高中一輪復(fù)習(xí)物理課時(shí)檢測（二十三）天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星（重點(diǎn)突破課）

課時(shí)檢測(二十三)天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星(重點(diǎn)突破課)一、單項(xiàng)選擇題1．(2018·蚌埠模擬)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的區(qū)域性三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)(CNSS)，建成后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和30顆一般軌道衛(wèi)星。對于其中的5顆同步衛(wèi)星，下列說法中正確的是()A．它們運(yùn)行的線速度一定不小于7.9km/sB．地球?qū)λ鼈兊奈σ欢ㄏ嗤珻．一定位于赤道上空同一軌道上D．它們運(yùn)行的加速度一定相同解析：選C7.9km/s是地球近地衛(wèi)星最大的環(huán)繞速度，同步衛(wèi)星運(yùn)行的線速度一定小于7.9km/s，A錯(cuò)誤；地球?qū)?顆同步衛(wèi)星吸引力的方向一定不同，B錯(cuò)誤；5顆同步衛(wèi)星一定位于赤道上空同一軌道上，它們運(yùn)行的加速度大小一定相等，方向不同，C正確，D錯(cuò)誤。2．人類首次發(fā)現(xiàn)的引力波來源于距地球之外13億光年的兩個(gè)黑洞(質(zhì)量分別為26個(gè)和39個(gè)太陽質(zhì)量)互相繞轉(zhuǎn)最后合并的過程。合并前兩個(gè)黑洞互相繞轉(zhuǎn)形成一個(gè)雙星系統(tǒng)，關(guān)于此雙星系統(tǒng)，下列說法正確的是()A．兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)的角速度相等B．兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)的線速度相等C．兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)的向心加速度相等D．質(zhì)量大的黑洞旋轉(zhuǎn)半徑大解析：選A對于互相繞轉(zhuǎn)形成雙星系統(tǒng)的兩個(gè)黑洞，其角速度ω相等，周期相等，選項(xiàng)A正確；由于兩個(gè)黑洞的質(zhì)量不等，兩個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)的半徑不等，質(zhì)量較小的黑洞旋轉(zhuǎn)半徑較大，質(zhì)量較大的黑洞旋轉(zhuǎn)半徑較小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由v＝ωr可知，兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)的線速度不等，質(zhì)量小的黑洞線速度較大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)時(shí)其向心力由兩個(gè)黑洞之間的萬有引力提供，向心力相等，而由于兩個(gè)黑洞的質(zhì)量不等，由牛頓第二定律可知，兩個(gè)黑洞繞轉(zhuǎn)的向心加速度不等，質(zhì)量較小的黑洞向心加速度較大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3．(2018·莆田質(zhì)檢)美國宇航局宣布，他們發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類似地球的、適宜居住的行星——“開普勒-22b”，其直徑約為地球的2.4倍。至今其確切質(zhì)量和表面成分仍不清楚，假設(shè)該行星的密度和地球相當(dāng)，根據(jù)以上信息，可估算出該行星的第一宇宙速度約為()A．3.3×103m/s B．7.9×103m/sC．1.2×104m/s D．1.9×104m/s解析：選D由該行星的密度和地球相當(dāng)及ρ＝eq\f(M,\f(4,3)πR3)，可得eq\f(M1,R13)＝eq\f(M2,R23)，地球第一宇宙速度v1＝eq\r(\f(GM1,R1))≈7.9km/s，該行星的第一宇宙速度v2＝eq\r(\f(GM2,R2))，聯(lián)立解得v2＝2.4v1≈1.9×104m/s，D正確。4．(2018·揚(yáng)州月考)據(jù)報(bào)道，一個(gè)國際研究小組借助于智利的天文望遠(yuǎn)鏡，觀測到了一組雙星系統(tǒng)，它們繞兩者連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。假設(shè)此雙星系統(tǒng)中體積較小的星體能“吸食”另一顆體積較大星體的表面物質(zhì)，達(dá)到質(zhì)量轉(zhuǎn)移的目的，在演變過程中兩者球心之間的距離保持不變，雙星平均密度可視為相同。則在最初演變的過程中()A．它們做圓周運(yùn)動(dòng)的萬有引力保持不變B．它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不斷變小C．體積較大的星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑變大，線速度變大D．體積較大的星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑變小，線速度變大解析：選C設(shè)體積較小的星體質(zhì)量為m1，軌道半徑為r1，體積較大的星體質(zhì)量為m2，軌道半徑為r2，雙星間的距離為L，轉(zhuǎn)移的質(zhì)量為Δm。則它們之間的萬有引力為F＝Geq\f(m1＋Δmm2－Δm,L2)，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，隨著Δm的增大，F(xiàn)先增大后減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對體積較小的星體：Geq\f(m1＋Δmm2－Δm,L2)＝(m1＋Δm)ω2r1①，對體積較大的星體：Geq\f(m1＋Δmm2－Δm,L2)＝(m2－Δm)ω2r2②，由①②得：ω＝eq\r(\f(Gm1＋m2,L3))，總質(zhì)量m1＋m2不變，兩者距離L不變，則角速度ω不變，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由②得：ω2r2＝eq\f(Gm1＋Δm,L2)，ω、L、m1均不變，Δm增大，則r2增大，即體積較大星體圓周運(yùn)動(dòng)軌跡半徑變大，由v＝ωr2得線速度v也變大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(2018·襄陽模擬)暗物質(zhì)是二十一世紀(jì)物理學(xué)之謎，對該問題的研究可能帶來一場物理學(xué)的革命。為了探測暗物質(zhì)，我國已成功發(fā)射了一顆被命名為“悟空”的暗物質(zhì)探測衛(wèi)星。已知“悟空”在低于同步衛(wèi)星的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t(t小于其運(yùn)動(dòng)周期)，運(yùn)動(dòng)的弧長為s，與地球中心連線掃過的角度為β(弧度)，引力常量為G，則下列說法中正確的是()A．“悟空”的線速度大于第一宇宙速度B．“悟空”的環(huán)繞周期為eq\f(2πt,β)C．“悟空”的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度D．