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文檔簡介
1、2017年高考物理母題題源系列專題05:天體運動與人造航天器HYPERLINK /VCM仿真實驗官網(wǎng)、VCM仿真實驗破解版【母題來源一】 2017年北京卷【母題原題】利用引力常量G和下列某一組數(shù)據(jù),不能計算出地球質(zhì)量的是: ( )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動的速度及周期C月球繞地球做圓周運動的周期及月球與地球間的距離D地球繞太陽做圓周運動的周期及地球與太陽間的距離【答案】D【名師點睛】利用萬有引力定律求天體質(zhì)量時,只能求“中心天體”的質(zhì)量,無法求“環(huán)繞天體”的質(zhì)量。【母題來源二】 2017年全國卷二【母題原題】(多選)如圖,海王星繞太陽沿橢圓軌
2、道運動,P為近日點,Q為遠(yuǎn)日點,M、N為軌道短軸的兩個端點,運行的周期為。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)過M、Q到N的運動過程中: ( )A從P到M所用的時間等于B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【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?!久}意圖】 本類題通常主要考查對描述圓周運動的基本參量線速度、角速度、周期(頻率)等概念的理解,以及對牛頓第二定律、向心力公式、萬有引
3、力定律等規(guī)律的理解與應(yīng)用。【考試方向】 這類試題在考查題型上,通常以選擇題的形式出現(xiàn),極個別情況下會出現(xiàn)在計算題中,難度一般中等;在考查內(nèi)容上一般考查對描述圓周運動參量間的關(guān)系、牛頓第二定律、向心力公式、萬有引力定律等基本概念和基本規(guī)律的理解與應(yīng)用,有時還會涉及能量知識,同時還會考查運用控制變量法進(jìn)行定性判斷或定量計算的能力?!镜梅忠c】在行星(衛(wèi)星)運動中,所做勻速圓周運動的向心力由中心天體對它們的萬有引力提供,即:Fn,設(shè)中心天體的質(zhì)量為M,行星或衛(wèi)星(即環(huán)繞天體)的質(zhì)量為m,根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律和向心力公式有:Fnmr2man,解得:v v、T、an均與環(huán)繞天體本身質(zhì)量m無關(guān),
4、與中心天體質(zhì)量M有關(guān); 隨著軌道半徑r的增大,v、an均變小,T變大;T 在行星(衛(wèi)星)環(huán)繞運動中,當(dāng)涉及v、T、an中某個參量變化,討論an 量的變化情況時,應(yīng)需注意軌道半徑r的變化,并采用控制變量法予以討論;Fn 或Fn與環(huán)繞天體本身質(zhì)量m、中心天體質(zhì)量M都有關(guān)?!灸割}1】假設(shè)宇宙中有兩顆相距無限遠(yuǎn)的行星A和B,半徑分別為RA和RB。兩顆行星周圍衛(wèi)星的軌道半徑的三次方(r3)與運行周期的平方(T2)的關(guān)系如圖所示;T0為星環(huán)繞行星表面運行的周期。則: ( )A. 行星A的質(zhì)量小于行星B的質(zhì)量 B. 行星A的密度小于行星B的密度C. 行星A的第一宇宙速度等于行星B的第一宇宙速度 D. 當(dāng)兩行
5、星的衛(wèi)星軌道半徑相同時,行星A的衛(wèi)星向心加速度大于行星B的衛(wèi)星向心加速【答案】D【名師點睛】要比較一個物理量大小,我們應(yīng)該把這個物理量先表示出來,在進(jìn)行比較向心力的公式選取要根據(jù)題目提供的已知物理量或所求解的物理量選取應(yīng)用.【母題2】理論上已經(jīng)證明:質(zhì)量分布均勻的球殼對殼內(nèi)物體的萬有引力為零。現(xiàn)假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的實心球體,O為球心,以O(shè)為原點建立坐標(biāo)軸Ox,如圖甲所示。在x軸上各位置的重力加速度用g表示,則下圖中能描述g隨x的變化關(guān)系圖正確的是: ( )A. B. C. D. 【答案】A【名師點睛】抓住在地球表面重力和萬有引力相等,在礦井底部,地球的重力和萬有引力相等,要注意
6、在地球內(nèi)部所謂的地球的質(zhì)量不是整個地球的質(zhì)量而是半徑為r的球體的質(zhì)量【母題3】(多選)2015年12月10日,我國成功將中星1C衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道如圖所示是某衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖,已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,衛(wèi)星遠(yuǎn)地點P距地心O的距離為3R.則: ( )A. 衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點的速度大于3gR3B. 衛(wèi)星經(jīng)過遠(yuǎn)地點時速度最小C. 衛(wèi)星經(jīng)過遠(yuǎn)地點時的加速度大小為D. 衛(wèi)星經(jīng)過遠(yuǎn)地點時加速,衛(wèi)星將不能再次經(jīng)過遠(yuǎn)地點【答案】BC【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵掌握萬有引力提供向心力這一重要理論,并能靈活運用,以及知道變軌的原理,當(dāng)萬有引力小于向心力,做離心運動,當(dāng)
