2025屆高考物理二輪復(fù)習：專題一 力與運動 第3講 力與曲線運動(B) -專項訓(xùn)練 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習專題一力與運動第3講力與曲線運動(B)-專項訓(xùn)練1.[2024·溫嶺模擬]如圖所示,O為地球的中心,OP垂直于赤道面.a為在赤道面的圓軌道上運行的衛(wèi)星,b為在垂直赤道面的圓軌道上運行的衛(wèi)星,c為平行于赤道面、以P為圓心的圓軌道,已知a衛(wèi)星和b衛(wèi)星的運行軌道半徑均為地球同步衛(wèi)星的一半,下列判斷正確的是 ()A.b衛(wèi)星的運動周期一定大于8小時B.a衛(wèi)星和b衛(wèi)星的機械能一定相同C.c軌道可能成為地球衛(wèi)星的運行軌道D.a衛(wèi)星和b衛(wèi)星所受向心力一定相同2.CSST是我國自己研發(fā)的大型空間天文望遠鏡,它擬以“天宮”空間站為太空母港,平時觀測時遠離空間站并與其共軌獨立飛行,在需要補給或者維修升級時,主動與“天宮”交會對接,?？刻漳父?其原理如圖所示.正常工作時,CSST與空間站在同一軌道上運行,當需要補給時,CSST在P位置變軌至虛線所示的Ⅱ軌道,在Ⅱ軌道運動一圈后,與空間站恰好對接.設(shè)空間站軌道半徑為R,正常運行時,CSST與地球連線和空間站與地球連線的夾角為θ.下列說法正確的是 ()A.正常工作時,空間站位于CSST軌跡后方B.CSST在Ⅰ軌道上P點的加速度大于在Ⅱ軌道上P點的加速度C.CSST所在的Ⅱ軌道的半長軸為32π?θD.在完成補給后,CSST需要減速變軌才能回到正常工作時的位置3.[2024·慈溪模擬]北京時間2023年12月15日21時41分,我國在文昌航天發(fā)射場成功將“遙感四十一號”衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進入同步傾斜軌道,該星是一顆高軌道光學遙感衛(wèi)星.“遙感四十一號”衛(wèi)星與在軌高度約為343km的“神舟十七號”載人飛船(兩者都近似看作繞地球做圓周運動)相比,下列說法正確的是()A.“遙感四十一號”衛(wèi)星的向心加速度更大B.“神舟十七號”載人飛船的動能更大C.“神舟十七號”載人飛船的發(fā)射速度更大D.相等時間內(nèi)“遙感四十一號”衛(wèi)星與地球的連線掃過的面積大于“神舟十七號”飛船與地球的連線掃過的面積4.[2024·紹興模擬]2024年1月17日,搭載“天舟七號”貨運飛船的運載火箭在文昌航天發(fā)射場發(fā)射.次日凌晨,“天舟七號”貨運飛船成功對接空間站“天和”核心艙,如圖所示.對接后,“天舟七號”與空間站組成組合體,運行在離地高度約為400km的圓形軌道上.下列說法正確的是 ()A.組合體的角速度小于地球自轉(zhuǎn)的角速度B.組合體的線速度大于地球同步衛(wèi)星的線速度C.組合體的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度D.“天舟七號”攜帶的一未開封貨物,在發(fā)射前與對接后的重力相等5.[2024·衢州模擬]為了粗略測量月球的直徑,小月同學在滿月的夜晚取來一枚硬幣并放置在合適的位置,使之恰好垂直于視線且剛剛遮住整個月亮,然后測得此時硬幣到眼睛的距離為x,硬幣的直徑為d.若已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T,地表的重力加速度為g,地球半徑為R,則以這種方法測得的月球直徑為 ()A.dxgR2C.xdgR26.[2024·溫州模擬]2024年3月20日,我國“鵲橋二號”衛(wèi)星發(fā)射成功,多次調(diào)整后進入周期為24h的環(huán)月橢圓軌道運行,并與在月球上開展探測任務(wù)的“嫦娥四號”進行通訊測試.已知月球自轉(zhuǎn)周期為27.3天,下列說法正確的是 ()A.月球處于“鵲橋二號”橢圓軌道的中心位置B.