全優(yōu)課堂·物理·必修第二冊(cè)(粵教版) 課后提升訓(xùn)練 試題及答案 第3章　提升課3

第三章提升課三基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練考點(diǎn)1地球同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較1．(多選)關(guān)于近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星、赤道上的物體，下列說法正確的是()A．都是萬有引力等于向心力B．赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星的周期、線速度大小、角速度都相等C．赤道上的物體和近地衛(wèi)星的線速度大小、周期均不同D．地球同步衛(wèi)星的周期大于近地衛(wèi)星的周期【答案】CD【解析】赤道上的物體是由萬有引力的一個(gè)分力提供向心力，A錯(cuò)誤；赤道上的物體和地球同步衛(wèi)星有相同周期和角速度，但線速度大小不相等，B錯(cuò)誤；地球同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星有相同的中心天體，根據(jù)eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)＝meq\f(4π2,T2)r，得v＝eq\r(\f(GM,r))，T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由于r同>r近，故v同<v近，T同>T近，D正確；赤道上的物體、近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星三者間的周期關(guān)系為T赤＝T同>T近，根據(jù)v＝ωr可知v赤<v同，則線速度大小關(guān)系為v赤<v同<v近，C正確．2．2024年1月18日，貨運(yùn)飛船“天舟七號(hào)”攜帶約5600kg的物資進(jìn)入距離地面約400km(小于地球同步衛(wèi)星與地面的距離)的軌道，順利對(duì)接中國(guó)空間站后近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．對(duì)接后，這批物資()A．質(zhì)量比靜止在地面上時(shí)小B．所受合力比靜止在地面上時(shí)小C．所受地球引力比靜止在地面上時(shí)大D．做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小比地球自轉(zhuǎn)角速度大【答案】D【解析】由于物資的質(zhì)量不隨位置而改變，A錯(cuò)誤；地球上物資與同步衛(wèi)星角速度相同，由a向＝ω2r可得a地<a同．對(duì)同步衛(wèi)星和空間站進(jìn)行比較，根據(jù)a＝eq\f(GM,r2)，可得a空>a同，所以a空>a同>a地，由于F合＝ma，故物資在空間站所受合力大于在地面上所受合力，B錯(cuò)誤；根據(jù)F引＝eq\f(GMm,r2)，且空間站r較大，可得F引較小，C錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(GMm,r2)＝mω2r，解得ω＝eq\r(\f(GM,r3))，由于r空<r同，故ω空>ω同，可得ω空>ω地，D正確．3．如圖所示，a為在地球赤道表面隨地球一起自轉(zhuǎn)的物體，b為繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的近地衛(wèi)星，軌道半徑可近似為地球半徑．假設(shè)a與b質(zhì)量相同，地球可看作質(zhì)量分布均勻的球體，則物體a和衛(wèi)星b()A．角速度近似相等B．線速度大小近似相等C．向心加速度大小近似相等D．所受地球引力大小近似相等【答案】D【解析】由eq\f(GMm,r2)＝meq\f(v2,r)，可得v＝eq\r(\f(GM,r))，衛(wèi)星b的軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑，則衛(wèi)星b的線速度大小大于同步衛(wèi)星的線速度大小；同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，半徑大于地球半徑，同步衛(wèi)星線速度大小大于a的線速度大小，則衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，B錯(cuò)誤；衛(wèi)星b線速度大小大于a的線速度大小，半徑近似相等，由ω＝eq\f(v,r)，可知衛(wèi)星b的角速度大于a的角速度，由a＝eq\f(v2,r)可知衛(wèi)星b的向心加速度大小大于a的向心加速度大小，A、C錯(cuò)誤；a與衛(wèi)星b質(zhì)量相同，半徑近似相等，由F＝eq\f(GMm,r2)可知，a與b所受地球引力大小近似相等，D正確．考點(diǎn)2衛(wèi)星的變軌與航天器的對(duì)接4．(2024年江西測(cè)試)“天問一號(hào)”是我國(guó)首次自主研制發(fā)射的火星探測(cè)器．如圖所示，探測(cè)器從地球擇機(jī)發(fā)射，經(jīng)橢圓軌道向火星轉(zhuǎn)移．