7、萬有引力大于向心力,做近心運動【母題4】衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)入預(yù)定軌道往往需要進(jìn)行多次軌道調(diào)整.如圖所示,某次發(fā)射任務(wù)中先將衛(wèi)星送至近地軌道,然后再控制衛(wèi)星進(jìn)入橢圓軌道圖中O點為地心,A點是近地軌道和橢圓軌道的交點,遠(yuǎn)地點B離地面高度為6R(R為地球半徑)設(shè)衛(wèi)星在近地軌道運動的周期為T,下列對衛(wèi)星在橢圓軌道上運動的分析,其中正確的是: ( )A. 控制衛(wèi)星從圖中低軌道進(jìn)入橢圓軌道需要使衛(wèi)星減速B. 衛(wèi)星通過A點時的速度是通過B點時速度的6倍C. 衛(wèi)星通過A點時的加速度是通過B點時加速度的6倍D. 衛(wèi)星從A點經(jīng)4T的時間剛好能到達(dá)B點【答案】D【解析】控制衛(wèi)星從圖中低軌道進(jìn)入橢圓軌道需要使衛(wèi)星加速,選項A
8、錯誤;根據(jù)開普勒行星運動第二定律可得:vAR=vB(6R+R) ,則衛(wèi)星通過A點時的速度是通過B點時速度的7倍,選項B錯誤;根據(jù)a=GMr2,則aAaB=rB2rA2=(7R)2R2=49 ,則 衛(wèi)星通過A點時的加速度是通過B點時加速度的49倍,選項C錯誤;根據(jù)開普勒第三定律,R3T2=(2R+6R2)3T2 ,解得T=8T ,則 衛(wèi)星從A點經(jīng)4T的時間剛好能到達(dá)B點,選項D正確;故選D.【名師點睛】此題主要是對開普勒行星運動定律的考查;關(guān)鍵要掌握第二和第三定律;注意繞同一個中心天體做圓周或橢圓周運動的衛(wèi)星的是定值.【母題5】2016年11月22日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征三號丙運載火箭
9、成功將天鏈一號04星送入太空,天鏈一號04星是我國的第四顆地球同步衛(wèi)星數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星。設(shè)地球的質(zhì)量為M,自轉(zhuǎn)角速度為,引力常量為G,則: ( )A. 天鏈一號04星的軌道只能是橢圓,不可能是圓B. 月球繞地球運動的角速度比天鏈一號04星繞地球運行的角速度大C. 天鏈一號04星的角速度為,線速度為3GMD. 相同質(zhì)量的同步衛(wèi)星比近地衛(wèi)星機械能小【答案】C【名師點睛】本題要掌握同步衛(wèi)星的知識,同步衛(wèi)星的周期的等于地球的自轉(zhuǎn)周期,角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度?!灸割}6】如圖所示,a為放在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動的物體,b為處于地球表面附近的衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星若a、b、c、d的質(zhì)量相
10、同,地球表面附近的重力加速度為g下列說法正確的是: ( )A. b衛(wèi)星轉(zhuǎn)動的線速度大于7.9km/sB. a、b、c、d的周期大小關(guān)系為TaTbTcFBC. T可能小于TAD. T一定大于【答案】ACD【解析】設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球的質(zhì)量為M,根據(jù)萬有引力提供向心力,得:GMmr2=mv2r 可得:v=GMr可知,衛(wèi)星的軌道半徑越大,線速度越小,故A正確;萬有引力:F=GMmr2 ,由于兩顆人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系未知,所以不能判斷萬有引力的大小故B錯誤;由幾何關(guān)系可知,該時刻兩衛(wèi)星最近,當(dāng)兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)動角度相差2n時,即A比B多轉(zhuǎn)n圈,相距最近,即TTA-TTB=n ,(n=1,2,3,.)即T=nTATBTB-TA 所以T可能小于TA;當(dāng)n=1時,因A轉(zhuǎn)過的圈數(shù)大于1圈,故時間一定大于12TA ,故C D正確故選ACD.【名師點睛】本題關(guān)鍵抓住萬有引力提供向心力,列式求解出線速度、角速度、周期和向心力的表達(dá)式對于周期,也可以直接根據(jù)開普勒第三定律比較.【母題10】已知地球的半徑為 R,地球的自轉(zhuǎn)周期為 T,地球表面的重力加速度為 g,要在地球赤道 上發(fā)射一顆近地的人造地球衛(wèi)星,使其軌道在赤道的正上方,若不計空氣的阻力,那么: ( )A. 向東發(fā)射與向西發(fā)射耗能相同,均為12mgR-12m(2RT)2B. 向東發(fā)射耗能為12m(gR-2RT)2
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