2021屆高考物理三輪沖刺限時訓(xùn)練：行星運動

2021屆物理高考沖刺限時訓(xùn)練行星運動

1.兩行星A和3各有一顆衛(wèi)星。和力衛(wèi)星的圓軌道接近各自的行星表面如

果兩行星質(zhì)量之比h:=2:1,兩行星半徑之比=1:2,則兩個衛(wèi)星周期

之比￡:n為（）

A.l:4B.4:lC.l:2D.2:l

2.登上火星是人類的夢想，“嫦娥之父”歐陽自遠透露：中國計劃于2020

年登陸火星.將地球和火星公轉(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（）

行星半徑/m質(zhì)量/kg軌道半徑/m

地球6.4xlO66.0xlO241.5x10"

火星3.4xlO66.4x10232.3x10"

A.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.火星的第一宇宙速度較大

3.2020年我國發(fā)射的太陽系外探索衛(wèi)星，到達某星系中一星球表面高度為

2000km的圓形軌道上運行，運行周期為150分鐘。已知引力常量

G=6.67xlO"Nm2/kg2,該星球半徑約為1.7xOkm。利用以上數(shù)據(jù)估算該星

球的質(zhì)量約為（）

A.8x10"kgB.7xio16kgc.6xio22kgD.5xl025kg

4.為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P,其軌道半徑約為

地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星。的軌道半徑約為地球半徑的4倍.尸與

。的周期之比約為（）

A.2:lB.4:lC.8:lD.16:l

5.若一均勻球形星體的密度為〃，引力常量為G,則在該星體表面附近沿

圓軌道繞其運動的衛(wèi)星的周期是（）

6.如圖所示，。為地球赤道上的物體；人為沿地球表面附近做勻速圓周運

動的人造衛(wèi)星；。為地球同步衛(wèi)星。關(guān)于反C做勻速圓周運動的說法中

正確的是（）

A.角速度的大小關(guān)系為魅B.向心加速度的大小關(guān)系為4

C.線速度的大小關(guān)系為5=%>%D.周期關(guān)系為〈=7；>1,

7.火星的質(zhì)量和半徑分別約為地球的《和;，地球表面的重力加速度為g,

則火星表面的重力加速度約為（）

A.0.2gB.0.4gC.2.5gD.5g

8.2019年5月，我國第45顆北斗衛(wèi)星發(fā)射成功。已知該衛(wèi)星軌道距地面

的高度約為36000km,是“天宮二號”空間實驗室軌道高度的90倍左右，則

（）

A.該衛(wèi)星的速率比“天宮二號”的大

B.該衛(wèi)星的周期比“天宮二號”的大

C.該衛(wèi)星的角速度比“天宮二號”的大

D.該衛(wèi)星的向心加速度比“天宮二號”的大

9.“軌道康復(fù)者”是“垃圾”衛(wèi)星的救星，被稱為“太空110”,它可在太空中給“垃

圾”衛(wèi)星補充能源,延長衛(wèi)星的使用壽命，假設(shè)“軌道康復(fù)者”的軌道半徑為地

球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一，其運動方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致，軌道平

面與地球赤道平面重合，下列說法正確的是（）

A.“軌道康復(fù)者”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的百倍

B.“軌道康復(fù)者”的速度大于地球的第一宇宙速度

C.站在赤道上的人的角速度大于“軌道康復(fù)者”的角速度

D.“軌道康復(fù)者”可在高軌道上加速，以實現(xiàn)對低軌道上衛(wèi)星的拯救

10.如圖所示是“嫦娥三號”環(huán)月變軌的示意圖。在I圓軌道運行的“嫦

娥三號”通過變軌后繞n圓軌道運行，則下列說法中正確的是（）

A.“嫦娥三號”在I軌道的線速度大于在G軌道的線速度

B.“嫦娥三號”在I軌道的角速度大于在II軌道的角速度

C.“嫦娥三號”在I軌道的運行周期大于在n軌道的運行周期

D.“嫦娥三號”由I軌道通過加速才能變軌到n軌道

11.2020年7月31日，習近平總書記向世界宣布北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系

統(tǒng)正式開通，標志著北斗“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略圓滿完成，北斗邁進全球服

