2021版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類問(wèn)題(含解析)

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類問(wèn)題1.（變軌問(wèn)題）（2019 山西應(yīng)縣一中月得“嫦娥一號(hào)”奔月飛行過(guò) 程中，在月球上空有一次變軌是由橢圓軌道 a變?yōu)榻聢A形軌道b, 如圖所示，在a、b兩軌道的切點(diǎn)處，下列說(shuō)法正確的是（ ）Ao衛(wèi)星運(yùn)行的速度Va=VbB.衛(wèi)星受月球的引力Fa=FbCo衛(wèi)星的加速度sa>abD。衛(wèi)星的動(dòng)能？?k?< ?k?2。（天體運(yùn)動(dòng)中能量問(wèn)題）（2019 遼寧葫蘆島六校臊黎星在半彳至為r的軌道1上做圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能為Ek,變軌到軌道2上后，動(dòng) 能比在軌道1上減小了 正，在軌道2上也做圓周運(yùn)動(dòng)，則軌道2的 半徑為（）A.會(huì)?rBo 言rCA?

2、c ?k- ?° ?k- ?rD. ? r163 .（多選）（赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的比較）如圖所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運(yùn)行速率為vi,向心加速度為&地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為02,第一宇宙速度為V2,地球半徑為R,則下列比值正確的是（)可生至履巴二？?.?o = ?B?i_/?2。也一 ?7?Do 電=V?彳?1C.? = ? / 4 .（赤道上的物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的比較）（2019 吉林:第二高級(jí)中學(xué)階段性考試）a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射， 在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動(dòng)，向心加速度為ai; b處于地面 附近近地軌道上，正

3、常運(yùn)行速度為Vi；C是地球同步衛(wèi)星，離地心距 離為r,運(yùn)行速率為V2,加速度為期d是高空探測(cè)衛(wèi)星，各衛(wèi)星排 列位置如圖，已知地球的半徑為 R,則有（）A.a的向心加速度等于重力加速度 gB.d的運(yùn)動(dòng)周期有可能是20小時(shí)?1 ? 市二行Co5.（天體中的“追及相遇”問(wèn)題）（2019 河南南陽(yáng)一中檢測(cè)）如圖所示,A、B為地球的兩個(gè)軌道共面的人造衛(wèi)星，運(yùn)行方向相同， A為地球同步衛(wèi)星，A、B衛(wèi)星的軌道半徑的比值為k,地球自轉(zhuǎn)周期為T(mén)oo某時(shí)刻A、B兩衛(wèi)星距離達(dá)到最近，從該時(shí)刻起到A、B間距離 最遠(yuǎn)所經(jīng)歷的最短時(shí)間為（）A.?02(73+ 1)B.?0?3- 1Co?02( ?3-1)D.?073+1

4、6。（多選）（衛(wèi)星變軌問(wèn)題）（2019 四川五校聯(lián)考）假設(shè)將來(lái)人類登上 了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時(shí)，經(jīng)歷了如 圖所示的變軌過(guò)程，則下列有關(guān)這艘飛船的說(shuō)法中，正確的是（ ）Ao飛船在軌道I上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能小于在軌道 n上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械 能B。飛船繞火星在軌道I上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地面的過(guò)程中繞 地球以同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同Co飛船在軌道田上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度大于飛船在軌道 n上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D.飛船在軌道n上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率大于經(jīng)過(guò) Q點(diǎn)時(shí)的速7.（天體運(yùn)動(dòng)中的能量問(wèn)題）質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離 為r時(shí)，引力勢(shì)能可表示為Ep=一等淇中G為

5、引力常量,M為地球 質(zhì)量、該衛(wèi)星原來(lái)在半徑為R的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由 于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時(shí)間后其圓周運(yùn)動(dòng)的半 徑變?yōu)镽,此過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為（）Bo GMmM-4C ?11?11C. 2(?2- ?1)D °2( ?1-一?2)8。（多選）（衛(wèi)星變軌問(wèn)題）（2019 江西南昌第二中學(xué)月考）“嫦娥一號(hào)"探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球，在距月球表面200 km 的P點(diǎn)進(jìn)行第一次變軌后被月球捕獲，先進(jìn)入橢圓軌道I繞月飛行， 如圖所示。之后，衛(wèi)星在 P點(diǎn)又經(jīng)過(guò)兩次變軌，最后在距月球表面 200 km的圓形軌道加上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法不正

