新教科版課時(shí)23實(shí)驗(yàn)探究課6探究向心力大小與半徑角速度質(zhì)量的關(guān)系作業(yè)

課時(shí)規(guī)范練23實(shí)驗(yàn)探究課6探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(衛(wèi)星變軌問題)嫦娥五號(hào)成功返回地球,創(chuàng)造了我國到月球取土的偉大歷史。如圖所示,嫦娥五號(hào)取土后,在P處由圓形軌道Ⅰ變軌到橢圓軌道Ⅱ,以便返回地球。下列說法正確的是()A.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ上運(yùn)行時(shí)均超重B.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能相等C.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ上運(yùn)行至P處時(shí)速率相等D.嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ上運(yùn)行至P處時(shí)加速度大小相等答案D解析嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ和Ⅱ上運(yùn)行時(shí)均處于失重狀態(tài),A錯(cuò)誤。嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)經(jīng)加速后進(jìn)入軌道Ⅱ運(yùn)行,故嫦娥五號(hào)在軌道Ⅰ上P處的速率小于在軌道Ⅱ運(yùn)行至P處時(shí)的速率;加速后嫦娥五號(hào)勢(shì)能不變,動(dòng)能增大,則機(jī)械能增大,B、C錯(cuò)誤。根據(jù)Gm月mr2=ma得a=Gm月r2,可知嫦娥五號(hào)在軌道2.(天體的追及相遇問題)(2023云南昭通附中模擬)如圖所示,衛(wèi)星A、B均做順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng),地球半徑為R,衛(wèi)星B距地面的高度為4R,運(yùn)行周期為T。某時(shí)刻兩顆衛(wèi)星相距最近,經(jīng)時(shí)間t兩顆衛(wèi)星再次相距最近。則衛(wèi)星A的軌道半徑為()A.5Rtt+T23C.4Rtt+T23答案A解析設(shè)衛(wèi)星A的運(yùn)行周期為T0,軌道半徑為r,由題意可得2πT0-2πTt=2π,解得T0=TtT+t,由開普勒第三定律得r3.(天體的追及相遇問題)(2023黑龍江大慶模擬)根據(jù)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,火星和地球每隔26個(gè)月將會(huì)分列于太陽的兩側(cè),三個(gè)天體近似連成線,這個(gè)現(xiàn)象稱為火星合日。此時(shí)中國天問一號(hào)火星環(huán)繞器和祝融號(hào)火星車與地球通信信號(hào)將被太陽遮擋,無法通信而進(jìn)入“日凌模式”。如圖所示,假設(shè)太陽不動(dòng),地球軌道與火星軌道共面,根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)及所掌握常識(shí),計(jì)算從如圖所示的火星合日開始到下一次地球與天問一號(hào)能通信這段時(shí)間內(nèi),地球與火星繞太陽轉(zhuǎn)過的角度之比約為()A.215 B.196 C.137答案C解析設(shè)火星和地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的周期分別為T1和T2,則tT2-tT1=1,其中t=26月,T2=12月,解得T1=1567月,根據(jù)θ=2πTt,則從題圖所示的火星合日開始到下一次地球與天問一號(hào)能通信這段時(shí)間內(nèi)4.(衛(wèi)星變軌問題)我國在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng),用長征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功將嫦娥五號(hào)探測(cè)器送入預(yù)定軌道。嫦娥五號(hào)在進(jìn)入環(huán)月圓軌道前要進(jìn)行兩次“剎車”,如圖所示,第一次“剎車”是在P點(diǎn)讓其進(jìn)入大橢圓軌道,第二次是在P點(diǎn)讓其進(jìn)入環(huán)月軌道。下列說法正確的是()A.探測(cè)器在不同軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受萬有引力相同B.探測(cè)器完成第二次“剎車”后,運(yùn)行過程線速度保持不變C.探測(cè)器在環(huán)月軌道上運(yùn)行周期比在大橢圓軌道上運(yùn)行周期大D.探測(cè)器在環(huán)月軌道上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能比在大橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能大答案A解析根據(jù)萬有引力表達(dá)式得F=Gm地mr2,可知探測(cè)器在不同軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受萬有引力相同,A正確;探測(cè)器完成第二次“剎車”后,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)行過程線速度大小保持不變,方向不斷變化,故運(yùn)行速度是變化的,B錯(cuò)誤;因?yàn)樘綔y(cè)器在環(huán)月軌道上運(yùn)行的軌道半徑比在大橢圓軌道上運(yùn)行的軌道半長軸小,根據(jù)開普勒第三定律r3T2=k可知,探測(cè)器在環(huán)月軌道上運(yùn)行周期比在大橢圓軌道上運(yùn)行周期小,C錯(cuò)誤;探測(cè)器從大橢圓軌道進(jìn)入環(huán)月軌道,做近心運(yùn)動(dòng),故需點(diǎn)火減速,5.(衛(wèi)星變軌及追及相遇問題)(2023廣東湛江模擬)北京冬奧會(huì)開幕當(dāng)天,正在執(zhí)行行星際探索任務(wù)的天問一號(hào)探測(cè)器,與五星紅旗、北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)會(huì)徽的同框照片傳回地球,送上了一份“最高”的冬奧禮物。