務(wù)新時代。我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由35顆衛(wèi)星組成，包括5

顆地球靜止同步軌道衛(wèi)星和3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星，以及27顆相同高度

的中軌道衛(wèi)星。中軌道衛(wèi)星軌道高度約為玉聿三，同步軌道衛(wèi)星的高度

約為生3出，已知地球半徑為3,這些衛(wèi)星都在圓軌道上運行。關(guān)于

2T

北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，下列說法正確的是（）

A.中軌道衛(wèi)星的運行周期約為處2=（M+m）g（R+”）

B.中軌道衛(wèi)星的發(fā)射速度大于FN-（7??+=（z??+M）—

c.傾斜同步軌道衛(wèi)星的動能與靜止同步軌道衛(wèi)星的動能一定相等

D.靜止同步軌道衛(wèi)星繞地球運行的線速度比月球繞地球運行的線速度大

12.某科學(xué)家估測一個密度約為1.5x10、kg/n?的液態(tài)星球是否存在，他的主要

根據(jù)之一就是它自轉(zhuǎn)的周期，假若它存在，其自轉(zhuǎn)周期的最小值約為（萬

有引力恒量G=6.67xl0"Nn?/kg2)()

AJO4sB.105sC.2xl04sD.3xl04s

13.如圖所示，“神舟八號”飛船與“天宮一號”目標飛行器于北京時間2011年

11月日凌晨實現(xiàn)剛性連接，形成組合體，使中國載人航天首次空間交會對接

試驗獲得成功.若已知地球的自轉(zhuǎn)周期八地球半徑R、地球表面的重力加

速度g、組合體運行的軌道距地面高度為九下列表達式正確的是（）

A.組合體圍繞地球作圓周運動的角速度大小后

B.組合體所在軌道處的重力加速度夕=鳥

R+h

C.組合體的運行周期廠=產(chǎn)寮延

D.組合體的線速度大小一駕辿

14.相距為L的質(zhì)量不等的兩顆星球組成雙星系統(tǒng)，做勻速圓周運動的周

期為T,若要給這個系統(tǒng)發(fā)射一顆人造衛(wèi)星，衛(wèi)星質(zhì)量遠遠小于星球質(zhì)

量，衛(wèi)星也繞雙星軌道圓心做勻速圓周運動。對于這顆人造衛(wèi)星，單純從

牛頓力學(xué)的角度分析，下列說法正確的是（）

A.衛(wèi)星軌道與雙星系統(tǒng)的軌道同平面，軌道半徑一定大于！

B.衛(wèi)星位置一定在兩星球連線或連線的延長線上

C.衛(wèi)星運動周期小于T

D.衛(wèi)星軌道半徑越大，線速度越大

15.如圖所示，地球球心為O,半徑為上表面的重力加速度為g。一宇宙

飛船繞地球無動力飛行且沿橢圓軌道運動，不計阻力，軌道上尸點距地心

最遠，距離為3尺貝女）

A.飛船在P點的加速度一定是:

B.飛船經(jīng)過P點的速度一定是杵

C.飛船經(jīng)過P點的速度小于棒

D.飛船經(jīng)過尸點時、若變軌為半徑為3R的圓周運動，需要制動減速

16.2020年7月22日，中國火星探測工程正式對外發(fā)布“中國首次火星探測

任務(wù)宇宙飛船天問一號著陸平臺和火星車".7月23日,宇宙飛船天問一號探

測器在中國文昌航天發(fā)射基地發(fā)射升空.宇宙飛船天問一號從地球上發(fā)射

到與火星會合，運動軌跡如圖中橢圓所示.飛向火星過程中，只考慮太陽對宇

宙飛船天問一號的弘力.下列說法正確的是（）

A.宇宙飛船天問一號橢圓運動的周期小于地球公轉(zhuǎn)的周期

B.在與火星會合前，宇宙飛船天問一號的加速度小于火星公轉(zhuǎn)的向心加

速度

C.宇宙飛船天問一號在無動力飛行飛向火星的過程中,引力勢能增大，動能

減少，機械能守恒

D.宇宙飛船天問一號在地球上的發(fā)射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速

度之間

17.如圖所示，一宇宙飛船繞地球中心做圓周運動，已知地球半徑為凡軌

道1半徑是2H,現(xiàn)在欲將飛船轉(zhuǎn)移到另一個半徑為4R的圓軌道2上去，

已知地球表面處的重力加速度為g,飛船質(zhì)量為加，萬有引力常數(shù)為G,

(1)地球的質(zhì)量；

(2)飛船在1、2兩個軌道上做圓運動的的環(huán)繞速度之比巧飛=?