6、確 的是（）Ao衛(wèi)星在軌道加上運(yùn)動(dòng)的速度大于月球的第一宇宙速度B.衛(wèi)星在軌道加上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道I上短C。I、n、出三種軌道運(yùn)行相比較，衛(wèi)星在軌道加上運(yùn)行的機(jī)械 能最小Do衛(wèi)星從橢圓軌道I經(jīng)過(guò)兩次變軌到軌道 加上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其重 力勢(shì)能的變化量的絕對(duì)值小于機(jī)械能的變化量的絕對(duì)值素養(yǎng)綜合練9.（2019 福建廈門(mén)模擬）據(jù)報(bào)道2020年前我國(guó)將發(fā)射8顆海洋系 列衛(wèi)星，包括4顆海洋水色衛(wèi)星，2顆海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸 雷達(dá)衛(wèi)星，以加強(qiáng)對(duì)我國(guó)附近海域的監(jiān)測(cè)。設(shè)海陸雷達(dá)衛(wèi)星繞地球 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星的n倍，下列說(shuō)法正確的是（）Ao在相等的時(shí)間內(nèi)，海陸雷達(dá)衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的

7、面積與海 洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積相等B.在相等的時(shí)間內(nèi)，海陸雷達(dá)衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積與海洋 動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星到地心的連線掃過(guò)的面積之比為 厚：1C海陸雷達(dá)衛(wèi)星與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星線速度之比為酒：1D.海陸雷達(dá)衛(wèi)星與海洋動(dòng)力環(huán)境衛(wèi)星向心加速度之比為n2 ： 110.（多選）如圖甲所示，一質(zhì)量為 m的衛(wèi)星繞地球在橢圓軌道I 上運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)0,軌道I上的近地點(diǎn)A到地球球心的距離為 a,遠(yuǎn)地點(diǎn)C到地球球心的距離為b, BD為橢圓軌道的短軸.A、C 兩點(diǎn)的曲率半徑均為ka （通過(guò)該點(diǎn)和曲線上緊鄰該點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn) 作一圓,在極限情況下，這個(gè)圓就叫作該點(diǎn)的曲率圓，如圖乙中的虛 線圓,其半徑

8、p叫作該點(diǎn)的曲率半徑）。若地球的質(zhì)量為M,引力常量為G,則（）A.衛(wèi)星在軌道I上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能小于在軌道 n上運(yùn)行時(shí)的機(jī)械 能Bo如果衛(wèi)星要從軌道n返回到軌道I,則在C位置時(shí)動(dòng)力氣源要向后噴氣C.衛(wèi)星從C-D-A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，萬(wàn)有引力對(duì)其做的功為2GMmkD.衛(wèi)星從C-D-A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，萬(wàn)有引力對(duì)其做的功為 】GMmk11.月亮*量濯+4媾蛾-號(hào)如圖所示是月亮女神、嫦娥一號(hào)繞月球做圓周運(yùn)行時(shí)某時(shí)刻的圖 片，用Ri、R、T2分別表示月亮女神和嫦娥一號(hào)的軌道半徑 及周期，用R表示月球的半徑。(1)請(qǐng)用萬(wàn)有引力知識(shí)證明：它們遵循？g=?S=K,其中K是只與 月球質(zhì)量有關(guān)而與衛(wèi)星無(wú)關(guān)的常量；(2)經(jīng)

9、多少時(shí)間兩衛(wèi)星第一次相距最遠(yuǎn)；(3)請(qǐng)用所給嫦娥一號(hào)的已知量，估測(cè)月球的平均密度。12(2019 北京一零一中月考)開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，分別 是軌道定律、面積定律和周期定律，這三大定律最終使他贏得了“天空立法者”的美名，開(kāi)普勒第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的 軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.開(kāi)普勒第二定律：對(duì) 任意一個(gè)彳f星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面 積。開(kāi)普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的 公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即:瓶K。如圖所示,人造地球衛(wèi)星 在I軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星距地面高度為h=3R, R為地球的 半徑，衛(wèi)星質(zhì)量為m,