探測(cè)器在橢圓軌道的近地點(diǎn)P和遠(yuǎn)地點(diǎn)Q的速度大小分別為v1、v2，質(zhì)量為m的探測(cè)器從P運(yùn)動(dòng)到Q的時(shí)間為t.忽略其他天體的影響，下列說法正確的是()A．v1>v2，t與m有關(guān) B．v1>v2，t與m無關(guān)C．v1<v2，t與m有關(guān) D．v1<v2，t與m無關(guān)【答案】B【解析】由開普勒第二定律可知，近地點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)地點(diǎn)的速率，所以v1>v2.設(shè)半長(zhǎng)軸為a，由萬有引力提供向心力知Geq\f(Mm,a2)＝maeq\f(4π2,T2)，可得探測(cè)器繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為T＝2πeq\r(\f(a3,GM))，與探測(cè)器質(zhì)量m無關(guān)，所以探測(cè)器從P運(yùn)動(dòng)到Q的時(shí)間為t＝eq\f(T,2)，與探測(cè)器的質(zhì)量m無關(guān)．5．(多選)(2024年鶴山段考)我國(guó)“北斗”系統(tǒng)已經(jīng)全球組網(wǎng)．人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星從圓軌道Ⅰ的A點(diǎn)先變軌到橢圓軌道Ⅱ，然后在B點(diǎn)變軌進(jìn)入地球同步軌道Ⅲ，則()A．若衛(wèi)星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軌道上運(yùn)行的周期分別為T1、T2、T3，則T1<T2<T3B．衛(wèi)星在軌道Ⅱ上過A點(diǎn)的速率比衛(wèi)星在軌道Ⅱ上過B點(diǎn)的速率小C．衛(wèi)星在B點(diǎn)通過減速實(shí)現(xiàn)由軌道Ⅱ進(jìn)入軌道ⅢD．該衛(wèi)星在經(jīng)過軌道Ⅱ上的B點(diǎn)和經(jīng)過同步軌道Ⅲ上的B點(diǎn)時(shí)加速度相同【答案】AD【解析】若衛(wèi)星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軌道上運(yùn)行的周期分別為T1、T2、T3，根據(jù)開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，因衛(wèi)星在軌道Ⅲ的運(yùn)動(dòng)半徑大于軌道Ⅱ的半長(zhǎng)軸，大于軌道Ⅰ的半徑，即rⅠ<rⅡ<rⅢ，可知T1<T2<T3，A正確；根據(jù)開普勒第二定律可知，該衛(wèi)星在軌道Ⅱ上過A點(diǎn)的速率比衛(wèi)星在軌道Ⅱ上過B點(diǎn)的速率大，B錯(cuò)誤；該衛(wèi)星在B點(diǎn)通過加速做離心運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)由軌道Ⅱ進(jìn)入軌道Ⅲ，C錯(cuò)誤；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma，該衛(wèi)星在經(jīng)過軌道Ⅱ上的B點(diǎn)和經(jīng)過同步軌道Ⅲ上的B點(diǎn)時(shí)加速度相同，D正確．6．(多選)(2024年佛山七校聯(lián)考)2024年10月30日，我國(guó)發(fā)射的“神舟十九號(hào)”載人飛船與已在軌的空間站組合體完成自主快速交會(huì)對(duì)接，它們?cè)诘厍蛏峡盏膶?duì)接過程如圖所示，則下列說法正確的是()A．“神舟十九號(hào)”的發(fā)射速度應(yīng)大于第一宇宙速度B．“神舟十九號(hào)”進(jìn)入Ⅱ軌道后周期變長(zhǎng)C．M衛(wèi)星若要與空間站對(duì)接，可以在Ⅲ軌道上點(diǎn)火加速追上空間站D．“神舟十九號(hào)”在Ⅱ軌道上c位置點(diǎn)火加速進(jìn)入Ⅲ軌道，此時(shí)在Ⅲ軌道上的c位置的加速度大于Ⅱ軌道上的c位置的加速度【答案】AB【解析】第一宇宙速度是發(fā)射地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，發(fā)射“神舟十九號(hào)”的速度大于第一宇宙速度，A正確；由開普勒第三定律知，“神舟十九號(hào)”進(jìn)入Ⅱ軌道后周期變長(zhǎng)，B正確；“M衛(wèi)星”若要與空間站對(duì)接，“M衛(wèi)星”應(yīng)該由低軌道與高軌道的空間站對(duì)接，對(duì)接開始時(shí)需要點(diǎn)火加速，脫離原有軌道，此后做離心運(yùn)動(dòng)與空間站實(shí)現(xiàn)對(duì)接，若在同一軌道，“M衛(wèi)星”點(diǎn)火加速軌道會(huì)變得更高，C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律有Geq\f(Mm,R2)＝ma，可得a＝Geq\f(M,R2)，Ⅲ軌道上的c點(diǎn)的加速度等于Ⅱ軌道上的c點(diǎn)的加速度，D錯(cuò)誤．考點(diǎn)3雙星或多星問題7．據(jù)報(bào)道，科學(xué)家觀察到離地球約35億光年的OJ287星系中出現(xiàn)了雙黑洞“共舞”現(xiàn)象．較大黑洞體積是太陽的180億倍，較小黑洞體積是太陽的1.5億倍．