(3)理論上，若規(guī)定距地心無窮遠處為引力勢能零勢能點，飛船和地球系統(tǒng)

之間的引力勢能表達式為昂=-%,(其中r為飛船到地心的距離)請根

r

據(jù)理論，計算完成這次軌道轉(zhuǎn)移點火需要的能量.

18.據(jù)報道，一法國攝影師拍到“天宮一號”空間站飛過太陽的瞬間.照片

中，“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見.如圖所示，假設(shè)“天宮一號''正以

熟讀v=7.7km/s繞地球做勻速圓周運動，運動方向與太陽帆板兩端M、N

的連線垂直，M、N間的距離￡=20m,地磁場的磁感應(yīng)強度垂直于丫、MN

所在平面的分量5=1.0xl0-5J,將太陽帆板視為導(dǎo)體.

XXXX

(1)求M、N間感應(yīng)電動勢的大小后

(2)在太陽帆板上將一只“1.5V、0.3W”的小燈泡與例、N相連構(gòu)成閉合

電路，不計太陽帆板和導(dǎo)線的電阻.試判斷小燈泡能否發(fā)光，并說明理

由；

(3)取地球半徑R=6.4xl()3km,地球表面的重力加速度g=9.8m/$2,試估

算“天宮一號”距離地球表面的高度入(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字).

19.我國航天技術(shù)飛速發(fā)展，設(shè)想數(shù)年后宇航員登上了某星球表面.宇航員

手持小球從高度為〃處，沿水平方向以初速度v拋出，測得小球運動的水

平距離為￡.已知該行星的半徑為R,引力常量為G求：

(1)行星表面的重力加速度；

(2)行星的平均密度.

參考答案

1.答案：A

解析：質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞質(zhì)量為M的行星做勻速圓周運動的向心力由行

星對衛(wèi)星的萬有引力提供，即：誓與7,解得衛(wèi)星的周期：

7。層；則兩個衛(wèi)星周期之比為：，招4=用j故A正

確，BCD錯誤。

2.答案：B

解析：由表格數(shù)據(jù)知，火星的公轉(zhuǎn)軌道半徑比地球的大，根據(jù)開普勒第三

定律知，火星的公轉(zhuǎn)周期較大，A錯誤；對于任一行星，設(shè)太陽的質(zhì)量為

M,行星的軌道半徑為r,根據(jù)G第=垓，得加速度叱竿，則知火星做圓

周運動的加速度較小，B正確；在行星表面，有g(shù)理,代入數(shù)據(jù)可知火

星表面的重力加速度較小，C錯誤；設(shè)行星的第一宇宙速度為匕則

G^=嗎,得八楞，代入表格數(shù)據(jù)可知火星的第一宇宙速度較小，D

錯誤.

3.答案：D

解析：由題意知，衛(wèi)星的軌道半徑：r=1.7xlO4km+2000km=1.9xl07m

運行周期為：T=150x60s=9000s

根據(jù)萬有引力提供圓周運動向心力有：空外吊

r2T2

可得星球的質(zhì)量為：M=^-?5xio25kg,故ABC錯誤，D正確。

故選：D。

4.答案:C

解析：地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的向心力，設(shè)地球和衛(wèi)

星的質(zhì)量分別為此相，根據(jù)牛頓第二定律有G等=雙與力，可得衛(wèi)星的周

期為7=、匡二，即衛(wèi)星P與。的周期之比九件=8,選項C正確，A、B、

yGA1*2y^2

D錯誤.

5.答案：A

解析：本題考查萬有引力定律的應(yīng)用.衛(wèi)星繞球形星體表面做勻速圓周運

動，由萬有引力提供向心力可知G誓」"<R,乂〃=p3*,可得T=層.

