七年高考(2011-2017)高考物理試題分項精析專題12天體運動規(guī)律的應(yīng)用

1、專題 12 天體運動規(guī)律的應(yīng)用、單項選擇題1.【2011 重慶卷】某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過線的延長線上，如圖所示。該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑比為（）2233A N +13B / NX3C N+1DN2A.( )3B.( )3C.( )2D.( )2NN-1NN -1【答案】B【解析】由團(tuán)可矢田亍星的軌道半徑大周期長。每過 N 年，該行星會運行到日地連線的延長線上，說明 從最初在日地連線的延長線上開始每一年地球都在行星的前面比行星多轅圓周的 N 分之一，閩年后地球N轉(zhuǎn)了 N 圈，比行星多輕 1 圈，即行星轉(zhuǎn)了 N-1 圈從而再次在日地連線的延長錢上。所以行星的周期是去N1年，根撼

2、幵普勒第三走律有滬魯貝惰案是氏【考點定位】開普勒第三定律 2.【2014 浙江卷】長期以來“卡戎星（Cheron）”被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑m=19600km,公轉(zhuǎn)周期*=6.39 天。2006 年 3 月，天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)軌道半徑r2=48000km,則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于（”A.15 天 B . 25 天 C . 35 天 D . 45 天【答案】B確；A C、D 錯誤?！究键c定位】天體運動、開普勒定律3.【2011 四川卷】據(jù)報道，天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了N年，該行星會運行到日地連【解析】根據(jù)開普勒行星三定律的周期定律T2最接近于 25 天

3、，所以 B 選項正代入數(shù)據(jù)可求60一顆距地球 40 光年的“超級地球”，名為“55Cancri e”, 該行星繞母星（中心天體）運行的周期約為地球繞太陽運行周期的1/480，母星的體積約為太陽的 60 倍。假設(shè)母星與太陽密度相同，“55 Cancri e ”與地球均做勻速圓周運動，則“ 55 Cancri e ”與地球的（60軌道半徑之比為（土）3=也漢（衛(wèi)）2=60漢y, A 錯誤 B 正確；向心加速度a=G弓r2V2T24802r2所以向心加速度之比約為?。?）2=60 （360：一12）2, C D 錯誤a2V2r2V4802【考點定位】牛頓第二定律和萬有引力定律4.【2012?浙江卷】

4、如圖所示，在火星與木星軌道之間有一小行星帶假設(shè)該帶中的小行星只受到太陽的引力，并繞太陽做勻速圓周運動下列說法正確的是（）A. 太陽對各小行星的引力相同B. 各小行星繞太陽運動的周期均小于一年C. 小行星帶內(nèi)側(cè)小行星的向心加速度大于外側(cè)小行星的向心加速度值D. 小行星帶內(nèi)各小行星圓周運動的線速度值大于地球公轉(zhuǎn)的線速度值【答案】C【解析】由于各小行星的質(zhì)量不同，所汰太陽對各如亍星的引力可能不同，故 A 錯誤$根萬有引力 提供向心力得：G 駕=褲爭丁 =嘰蠹離太陽越遠(yuǎn)，周期越大，所以各小行星繞太陽運動的周期大于地球的公轉(zhuǎn)周期，故 B 錯誤孑根據(jù)萬有引力提供向心力得: 側(cè)小行星的向心加速度大于外側(cè)小行

5、星的向心加速度值 故 c 正確； 根 1S 萬有引力提供問心力得;y - 浮所以劉亍星帶內(nèi)各小行星 19 周運動的線速度值小于地球公轉(zhuǎn)的線速度值，故 D 錯【考點定位】本題考查萬有引力定律及其相關(guān)知識5.【2012 重慶卷】冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為連線上某點O做勻速圓周運動.由此可知，冥王星繞O點運動的（A.軌道半徑之比約為B.軌道半徑之比約為C.向心加速度之比約為360 4802【答案】B3 ID.向心加速度之比約為J60X480【解析】 根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律得m()2rm?V2r，變形得r3_ gVT2一4二2代罟，所決小行星帶內(nèi)7 ： 1,同時繞它

6、們V48021 1A.軌道半徑約為卡戎的 7 B角速度大小約為卡戎的 7C.線速度大小約為卡戎的 7 倍 D .向心力大小約為卡戎的 7 倍【答案】A【解析】冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)。所以冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的。它們之間的萬有引力提供各自的向心力得：m2r=M2R，質(zhì)量比約為 71，所以冥王星繞 0點運動的軌道半徑約為卡戎的1，故 A 正確；冥王星和卡戎周期是相等的，角速度也是相等的，故B 錯誤；7冥王星和卡戎向心力大小相等，故D 錯誤。【考點定位】本題考查雙星問題及其相關(guān)知識6.【2014 福建卷】若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)