若雙黑洞的質(zhì)量分別為M1和M2，它們以兩者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說法正確的是()A．雙黑洞的角速度之比ω1∶ω2＝M2∶M1B．雙黑洞的線速度大小之比v1∶v2＝M1∶M2C．雙黑洞的軌道半徑之比r1∶r2＝M2∶M1D．雙黑洞的向心加速度大小之比a1∶a2＝M1∶M2【答案】C【解析】雙黑洞角速度相等，A錯(cuò)誤；設(shè)雙黑洞距離為L(zhǎng)，雙黑洞的軌道半徑分別為r1、r2，則有Geq\f(M1M2,L2)＝M1r1ω2，Geq\f(M1M2,L2)＝M2r2ω2，可得eq\f(r1,r2)＝eq\f(M2,M1)，C正確；由線速度與角速度的關(guān)系v＝ωr，可知eq\f(v1,v2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(M2,M1)，B錯(cuò)誤；由a＝ω2r，可知eq\f(a1,a2)＝eq\f(r1,r2)＝eq\f(M2,M1)，D錯(cuò)誤．8．(2024年廣州廣雅中學(xué)期中)宇宙中的“雙星系統(tǒng)”是由兩顆相距較近的恒星組成，每個(gè)恒星的線度遠(yuǎn)小于兩顆星體之間的距離，且一般遠(yuǎn)離其他天體．如圖所示，兩顆恒星組成的雙星系統(tǒng)，在相互的萬有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)測(cè)得兩顆恒星之間的距離為L(zhǎng)，質(zhì)量之比為m1∶m2＝3∶2.則m1、m2做圓周運(yùn)動(dòng)的()A．線速度之比為3∶2 B．角速度之比為3∶2C．向心力之比為2∶3 D．半徑之比為2∶3【答案】D【解析】雙星系統(tǒng)靠相互間的萬有引力提供向心力，角速度大小相等，向心力大小相等，則m1ω2r1＝m2ω2r2，所以r1∶r2＝m2∶m1＝2∶3.根據(jù)v＝rω可知v1∶v2＝2∶3，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．綜合提升練9．(2024年佛山期中)如圖所示，a是在赤道平面上相對(duì)地球靜止的物體，隨地球一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．b是在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，軌道半徑約等于地球半徑．c是地球同步衛(wèi)星，已知地球表面兩極處的重力加速度為g，下列關(guān)于a、b、c的說法正確的是()A．b做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度等于gB．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度最大的是cC．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率最大的是aD．a(chǎn)、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期最小的是a【答案】A【解析】對(duì)b根據(jù)Geq\f(Mm,R2)＝mg＝ma，可知b做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度等于g，A正確；根據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma，衛(wèi)星c的軌道半徑比b大，則做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度小于b；對(duì)a、c因角速度相等，根據(jù)a＝ω2r可知，c的向心加速度大于a，則a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度最大的是b，B錯(cuò)誤；對(duì)a、c因角速度相等，根據(jù)v＝ωr可知，c的速度大于a，根據(jù)v＝eq\r(\f(GM,r))可知b的速度大于c，可知a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率最大的是b，C錯(cuò)誤；對(duì)a、c因角速度相等，周期相等，對(duì)b、c根據(jù)T＝2πeq\r(\f(r3,GM))可知c的周期大于b，可知a、b、c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期最小的是b，D錯(cuò)誤．10．(2024年廣安檢測(cè))如圖，甲、乙、丙是地球赤道平面內(nèi)繞地心運(yùn)動(dòng)的三顆人造衛(wèi)星．甲、丙的軌道為圓，乙的軌道為橢圓．則三顆衛(wèi)星()A．在軌道上運(yùn)行的周期關(guān)系是T甲>T乙>T丙B．在軌道上1、2、3位置的加速度大小關(guān)系是a1>a2>a3C．在軌道上1、2、3位置的速率關(guān)系一定是v1>v2>v3D．在軌道上1、2、3位置所受的萬有引力大小關(guān)系一定是F1>F2>F3【答案】B【解析】根據(jù)開普勒第三定律可得eq\f(r3,T2)＝k，衛(wèi)星在1、2、3軌道運(yùn)行時(shí)軌道半徑或者半長(zhǎng)軸增大，所以周期增大，即T甲<T乙<T丙，A