“鵲橋二號”在近月點和遠月點的加速度大小相等C.“鵲橋二號”在遠月點的運行速度小于月球第一宇宙速度D.“鵲橋二號”與月心連線和“嫦娥四號”與月心連線在相等時間內(nèi)分別掃過的面積相等7.[2024·舟山模擬]如圖所示為一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射過程的簡化示意圖.衛(wèi)星先進入圓軌道1做勻速圓周運動,再經(jīng)橢圓軌道2,最終進入圓軌道3做勻速圓周運動.軌道2分別與軌道1、軌道3相切于P、Q兩點.下列說法正確的是 ()A.衛(wèi)星在軌道1上運行時,向心力始終不改變B.衛(wèi)星在軌道1上的運行周期大于其在軌道3上的運行周期C.衛(wèi)星在軌道2上從P點運動到Q點的過程中,速度越來越大D.不論在軌道2上運行還是在軌道3上運行,衛(wèi)星在Q點的加速度都相同8.我國某兩種類型的同步衛(wèi)星引起了廣泛關(guān)注.第一種是地球同步靜止軌道衛(wèi)星,位于地球赤道平面的正上方;第二種是傾斜地球同步軌道衛(wèi)星,其運行周期也為24小時,但它的軌道平面與地球赤道平面成一定角度,如圖所示.以下說法中正確的是 ()A.地球同步靜止軌道衛(wèi)星可以在地球赤道上方的任何一點運行B.兩種同步衛(wèi)星的向心加速度大小一定相等C.傾斜地球同步軌道衛(wèi)星在一天內(nèi)可能會多次經(jīng)過地球赤道平面的同一點上方D.傾斜同步軌道衛(wèi)星的機械能與靜止同步軌道衛(wèi)星的機械能一定相等9.[2024·湖北卷]太空碎片會對航天器帶來危害.設(shè)空間站在地球附近沿逆時針方向做勻速圓周運動,如圖中實線所示.為了避開碎片,空間站在P點向圖中箭頭所指徑向方向極短時間噴射氣體,使空間站獲得一定的反沖速度,從而實現(xiàn)變軌.變軌后的軌道如圖中虛線所示,其半長軸大于原軌道半徑.則 ()A.空間站變軌前、后在P點的加速度相同B.空間站變軌后的運動周期比變軌前的小C.空間站變軌后在P點的速度比變軌前的小D.空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的大10.[2024·杭州模擬]2023年7月10日,一顆國際編號為381323號的小行星被命名為“樊錦詩星”,以表彰樊錦詩為中國石窟考古與保護作出了重大貢獻.該小行星由中國科學院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn),國際天文學聯(lián)合會(IAU)批準命名,其繞日運行一周需5.7年.現(xiàn)把“樊錦詩星”及地球繞太陽的運動視為逆時針勻速圓周運動,如圖所示.已知地球到太陽的距離為R0,若“樊錦詩星”與地球繞行軌道共面且繞行方向相同,圖示時刻地球及“樊錦詩星”與太陽連線的夾角為120°,則下列說法正確的是()A.“樊錦詩星”的繞行加速度大于地球的繞行加速度B.“樊錦詩星”到太陽的距離約為332.5RC.從圖示位置起,地球與“樊錦詩星”下次相距最近需要的時間約為57141D.“樊錦詩星”的繞行速度大于地球的繞行速度11.(不定項)[2024·麗水模擬]如圖所示,某航天器圍繞一顆半徑為R的行星做勻速圓周運動,其環(huán)繞周期為T,經(jīng)過軌道上A點時發(fā)出了一束激光,與行星表面相切于B點.若測得激光束AB與軌道半徑AO的夾角為θ,引力常量為G,不考慮行星的自轉(zhuǎn),則下列說法正確的是()A.行星的質(zhì)量為4B.行星的平均密度為3πC.行星表面的重力加速度為4D.行星的第一宇宙速度為2π12.1772年,法籍意大利數(shù)學家拉格朗日在論文《三體問題》中指出:兩個質(zhì)量相差懸殊的天體(如太陽和地球)所在同一平面上有5個特殊點,如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示,人們稱為拉格朗日點.飛行器位于這些點上時,會在太陽與地球共同引力作用下,可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步做圓周運動.