7、星環(huán)繞速度的（【考點定位】本題考查天體運動7.【2015 江蘇3】過去幾千年來，人類對行星的認(rèn)識與研究僅限于太陽系內(nèi)，行星“51 peg b ”的發(fā)現(xiàn)拉開了研究太陽系外行星的序幕?！?51 peg b ”繞其中心恒星做勻速圓周運動，周期約為4 天，軌道半徑約為地球繞太陽運動半徑為1/20，該中心恒星與太陽的質(zhì)量比約為（）A. 1/10 B. 1 C . 5 D . 10【答案】B【解析】由題意知，根 1S 萬有引力提供向心力，=可得恒星質(zhì)量與太忸質(zhì)量之比為81:80,所以 B 正確?！究键c】天體運動&【2015 四川 5】登上火星是人類的夢想，“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露：中國計劃于202

8、0 年登陸火星。地球和火星公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運動，忽略行星自轉(zhuǎn)影響。根據(jù)下表，火星和地球相比根據(jù)線速度 v=3r得冥王星線速度大小約為卡戎的-，故 C 錯誤；它們之間的萬有引力提供各自的向心力,7p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)A., pq倍pq3倍【答案】C【解析】 根據(jù)萬有引力提供向心力=m，可得衛(wèi)星的環(huán)繞速度v = JGM，故R. Rv行衛(wèi)V地衛(wèi)倍P，選項 C 正確。5行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m地球1-6-6.4X10-24-6.0X101.5X10火星3.4X1066.4X10232.3X10A.火星的公轉(zhuǎn)周期較小B.火星做圓周運動的加速度較小C.火星表面的重力加速度較大D.火

9、星的第一宇宙速度較大【答案】B【解析】火星與地球都是繞太陽，由太陽對它們的萬有引力提供其做圓周運動的向心力，設(shè)太陽的質(zhì) 量為M即有：G聖=ma =mri-L，解得：an=G線*丄,T=2丄二*77，由表格數(shù)據(jù)可知，火星軌rTr r1 GM道半徑較大，因此向心加速度an較小，故選項 B 正確；公轉(zhuǎn)周期T較大，故選項 A 錯誤；在表面處時，根.23212據(jù)m g=G啤，可得：g*鳥，即：竺=-火（電）2=1O4X6.4/1012v1，所以火星表面的重力加速RRg地m地R火6.0漢103.42X10度較小，故選項 C 錯誤；由第一宇宙速度公式V1=Gm可知，竺火=6.4 10：6.4 106v1，所

10、以火星的第、Rv1地6.0X10 3.4X106一宇宙速度較小，故選項 D 錯誤。【考點定位】萬有引力定律的應(yīng)用和分析數(shù)據(jù)、估算的能力。9.【2015 -北京 16】假設(shè)地球和火星都繞太陽做勻速圓周運動，已知地球到太陽的距離小于火星到 太陽的距離，那么（）A. 地球公轉(zhuǎn)周期大于火星的公轉(zhuǎn)周期B. 地球公轉(zhuǎn)的線速度小于火星公轉(zhuǎn)的線速度C. 地球公轉(zhuǎn)的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的加速度D. 地球公轉(zhuǎn)的角速度大于火星公轉(zhuǎn)的角速度【答案】兩天體運動均為萬有引力提供向心力，= 解得rr1向心加速度曰越小/而咲可得選項 D 正確*【考點定位】萬有引力定律的應(yīng)用?！久麕燑c睛】掌握萬有引力定律求中心天體的質(zhì)量和密度、

11、環(huán)繞天體的線速度、角速度、周期、加速 度（高軌低速大周期）；主要利用F引=卩向=mg。10.【2013 福建卷】設(shè)太陽質(zhì)量為M某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T,軌道可視作為r的圓，已知萬有引 力常量為G,則描述該行星運動的上述物理量滿足（ ）A 4兀2r3-4兀2r2A.GM2B.GM2T2T2【解GM“字因此，軌道半徑披大、線速度卩披小、角速度 w 越小、w=7Fn二mr丁2，聯(lián)立以上兩式解得：GM =2，故選項 A 正確?！究键c定位】 本題主要萬有引力定律與向心力公式的應(yīng)用。二、多項選擇題11. 2017 新課標(biāo)n卷】如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動,道短軸的兩個端點，運行的周期為T。若只考慮海王