10、地球表面的重力加速度為g,橢圓軌道的長(zhǎng)軸 PQ=20R。(1)求衛(wèi)星在I軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大?。桓鶕?jù)開(kāi)普勒第三定律，求衛(wèi)星在n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期大小；(2)在牛頓力學(xué)體系中，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)量分別為mi、m2的質(zhì)點(diǎn)相距為r 時(shí)具有的勢(shì)能，稱為引力勢(shì)能，其大小為Ep=-半(規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處勢(shì) 能為零)衛(wèi)星在I軌道的P點(diǎn)點(diǎn)火加速，變軌到n軌道。根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，求衛(wèi)星在橢圓軌道u運(yùn)動(dòng)時(shí)，在近地點(diǎn)P與 在遠(yuǎn)地點(diǎn)Q的速率之比；衛(wèi)星在I軌道的P點(diǎn),變軌到n軌道，求至少需對(duì)衛(wèi)星做多少功（不 考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化和所受的阻力）o參考答案課時(shí)規(guī)范練14天體運(yùn)動(dòng)中的四類問(wèn)題1。B“嫦娥一號(hào)”從a軌道上經(jīng)過(guò)切點(diǎn)時(shí)，即將做離心運(yùn)動(dòng)

11、，等m等，從b軌道上經(jīng)過(guò)切點(diǎn)時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，4?=m*兩公式比較可知，vaVb,故A錯(cuò)誤;由萬(wàn)有引力為F=W?，半徑相等，故衛(wèi) 星受月球的引力Fa=Fb,故B正確；萬(wàn)有引力提供向心力，ma=?,因 此加速度是相等的，故 C錯(cuò)誤；由A可知Va>Vb,衛(wèi)星的動(dòng)能 Eka>Ekb,故D專昔誤.2。A根據(jù)公式G等m2Ek=imv2,聯(lián)立解得衛(wèi)星在軌道1上的 ? ?,?12?動(dòng)可匕為Ek=G 2?,根據(jù)您后、可知在軌道2上的動(dòng)目匕為2?1 =G詔-AE,根 據(jù)G?m?,解得r尸缶r, A正確.3.AD 地球同步衛(wèi)星軌道半徑r,運(yùn)行速率vi,向心加速度 西地球赤 道上的物體軌道半徑R,隨地

12、球自轉(zhuǎn)的向心加速度S2；近地衛(wèi)星： 軌道半徑R,運(yùn)行速率V2.對(duì)于衛(wèi)星，其共同特點(diǎn)是萬(wàn)有引力提供向心力，有G?>m鼠故;2= 1,D 正確,C錯(cuò)誤;對(duì)于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同點(diǎn)是角速 度相等而a=(2r,故去?,A正確，B錯(cuò)誤。4。C同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，角速度相同，則知a與 c的角速度相同 根據(jù)a=(2r知,c的向心加速度大。衛(wèi)星的軌道半徑 越大，向心加速度越小，則同步衛(wèi)星的向心加速度小于 b的向心加 速度，而b的向心加速度約為g,故知a的向心加速度小于重力加 速度g,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第三定律?2=k,衛(wèi)星的半徑越大，周期 越大，所以d的運(yùn)動(dòng)周期大于c的周期

13、24h,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由a=(2r?1 ? ?2?1 F、/付，耳=私 選項(xiàng) C正確；由f= ?H寸:v=a/w；所以苞=v?，選項(xiàng) D專日慶。5。C由開(kāi)普勒第三定律得怒=黑，設(shè)兩衛(wèi)星至少經(jīng)過(guò)時(shí)間t距離最 遠(yuǎn)，即B比A多轉(zhuǎn)半圈點(diǎn)-各nB-nA=2,又Ta=To,解得t=2。6.AD 飛船在軌道I上經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，要點(diǎn)火加速，使其速度增大做離 心運(yùn)動(dòng)，才能沿軌道口運(yùn)動(dòng)，所以飛船在軌道I上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能 小于在軌道II上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能，A正確;根據(jù)G9=m3r,得周期 丁=2元嘉，雖然r相等，但是由于地球和火星的質(zhì)量不等，所以周期不 相等,B錯(cuò)誤;飛船在軌道n上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)與飛船在軌道 加上運(yùn)動(dòng) 到P點(diǎn)

