《（江蘇專用）2020高考物理一輪復習 第4章 曲線運動 萬有引力與航天 能力課時6 天體運動中的四大難點（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專用）2020高考物理一輪復習 第4章 曲線運動 萬有引力與航天 能力課時6 天體運動中的四大難點（含解析）（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、能力課時6　天體運動中的“四大難點” 一、單項選擇題 1．一人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，假如該衛(wèi)星變軌后做勻速圓周運動，動能減小為原來的，不考慮衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則變軌前后衛(wèi)星的(　　) A．向心加速度大小之比為4∶1 B．角速度大小之比為2∶1 C．周期之比為1∶8 D．軌道半徑之比為1∶2 解析　由＝m可得v＝，衛(wèi)星動能減小為原來的，速度減小為原來的，則軌道半徑增加到原來的4倍，故D錯誤；由an＝可知向心加速度減小為原來的，故A錯誤；由ω＝可知，角速度減小為原來的，故B錯誤；由周期與角速度成反比可知，周期增大到原來的8倍，故C正確。 答案　C 2.(2020·湖南師

2、范大學附屬中學月考)北斗導航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導航、定位等功能。如圖1所示，北斗導航系統(tǒng)中的兩顆工作衛(wèi)星均繞地心做勻速圓周運動，且軌道半徑均為r，某時刻工作衛(wèi)星1、2分別位于軌道上的A、B兩個位置，若兩衛(wèi)星均沿順時針方向運行，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作用力，下列判斷正確的是(　　) 圖1 A．這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，均為 B．衛(wèi)星1由A位置運動到B位置所需的時間是 C．衛(wèi)星1由A位置運動到B位置的過程中萬有引力做正功 D．衛(wèi)星1向后噴氣就一定能夠追上衛(wèi)星2 解析　根據(jù)F合＝ma，對衛(wèi)星有G＝ma，可得a＝，取地面一物體由G＝m

3、′g，聯(lián)立解得a＝，故A錯誤；根據(jù)G＝mr，得T＝，又t＝T，聯(lián)立可解得t＝，故B正確；衛(wèi)星1由位置A運動到位置B的過程中，由于萬有引力方向始終與速度方向垂直，故萬有引力不做功，C錯誤；若衛(wèi)星1向后噴氣，則其速度會增大，衛(wèi)星1將做離心運動，所以衛(wèi)星1不可能追上衛(wèi)星2，D錯誤。 答案　B 3. (2020·安徽滁州中學期末)太空行走又稱為出艙活動。狹義的太空行走即指航天員離開載人航天器乘員艙，只身進入太空的出艙活動。假設(shè)某宇航員出艙離開飛船后身上的速度計顯示其對地心的速度為v，該航天員從離開艙門到結(jié)束太空行走所用時間為t，已知地球的半徑為R，地球表面的重力加速度為g，則(　　) 圖2

4、 A．航天員在太空行走時可模仿游泳向后劃著前進 B．該航天員在太空“走”的路程估計只有幾米 C．該航天員離地高度為－R D．該航天員的加速度為 解析　由于太空沒有空氣，因此航天員在太空中行走時，無法模仿游泳向后劃著前進，選項A錯誤；航天員在太空行走的路程是以速度v運動的路程，即為vt，選項B錯誤；由G＝mg和G＝m，得h＝－R，選項C正確；再由＝得a＝，選項D錯誤。 答案　C 4．假設(shè)將來人類登上了火星，航天員考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷了如圖3所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的說法，下列正確的是(　　) 圖3 A．飛船在軌道Ⅰ上運動到P點的速度大于在軌

5、道Ⅱ上運動到P點的速度 B．飛船繞火星在軌道Ⅰ上運動的周期跟飛船返回地面的過程中繞地球以與軌道Ⅰ同樣的軌道半徑運動的周期相同 C．飛船在軌道Ⅲ上運動到P點時的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運動到P點時的加速度 D．飛船在軌道Ⅱ上運動時，經(jīng)過P點時的速度大于經(jīng)過Q點時的速度 解析　飛船在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點時，要點火加速，使其速度增大做離心運動，從而轉(zhuǎn)移到軌道Ⅱ上，所以飛船在軌道Ⅰ上運動到P點的速度小于在軌道Ⅱ上運動到P點的速度，A錯誤；根據(jù)G＝mr()2，得周期公式T＝2π，雖然r相等，但是由于地球和火星的質(zhì)量不等，所以周期T不相等，故B錯誤；飛船在軌道Ⅲ上運動到P點時與飛船在軌道Ⅱ上運動到P點

6、時受到的萬有引力大小相等，加速度相等，故C錯誤；飛船在軌道Ⅱ上從P點運動到Q點時，飛船做離心運動，P點速度大于Q點的速度，故D正確。 答案　D 5．(2020·河北石家莊質(zhì)檢)太陽系中某行星A運行的軌道半徑為R，周期為T，但科學家在觀測中發(fā)現(xiàn)，其實際運行的軌道與圓軌道存在一些偏離，且每隔時間t發(fā)生一次最大的偏離。天文學家認為形成這種現(xiàn)象的原因可能是A外側(cè)還存在著一顆未知星B，它對A的萬有引力引起A行星軌道的偏離，假設(shè)其運行軌道與A在同一平面內(nèi)，且與A的繞行方向相同，由此可推測未知行星B繞太陽運行的圓軌道半徑為(　　) A．R B.R C．R D．R 解析　在太陽系中行星A每隔時間