我國天問一號(hào)火星探測(cè)器于2020年7月發(fā)射進(jìn)入地球軌道,然后擇機(jī)進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道,經(jīng)過259天的太空旅行,成功到達(dá)火星。天問一號(hào)發(fā)射軌跡示意圖如圖所示,已知火星的公轉(zhuǎn)周期為1.8年,下列說法正確的是()A.從火星與地球相距最近至下一次相距最近所需時(shí)間約為2.25年B.天問一號(hào)在地球軌道上的發(fā)射速度大于7.9km/s小于11.2km/sC.天問一號(hào)在地球軌道上需要減速才能進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道D.天問一號(hào)選擇在海南文昌發(fā)射場(chǎng)發(fā)射,是為了避免地球自轉(zhuǎn)線速度的影響答案A解析地球公轉(zhuǎn)的周期為1年,火星公轉(zhuǎn)的周期為1.8年,從火星與地球相距最近至下一次相距最近,地球要比火星多轉(zhuǎn)一圈,則有tT1-tT2=1,可得從火星與地球相距最近至下一次相距最近所需時(shí)間約為t=2.25年,A正確;天問一號(hào)最后要繞太陽公轉(zhuǎn),此時(shí)天問一號(hào)已經(jīng)脫離地球的吸引,因而其發(fā)射速度要達(dá)到第二宇宙速度,即大于等于11.2km/s,B錯(cuò)誤;天問一號(hào)在地球軌道上需要加速才能進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道,C錯(cuò)誤;海南文昌發(fā)射場(chǎng)處于我國緯度較低的位置,是地球自轉(zhuǎn)線速度較大的地方,天問一號(hào)在此地隨地球自轉(zhuǎn)的線速度較大素養(yǎng)綜合練6.(多選)(2023江西金溪模擬)我國的天問一號(hào)火星探測(cè)器被火星捕獲后,經(jīng)過多次調(diào)整,進(jìn)入預(yù)設(shè)的環(huán)火圓軌道Ⅰ做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,橢圓軌道Ⅱ、Ⅲ為兩次調(diào)整軌道,點(diǎn)A是兩橢圓軌道的近火點(diǎn),點(diǎn)B、C分別是橢圓軌道Ⅱ、Ⅲ的遠(yuǎn)火點(diǎn),下列說法正確的是()A.天問一號(hào)在軌道Ⅱ上A點(diǎn)的速率大于在軌道Ⅰ上A點(diǎn)的速率B.天問一號(hào)在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期小于在軌道Ⅲ上運(yùn)行的周期C.天問一號(hào)在軌道Ⅰ上經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的加速度大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的加速度D.天問一號(hào)在軌道Ⅱ上由A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)的過程中,萬有引力對(duì)其做正功答案AB解析天問一號(hào)在軌道Ⅱ上的A點(diǎn)減速才能進(jìn)入軌道Ⅰ,所以在軌道Ⅱ上A點(diǎn)的速率大于在軌道Ⅰ上A點(diǎn)的速率,A正確;根據(jù)開普勒第三定律a3T2=k,可知天問一號(hào)在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期小于在軌道Ⅲ上運(yùn)行的周期,B正確;根據(jù)牛頓第二定律可得Gm火mr2=ma,可知天問一號(hào)在不同軌道上的A點(diǎn)的加速度相同,C錯(cuò)誤;天問一號(hào)在軌道Ⅱ上由A點(diǎn)運(yùn)行到B7.(多選)科學(xué)家通過脈沖星計(jì)時(shí)觀測(cè)得知某雙星系統(tǒng)由一顆脈沖星與一顆白矮星組成。如圖所示,假設(shè)在太空中有恒星A、B雙星系統(tǒng)繞O點(diǎn)做逆時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)周期為T1,它們的軌道半徑分別為RA、RB,且RA<RB;C為B的衛(wèi)星,繞B做逆時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng),忽略A、C間引力,周期為T2,且T2<T1。A與B之間的引力遠(yuǎn)大于C與B之間的引力。引力常量為G,則()A.恒星A的質(zhì)量大于恒星B的質(zhì)量B.恒星B的質(zhì)量為4C.若A也有一顆運(yùn)動(dòng)周期為T2的衛(wèi)星,則其軌道半徑一定大于C的軌道半徑D.三星A、B、C相鄰兩次共線的時(shí)間間隔為T答案ABC解析因?yàn)殡p星系統(tǒng)的角速度相同,故對(duì)A、B可得mARAω2=mBRBω2,即mAmB=RBRA,又RA<RB,則恒星A的質(zhì)量大于恒星B的質(zhì)量,A正確;對(duì)恒星A得GmAmB(RA+RB)2=mA4π2RAT12,解得mB=4π2RA(RA+RB)2GT12,B正確;設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m,則GmAmR28.(多選)(2023福建三明模擬)如圖所示,曲線Ⅰ是一顆繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星軌道的示意圖,其半徑為R;曲線Ⅱ是一顆繞地球做橢圓運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星軌道的示意圖,O點(diǎn)為地球球心,AB為橢圓的長軸,兩軌道和地心都在同一平面內(nèi),已知在兩軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星的周期相等,引力常量為G,地球質(zhì)量為m0,下列說法正確的是()A.衛(wèi)星在Ⅱ軌道上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,速率不斷增大B.衛(wèi)星在Ⅰ軌道的速率為v0,衛(wèi)星在Ⅱ軌道A點(diǎn)的速率為vA,則v0>vAC.若lOA=0.5R,則衛(wèi)星在A點(diǎn)的速率vA>2D.衛(wèi)星在Ⅰ軌道上的加速度大小為a0,衛(wèi)星在Ⅱ軌道上B點(diǎn)的加速度大小為aB,則有a0>aB答案CD解析衛(wèi)星在Ⅱ軌道上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,萬有引力做負(fù)功,動(dòng)能不斷減小,速率不斷減小,A錯(cuò)誤;衛(wèi)星在半徑為r的圓形軌道上線速度為v,則Gm0mr2=mv2r,得v=