12、星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)過M Q到N的運動過程中（）A. 從P到M所用的時間等于T0/4B. 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【答案】CD【解析】從尸到的時間為+&根據(jù)幵普勒行星運動第二定律可知，從 P 到 M 運動的速率大于從M 到。運動的速率，可知 P 到財所用的時間小于選項 A 錯誤海王星在運動過程中只受太陽的引4乃作用，故機械能守恒，選項 E 錯誤；根據(jù)幵普勒行星運動第二定律可知，從 P 到 Q 階段，速率逐薦侵小，進(jìn)項 C 正確；從 M 到 W 階段，萬有引力對它先做員功后做正功.選項

13、 D 正確：故 JSCD,【考點定位】開普勒行星運動定律；機械能守恒的條件【名師點睛】此題主要考查學(xué)生對開普勒行星運動定律的理解；關(guān)鍵是知道離太陽越近的位置行星運動的速率越大；遠(yuǎn)離太陽運動時，引力做負(fù)功，動能減小，引力勢能增加，機械能不變。12.【2014 新課標(biāo)全國卷I】太陽系個行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某個行星和太陽之間，且三者幾乎成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)成為“行星沖日”據(jù)報道，2014C. GM4二2r24：【答【解T3D .GM2設(shè)行星的質(zhì)量為m根據(jù)萬有引力提供行星繞太陽運動的向心力有:Fn二G啤，根據(jù)牛r頓第二定律有:P為近日點，Q為遠(yuǎn)日點，MN

14、為軌年各行星沖日時間分別是：1 月 6 日，木星沖日，4 月 9 日火星沖日，6 月 11 日土星沖日，8 月 29 日，海王星沖日，10 月 8 日，天王星沖日，已知地球軌道以外的行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示，則下列判斷正確的是（）地球火星木星十星天王星海王星軌道半徑（AU）1.01.55.29.51930A. 各點外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B. 在 2015 年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C. 天王星相鄰兩次的沖日的時間是土星的一半D. 地外行星中海王星相鄰兩次沖日間隔時間最短【答案】BD【解析】試題分析：相鄰兩次行星沖日的時間間隔就是地球比該行星多運動一周的時間，根據(jù)開普勒間隔_左=蕓T地

15、.T地，即相鄰兩次行星沖日的時間間隔大于T地T行T亍據(jù)木星軌道半彳送地球的 5-2 倍，木星周期大于 11 年，小于 12 年，所以木星沖日的時間間隔大于亓年小 于 1-1 年，由于今年的;中日時間是 1 月 6 日，所以下次木星沖日在年戈選項 B 對。由于木星相令麗次 沖日的時間間隔的一半還不到一年，而所有行星沖日的相鄰間隔者曙過 1 年所以天王星相鄰兩次的沖日 的時間不可能罡土星的一半，選項 C 錯。根據(jù)海王星的軌道半徑最大，周期最大，根據(jù)相鄰兩炭沖日的 B 寸 間間隔t= =空 =鳥廠可判斷海王星的時間間隔最拒，選項 D 對竺-竺 Z 1-ZL【考點定位】萬有引力與航天三、非選擇題13.

16、 【2015 -上海 22B】兩靠得較近的天體組成的系統(tǒng)成為雙星，它們以兩者連線上某點為圓心做勻速圓周運動，因而不至于由于引力作用而吸引在一起。設(shè)兩天體的質(zhì)量分布為 m 和，則它們的軌道半徑之比Rm:Rm2-；速度之比vm：vm2-?！敬鸢浮縨2: g；m2: g【解析】 雙星角速度相同。向心力由萬有引力提供，大小也相等，所以有：第三定律可得根據(jù)萬有引力提供向心力2GMm4二2mRY，周期T二R2T24-42R3GM，相鄰兩次行星沖日的時間1 年，所以選項 A 錯，根9G罟 二mj Rm = m/2Rm2，所以Rm1: Rm2二m?:m,，角速度一定，線速度與半徑成正比，所以速度之比vm1：vm2Rm1：Rm2=:mh。10【考點定位】 萬有引力定律；圓周運動14.【2011 安徽卷】（1）開普勒行星運動第三定律指出：行星繞太陽運動的橢圓軌道的半長軸a的三次3a方與它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方成正比，即2= k，k是一個對所有行星都相同的常量。將行星繞太陽的運動按圓周運動處理，請你推導(dǎo)出太陽系中該常量k的表達(dá)式。已知引力常量為G 太陽的質(zhì)量為M太。（2）開普勒定律不僅適用于太陽系，它對一切具有中心天體的引力系統(tǒng)（如地月系統(tǒng)）都成立。經(jīng)測定月地距離為 3.84X