“悟空”的質(zhì)量為eq\f(s3,Gt2β)解析：選B衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，則有：Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知衛(wèi)星的軌道半徑越大，線速度越小，第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，故“悟空”在軌道上運(yùn)行的線速度小于地球的第一宇宙速度，故A錯(cuò)誤；“悟空”的環(huán)繞周期為T＝eq\f(2π,\f(β,t))＝eq\f(2πt,β)，故B正確；由Geq\f(Mm,r2)＝ma得加速度a＝eq\f(GM,r2)，由題意可知“悟空”的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度，故C錯(cuò)誤；“悟空”繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，即：Geq\f(Mm,r2)＝mrω2，ω＝eq\f(β,t)，s＝βr，聯(lián)立解得：地球的質(zhì)量為M＝eq\f(s3,Gt2β)，不能求出“悟空”的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題6．(2017·江蘇高考)“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空。與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對接前，“天舟一號(hào)”在距地面約380km的圓軌道上飛行，則其()A．角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度B．線速度小于第一宇宙速度C．周期小于地球自轉(zhuǎn)周期D．向心加速度小于地面的重力加速度解析：選BCD“天舟一號(hào)”在距地面約380km的圓軌道上飛行時(shí)，由Geq\f(Mm,r2)＝mω2r可知，半徑越小，角速度越大，則其角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，即大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度，因此“天舟一號(hào)”在圓軌道的線速度小于第一宇宙速度，B項(xiàng)正確；由T＝eq\f(2π,ω)可知，“天舟一號(hào)”的周期小于地球自轉(zhuǎn)周期，C項(xiàng)正確；由Geq\f(Mm,R2)＝mg，Geq\f(Mm,R＋h2)＝ma可知，“天舟一號(hào)”的向心加速度a小于地面的重力加速度g，D項(xiàng)正確。7．中國志愿者王躍參與了人類歷史上第一次全過程模擬從地球往返火星的一次實(shí)驗(yàn)“火星-500”活動(dòng)，王躍走出登陸艙，成功踏上模擬火星表面，在火星上首次留下了中國人的足跡。假設(shè)將來人類一艘飛船從火星返回地球時(shí)，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，則下列說法中正確的是()A．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度B．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能大于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能C．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D．飛船繞火星在軌道Ⅰ上的運(yùn)動(dòng)周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以軌道Ⅰ同樣半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同解析：選AC由飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能守恒可知，飛船在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度，A正確；飛船從軌道Ⅰ經(jīng)加速轉(zhuǎn)移到軌道Ⅱ，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)的機(jī)械能，B錯(cuò)誤；飛船在空間同一點(diǎn)所受萬有引力相同，所以飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度，C正確；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r可知，M不同，則T不同，故飛船繞火星在軌道Ⅰ上的運(yùn)動(dòng)周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以軌道Ⅰ同樣半徑運(yùn)動(dòng)的周期不相同，D錯(cuò)誤。8．如圖所示，A是地球的同步衛(wèi)星，B是位于赤道平面內(nèi)的近地衛(wèi)星，C為地面赤道上的物體，已知地球半徑為R，同步衛(wèi)星離地面的高度為h，則()A．A、B加速度的大小之比為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R＋h,R)))2B．A、C加速度的大小之比為1＋eq\f(h,R)C．A、B、C線速度的大小關(guān)系為vA>vB>vCD．要將B轉(zhuǎn)移到A的軌道上運(yùn)行至少需要對B進(jìn)行兩次加速解析：選BD根據(jù)萬有引力提供向心力可知Geq\f(Mm,r2)＝ma，得aA＝Geq\f(M,R＋h2)，aB＝Geq\f(M,R2)，故eq\f(aA,aB)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R,R＋h)))2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題意可知，A、C角速度相同，根據(jù)a＝ω2r得aA＝ω2(R＋h)，aC＝ω2R，故eq\f(aA,aC)＝1＋eq\f(h,R)，選項(xiàng)B正確；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知軌道半徑越大線速度越小，所以vB>vA，又A、C角速度相同，根據(jù)v＝ωr可知vA>vC，故vB>vA>vC，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；要將B轉(zhuǎn)移到A的軌道上，先要對B加速使其轉(zhuǎn)移到橢圓軌道上，再在橢圓軌道對B加速使其轉(zhuǎn)移到A的軌道上，選項(xiàng)D正確。9．宇宙間存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量均為m的星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，三角形邊長為R，忽略其他星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力常量為G，則()A．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為eq\r(\f(Gm,R))B．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為eq\r(\f(3Gm,R3))C．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2πeq\r(\f(R3,3Gm))D．每顆星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度與三星的質(zhì)量無關(guān)解析：選ABC由題圖可知，每顆星做