漢部分學(xué)校2021屆高三檢測(cè))2020年7月23日，我國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器發(fā)射升空，成功進(jìn)入預(yù)定軌道，開(kāi)啟了火星探測(cè)之旅，邁出了我國(guó)自主開(kāi)展行星探測(cè)的第一步。如圖所示，“天問(wèn)一號(hào)”被火星捕獲之后，需要在近火

5、星點(diǎn)變速，進(jìn)入環(huán)繞火星的橢圓軌道。則“天問(wèn)一號(hào)”()a在軌道上p點(diǎn)的速度小于q點(diǎn)的速度b在軌道上的運(yùn)行周期大于在軌道上的運(yùn)行周期c由軌道變軌進(jìn)入軌道需要在p點(diǎn)加速d在軌道上經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)的向心加速度大于在軌道上經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)的向心加速度b軌道上的p點(diǎn)是近火星點(diǎn)，q點(diǎn)是遠(yuǎn)火星點(diǎn)，可認(rèn)為“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒，又在q點(diǎn)時(shí)的引力勢(shì)能大于在p點(diǎn)時(shí)的引力勢(shì)能，所以在軌道上p點(diǎn)的速度大于在q點(diǎn)的速度，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由題圖可知，軌道的半長(zhǎng)軸大于軌道的半長(zhǎng)軸，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，可知“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上的運(yùn)行周期大于在橢圓軌道上的運(yùn)行周期，選項(xiàng)b正確；橢圓軌道的半長(zhǎng)軸大于橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，即橢圓軌

6、道相當(dāng)于高軌道，所以“天問(wèn)一號(hào)”由橢圓軌道變軌進(jìn)入橢圓軌道需要在p點(diǎn)減速，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；“天問(wèn)一號(hào)”在軌道的p點(diǎn)和在軌道的p點(diǎn)上時(shí)到火星的距離相同，受到火星的萬(wàn)有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，可知“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)的向心加速度等于“天問(wèn)一號(hào)”在橢圓軌道上經(jīng)過(guò)p點(diǎn)時(shí)的向心加速度，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。5.(多選)(2020廣東省高考第一次模擬)如圖所示，天文觀(guān)測(cè)中觀(guān)測(cè)到有三顆星位于邊長(zhǎng)為l的等邊三角形三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿等邊三角形的外接圓做周期為t的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知引力常量為g，不計(jì)其他星體對(duì)它們的影響，關(guān)于這個(gè)三星系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是()a三顆星的質(zhì)量可能不相等b某顆星的質(zhì)量為c它們的線(xiàn)速度

7、大小均為d它們兩兩之間的萬(wàn)有引力大小為bd軌道半徑等于等邊三角形外接圓的半徑，rl。根據(jù)題意可知其中任意兩顆星對(duì)第三顆星的合力指向圓心，所以這兩顆星對(duì)第三顆星的萬(wàn)有引力等大，由于這兩顆星到第三顆星的距離相同，故這兩顆星的質(zhì)量相同，所以三顆星的質(zhì)量一定相同，設(shè)為m，則2gcos 30ml，解得m，它們兩兩之間的萬(wàn)有引力fgg，a錯(cuò)誤，b、d正確；線(xiàn)速度大小為v，c錯(cuò)誤。6.2019年10月5日2時(shí)51分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)丙運(yùn)載火箭成功將高分十號(hào)衛(wèi)星發(fā)射升空，衛(wèi)星經(jīng)過(guò)多次變軌后，在距地心為r的地球同步軌道穩(wěn)定運(yùn)行。高分十號(hào)衛(wèi)星由半徑為ra的圓軌道1經(jīng)橢圓軌道2變軌到同步軌道3時(shí)的情

8、況如圖所示，已知高分十號(hào)衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行的周期為t1，地球半徑r0ra，引力常量為g，則下列說(shuō)法正確的是()a地球的平均密度為b衛(wèi)星在軌道3上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，每天可兩次經(jīng)過(guò)地面上同一點(diǎn)的正上方c衛(wèi)星從a點(diǎn)經(jīng)軌道2運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的時(shí)間為d衛(wèi)星由圓軌道1調(diào)整到同步軌道3上，只需要加速一次即可c當(dāng)衛(wèi)星軌道半徑等于地球半徑時(shí)，可求得其密度為，但軌道1的半徑不是地球半徑，故a項(xiàng)錯(cuò)誤；因軌道3上的衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，其相對(duì)地面上的某點(diǎn)不動(dòng)，b項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)衛(wèi)星在軌道2上的周期為t，則，由a到b的時(shí)間為t，可求得t，c項(xiàng)正確；衛(wèi)星由圓軌道1調(diào)整到同步軌道3上，需要加速兩次，d項(xiàng)錯(cuò)誤。7(多選)地球位于太陽(yáng)和行星之間且三者

9、幾乎排成一條直線(xiàn)的現(xiàn)象，天文學(xué)上稱(chēng)為“行星沖日”。火星與地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。不考慮火星與地球的自轉(zhuǎn)，且假設(shè)火星和地球的軌道平面在同一個(gè)平面上，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。則根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可知()質(zhì)量半徑與太陽(yáng)間距離地球mrr火星約0.1m約0.5r約1.5ra在火星表面附近發(fā)射飛行器的速度至少為7.9 km/sb理論上計(jì)算可知，相鄰兩次“火星沖日”的時(shí)間間隔大約為1年c火星表面的重力加速度與地球表面的重力加速度之比約為25d火星運(yùn)行的加速度比地球運(yùn)行的加速度小cd根據(jù)，解得v，則1，則v火v地7.9 km/s，即在火星表面附近發(fā)射飛行器的最小速度小于7.9 km/s，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，可得，則t火1.84t地1.84年，相鄰兩次“火星沖日”的時(shí)