14、時(shí)受到的萬(wàn)有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度相 等,C錯(cuò)誤;根據(jù)開(kāi)普勒第二定律可知，飛船在軌道n上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)P 點(diǎn)時(shí)的速率大于經(jīng)過(guò) Q點(diǎn)時(shí)的速率，D正確。7c 人造衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供。根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力得G篙二m而動(dòng)能Ek=2mv2由式得Ek=由題意知，引力勢(shì)能Ep=一等由式得衛(wèi)星的機(jī)械能E=Ek+Ep=一等由功能關(guān)系知，因摩擦而產(chǎn)生的熱量 Q=正減=Ei-E2=EFi- P,故選項(xiàng)C正確。8.AD 在月球“表面”運(yùn)行的速度等于月球的第一宇宙速度，衛(wèi) 星最后在距月球表面200km的圓形軌道田上繞月球做勻速圓周運(yùn) 動(dòng),根據(jù)v=M, “嫦娥一號(hào)”最后軌道半徑大于月

15、球的半徑，則 小于月球的第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知，衛(wèi)星在軌道田上運(yùn)動(dòng)的半徑最小，則周期最小，選項(xiàng)B正確；從軌道 I至U到田的過(guò)程中，每次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)，均需“制動(dòng)”減速做向心運(yùn) 動(dòng)進(jìn)入低軌道，則衛(wèi)星在軌道 加上運(yùn)行的機(jī)械能最小，選項(xiàng) C正 確；要使衛(wèi)星由較高的軌道進(jìn)入較低的軌道，即減小軌道半徑（減小 軌道高度h）, 一定要給衛(wèi)星減少能量，即通過(guò)“制動(dòng)”外力對(duì)衛(wèi)星做 負(fù)功，衛(wèi)星的機(jī)械能減少，但在低軌道上的動(dòng)能卻增加，所以衛(wèi)星 從橢圓軌道I經(jīng)過(guò)兩次變軌到軌道 加上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其重力勢(shì)能 的變化量的絕對(duì)值大于機(jī)械能的變化量的絕對(duì)值，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9。B根據(jù)等=mr（j,解得3后，掃過(guò)

16、的面積S=2lr=2r2 9皆2 3 t=?"?,因?yàn)檐壍腊霃街葹閚,則角速度之比為1 ： 4,相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積之比為 汨：1,故B正確,A錯(cuò)誤根 據(jù)等=m繇解得v=J?,因?yàn)檐壍腊霃街葹閚 ： 1,則線速度之比為1 :用，故C錯(cuò)誤;根據(jù)G?2?=ma,解得a=?，因?yàn)檐壍腊霃街葹閚 ： 1, 則向心加速度之比為1 : n2,故D錯(cuò)誤。10AD 由題圖甲可知，衛(wèi)星從軌道I變軌到軌道II ,要有外力對(duì) 衛(wèi)星做功，所以衛(wèi)星在軌道I上的機(jī)械能小于其在軌道n上的,A正 確;若衛(wèi)星要從軌道n上的C位置變軌到軌道I上，則在C位置時(shí) 衛(wèi)星要減速，動(dòng)力氣源要向前噴氣，B錯(cuò)誤;在A、C兩點(diǎn)

17、衛(wèi)星的 運(yùn)動(dòng)可近似看作半徑均為ka速度分別為VA、vc的圓周運(yùn)動(dòng)，則有G?力 ?”2二m/,G可=m*?，從CDA的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由動(dòng)目匕te理行W=1?2- 2?2,解以上三式得 W=2GMmk1?-印,D正確,C錯(cuò)誤。11。答案（1）見(jiàn)解析（2病善 解析（1）設(shè)月球的質(zhì)量為M,對(duì)任一衛(wèi)星均有G£二m4R得?=?二K常量。?1 3?23_JtT匕IjSMK ?1 2 = ?22-K（2）兩衛(wèi)星第一次相距最遠(yuǎn)時(shí)有2% ?2% ?_?2兀£_ ?1?2 t= 2?2- 2?1（3）對(duì)嫦娥一號(hào)有G?5=mKR230 P F?3?2212.答案（1等40篇（2）4 ： 1 40mgR解析（1）根據(jù)萬(wàn)有引力等于向心力可得 G券=m?1,且 GM=gR2,解得v=亨；根據(jù)