6.答案：D

解析：地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度，所以牡=%因為

G等=皿療，解得。=解，知力的角速度大于C的角速度。故A錯誤；根

據(jù)〃=r1知，C的向心加速度大于。的向心加速度。故B錯誤；根據(jù)

「曲。的線速度大于。的線速度。故C錯誤；—則的周期相

等，根據(jù)7=、癟，C的周期大于〃的周期。故D正確。

VGM

7.答案：B

解析：G^=mgg烏，故也=以軍0.4,故B正確

R-R-gM地芯

8.答案：B

2

Mmv24n2

，…一,.....vG—r-=m-=mra)=mr-r-=ma

解析：由萬有引力提供向心力何：rr7，

麗T、FT[GMGM

解得:"YT『帚…h(huán)-a=~p~

北斗衛(wèi)星的軌道半徑大于“天宮二號”的軌道半徑，所以:線速度北斗衛(wèi)星的

小;周期北斗衛(wèi)星大;角速度北斗衛(wèi)星小;向心加速度北斗衛(wèi)星的小，故ACD

錯誤B正確;故選:B。

9.答案：A

解析：衛(wèi)星做勻速圓周運動，由公式坐=加止可得丫=、但因為“軌道

rrVr

康復(fù)者”的軌道半徑為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一，所以其速度是

地球同步衛(wèi)星速度的石倍，故A正確；由丫=怦可知半徑越小，速度

越大，故B錯誤；根據(jù)公式曾=〃小「，可得。=、庫，地球赤道的角速度

跟地球同步衛(wèi)星的角速度相同，因此半徑越大，角速度越小，故c錯誤；

在高軌道加速，衛(wèi)星將做離心運動，軌道將變高，不可能實現(xiàn)對低軌道衛(wèi)

星的拯救，故D錯誤。

10.答案：C

解析：“嫦娥三號''在I軌道和II軌道都勻速圓周運動，萬有引力提供向心

力，則有^等=^—=順晶=闞彗產(chǎn)，解得:學(xué)=1^-,殿=1^-,T=3輟，因

潸*a.釬V*Ya"V?

%/電，因此“嫦娥三號''在I軌道的線速度小于在II軌道的線速度，“嫦娥三

號''在I軌道的角速度小于在n軌道的角速度，“嫦娥三號”在I軌道的運行

周期大于在H軌道的運行周期，故A、B錯誤,C正確油高軌道變軌到低軌

道做近心運動，需要萬有引力大于向心力，所以由I軌道通過減速才能變軌

到n軌道，故D錯誤.

11.答案：D

12.答案：A

解析：取表面上的一小部分m,則由要所需要的向心力小于或等于萬有引

力：m*4G等①，又②，由①②解得丁2俱=心，則A正確，

BCD錯誤.

13.答案:D

解析：地球表面的物體受到的重力等于萬有引力，即：G唳Zg,則：

GM=gR2,組合體繞地球做圓周運動，萬有引力提供向心力；

A、由牛頓第二定律得：G哉r,詞,解得：，=瑞高，故A錯誤；

B、由牛頓第二定律得：G懸丘+/解得：3=必%,故B錯

誤；

C、組合體的線速度為：/?。?但是不等于「,，故C錯誤；

D、由牛頓第二定律得：G魯％=皿第酬士知解得：T，=J"+a,故D

正確；

故選：Do

14.答案：D

解析：衛(wèi)星質(zhì)量遠遠小于星球質(zhì)量，不用考慮衛(wèi)星對雙星系統(tǒng)的影響，衛(wèi)

星繞雙星軌道圓心做勻速圓周運動，則衛(wèi)星所受合力一定總指向軌道圓

心，故衛(wèi)星在運動中相對雙星有固定的位置，軌道與雙星軌道共平面％衛(wèi)

星可以在雙星連線上，也可以是三星連線為三角形，選項B錯誤；在雙星

連線上時，衛(wèi)星軌道半徑可以小于?，選項A錯誤；衛(wèi)星運動周期必須與

雙星周期7相同，所受合力大小恒定，選項C錯誤；周期一定，則軌道半

徑越大，線速度越大，選項D正確。

15.答案:C

16.答案：C

解析：如圖所示，宇宙飛船天問一號橢圓軌道半長軸大于地球公轉(zhuǎn)半徑，

由開普勒第三定律可知宇宙飛船天問一號橢圓軌道的周期大于地球公轉(zhuǎn)的

周期，A項錯誤。由孚=.可知，宇宙飛船天間一號位于火星與地球之