若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日L2點,下列說法正確的是 ()A.該衛(wèi)星繞太陽運動的周期大于地球公轉(zhuǎn)的周期B.該衛(wèi)星在L2點處于平衡狀態(tài)C.該衛(wèi)星繞太陽運動的向心加速度大于地球繞太陽運動的向心加速度D.該衛(wèi)星在L2處所受太陽和地球引力的合力比在L1處小參考答案與詳細解析1.A[解析]b衛(wèi)星的運行軌道半徑為地球同步衛(wèi)星的一半,根據(jù)開普勒第三定律可知rb3Tb3=r03T02,解得Tb=62h>8h,A正確;兩衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系未知,無法分析機械能和向心力大小,B、D錯誤2.C[解析]因為在需要對接時,CSST先變軌至Ⅱ軌道,Ⅱ軌道的半長軸小于Ⅰ軌道的半徑,則CSST在Ⅱ軌道上運行的周期更小,角速度更大,因此是CSST在追及空間站,所以正常工作時空間站位于CSST軌跡前方,A錯誤;在Ⅰ軌道上P點時,F萬=maⅠ,在Ⅱ軌道上P點時,F萬=maⅡ,在P點時萬有引力大小和方向均相同,因此aⅠ=aⅡ,B錯誤;設(shè)Ⅱ軌道的半長軸為R',CSST在Ⅱ軌道上運行的周期為T',空間站運行的周期為T,因為CSST在Ⅱ軌道上運動一圈后,與空間站恰好對接,則有T'T=2π?θω2πω,根據(jù)開普勒第三定律有R3T2=R'3T'2,解得Ⅱ軌道的半長軸為R'=32π?θ2π3.D[解析]根據(jù)題意可知,“遙感四十一號”衛(wèi)星的軌道半徑大于“神舟十七號”載人飛船的軌道半徑,由萬有引力提供向心力有GMmr2=man,解得an=GMr2,可知“神舟十七號”載人飛船的向心加速度更大,故A錯誤;由于“遙感四十一號”衛(wèi)星和“神舟十七號”載人飛船的質(zhì)量關(guān)系未知,所以無法判斷誰的動能更大,故B錯誤;衛(wèi)星的軌道越高,則機械能越大,發(fā)射速度越大,所以“遙感四十一號”衛(wèi)星的發(fā)射速度更大,故C錯誤;由萬有引力提供向心力有GMmr2=mv2r,解得v=GMr,衛(wèi)星與中心天體連線掃過的扇形面積S=ωt2π·πr2=12vtr=t4.B[解析]根據(jù)萬有引力提供向心力有GMmr2=m4π2T2r,解得T=2πr3GM,由于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑大于組合體的軌道半徑,所以同步衛(wèi)星的周期大于組合體的周期,而同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)的周期相同,所以組合體的周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期,根據(jù)ω=2πT可知,組合體的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度,故A錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力有GMmr2=mv2r,解得v=GMr,由于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑大于組合體的軌道半徑,所以組合體的線速度大于地球同步衛(wèi)星的線速度,故B正確;根據(jù)萬有引力提供向心力有GMmr2=ma,解得a=GMr2,由于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑大于組合體的軌道半徑,所以組合體的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度,故C錯誤;貨物在發(fā)射前位于地面上,此時重力F1=GMmR2,對接后,重力F2=GMmr5.A[解析]已知月球的公轉(zhuǎn)周期為T,地表的重力加速度為g,地球半徑為R,對地表物體有GMmR2=mg,月球所受的萬有引力提供向心力,有GMm1r2=m14π2T2r,聯(lián)立可得月球公轉(zhuǎn)的軌道半徑為r=gR2T24π213,根據(jù)題意可作出視線剛剛遮住整個月亮的光路如圖所示,則AB=d,OE=x,月球的直徑為d1=CD,而OF為地球到月球的距離6.C[解析]由開普勒第一定律可知,月球處于“鵲橋二號”橢圓軌道的一個焦點上,A錯誤;“鵲橋二號”在近月點時距離月球最近,受到的萬有引力最大,加速度最大,而在遠月點時距離月球最遠,受到的萬有引力最小,加速度最小,故“鵲橋二號”在近月點和遠月點的加速度大小不相等,B錯誤;“鵲橋二號”在遠月點的速度小于圓軌道與遠月點相切的衛(wèi)星的線速度,圓軌道與遠月點相切的衛(wèi)星的線速度又小于第一宇宙速度,故“鵲橋二號”在遠月點的運行速度小于月球第一宇宙速度,C正確;由開普勒第二定律可知,同一顆衛(wèi)星與月球的連線在相同時間掃過的面積相等,但是“鵲橋二號”與“嫦娥四號”是兩顆軌道不同的衛(wèi)星,所以兩者與月球的連線在相同時間內(nèi)分別掃過的面積不相等,D錯誤.7.D[解析]衛(wèi)星在軌道1上運行時做勻速圓周運動,則向心力大小始終不改變,但是方向不斷變化,選項A錯誤;根據(jù)GMmr2=m4π2T2,解得T=2πr3GM,由于軌道1的半徑小于軌道3的半徑,所以衛(wèi)星在軌道1上的運行周期小于其在軌道3上的運行周期,選項B錯誤;衛(wèi)星在軌道2上從P點運動到Q點的過程中,引力做負功,則速度越來越小,選項C錯誤;根據(jù)a=GMr2可知,不論在軌道2上運行還是在軌道38.B[解析]地球同步靜止軌道衛(wèi)星一定在赤道的上方,離地面高度一定,只能在赤道上方一個確定的軌道上,而不是可以在地球赤道上方的任何一點運行,故A錯誤;根據(jù)GMmr2=ma,可得a=GMr2,由于兩種同步衛(wèi)星的軌道半徑相同,所以兩種同步衛(wèi)星的向心加速度大小一定相等,故B正確;傾斜地球同步軌道衛(wèi)星的周期為24h,與地球自轉(zhuǎn)的周期相同,所以傾斜地球同步軌道衛(wèi)星在一天內(nèi)經(jīng)過地球赤道平面的同一點上方兩次,故C錯誤;由于不清楚傾斜同步軌道衛(wèi)星的質(zhì)量與靜止同步軌道衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系,所以無法判斷兩者的機械能關(guān)系,9.A[解析]空間站在P點變軌前、后所受到的萬有引力不變,根據(jù)牛頓第二定律可知F萬=ma加,則空間站變軌前、后在P點的加速度相同,故A正確;空間站的圓軌道運動可以看作特殊的橢圓軌道運動,因為變軌后其軌道半長軸大于原軌道半徑,根據(jù)開普勒第三定律可知a3T2=k,則空間站變軌后的運動周期比變軌前的大,故B錯誤;變軌后在P點獲得方向沿徑向指向地球的反沖速度,與原來做圓周運動的速度合成,合速度大于原來的速度,故C錯誤;由于空間站變軌后在P點的速度比變軌前的大,但變軌后在P點的速度比同一軌道上在近地點的速度小,所以空間站變軌前的速度比變軌后在近地點的小,故10.B[解析]由萬有引力提供向心力有GMmr2=ma,可得a=GMr2,由圖可知“樊錦詩星”的軌道半徑大于地球的軌道半徑,所以“樊錦詩星”的繞行加速度小于地球的繞行加速度,故A錯誤;由萬有引力提供向心力有GMmr2=mv2r,可得v=GMr,由圖可知“樊錦詩星”的軌道半徑大于地球的軌道半徑,所以“樊錦詩星”的繞行速度小于地球的繞行速度,故D錯誤;由開普勒第三定律得r3T2=R03T地2,解得“樊錦詩星”到太陽的距離約為r=35.7212R0≈332.5R0,故B正確;設(shè)從圖示位置起,11.ABC[解析]航天器圍繞行星做勻速圓周運動,由萬有引力提供向心力有GMmr2=m4π2T2r,其中r=Rsinθ,解得M=4π2R3GT2s