7、t實際運行的軌道發(fā)生一次最大偏離，說明A、B此時相距最近，此過程類似于鐘表中時、分兩針從重合到再次重合，已知A的軌道半徑小于B的軌道半徑，則有ωAt－ωBt＝2π，即t－t＝2π，得T′＝T，利用開普勒第三定律有＝，解得R′＝R，所以只能A項正確。 答案　A 二、多項選擇題 6.如圖4所示，飛船從軌道1變軌至軌道2。若飛船在兩軌道上都做勻速圓周運動，不考慮質(zhì)量變化，相對于在軌道1上，飛船在軌道2上的(　　) 圖4 A．動能大 　　B．向心加速度大 C．運動周期長 　　D．角速度小 解析　根據(jù)＝m＝ma＝mr＝mω2r知，Ek＝mv2＝，半徑越大，動能越小，選項A錯誤；飛船

8、在軌道2上向心加速度、線速度、角速度均較小，運行周期長。故選項B錯誤，選項C、D正確。 答案　CD 7. (2020·江西上饒一模)在早期的反衛(wèi)星試驗中，攻擊攔截方式之一是快速上升式攻擊，即“攔截器”被送入與“目標衛(wèi)星”軌道平面相同而高度較低的追趕軌道，然后通過機動飛行快速上升接近目標將“目標衛(wèi)星”摧毀。圖5為追趕過程軌道示意圖。下列敘述正確的是(　　) 圖5 A．圖中A是“目標衛(wèi)星”，B是“攔截器” B．“攔截器”和“目標衛(wèi)星”的繞行方向為圖中的順時針方向 C．“攔截器”在上升的過程中重力勢能會增大 D．“攔截器”的加速度比“目標衛(wèi)星”的加速度小 解析　攔截衛(wèi)星的高度要比

9、目標衛(wèi)星的高度低，所以A是“攔截器”，B是“目標衛(wèi)星”，A錯誤；由于“攔截器”軌道低，速度大，應(yīng)落后于“目標衛(wèi)星”，繞行方向應(yīng)為圖中的順時針方向，B正確；“攔截器”在上升過程中要克服重力做功，所以重力勢能增大，C正確；根據(jù)公式a＝可知“攔截器”的加速度比“目標衛(wèi)星”的加速度大，D錯誤。 答案　BC 8.北京時間2020年7月24日，美國宇航局宣布，可能發(fā)現(xiàn)了“另一個地球”——開普勒－452b。將開普勒－452b簡化成如圖6所示的模型：MN為該星球的自轉(zhuǎn)軸，A、B是該星球表面的兩點，它們與地心O的連線OA、OB與MN的夾角分別為α＝30°，β＝60°；在A、B兩點處放置質(zhì)量分別為mA、mB的

10、物體。設(shè)該星球的自轉(zhuǎn)周期為T，半徑為R，引力常量為G。則下列說法正確的是(　　) 圖6 A．該星球的第一宇宙速度為 B．若不考慮該星球自轉(zhuǎn)，在A點用彈簧秤稱量質(zhì)量為mA的物體，平衡時示數(shù)為F，則星球的質(zhì)量為 C．放在A、B兩點處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力大小的比值為 D．放在A、B兩點處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力大小的比值為 解析　該星球的第一宇宙速度v＝，而是星球自轉(zhuǎn)的最大線速度，所以A錯誤；若不考慮該星球自轉(zhuǎn)，A點處的重力加速度g＝，由G＝mg得M＝，B正確；放在A、B兩處的物體隨星球自轉(zhuǎn)的向心力大小分別為FA＝mAω2rA＝mAω2Rsin α，F(xiàn)B＝mBω2rB＝mBω2R

11、sin β，＝＝，C正確，D錯誤。 答案　BC 9．(2020·蘇北四市聯(lián)考)2020年5月10日，天文愛好者迎來了“土星沖日”的美麗天象?！巴列菦_日”是指土星和太陽正好分處地球的兩側(cè)，三者幾乎成一條直線。該天象每378天發(fā)生一次，土星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，公轉(zhuǎn)軌跡都近似為圓，地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期和半徑以及引力常量均已知，根據(jù)以上信息可求出(　　) 圖7 A．土星質(zhì)量 B．地球質(zhì)量 C．土星公轉(zhuǎn)周期 D．土星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)速度之比 解析　行星受到的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列方程后，行星的質(zhì)量會約去，故無法求解行星的質(zhì)量，選項A、B錯誤；“土星沖日”天象每3

12、78天發(fā)生一次，即每經(jīng)過378天地球比土星多轉(zhuǎn)動一圈，根據(jù)(－)t＝2π可以求解土星公轉(zhuǎn)周期，選項C正確；知道土星和地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期之比，根據(jù)開普勒第三定律，可以求解公轉(zhuǎn)半徑之比，根據(jù)v＝可以進一步求解土星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)速度之比，選項D正確。 答案　CD 10.如圖8所示，A是靜止在赤道上的物體，B、C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星。B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上，C是地球同步衛(wèi)星。則以下判斷正確的是(　　) 圖8 A．衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度 B．A、B的線速度大小關(guān)系為vA＞vB C．周期大小關(guān)系為TA＝TC＞TB D．若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道，需要

13、先加速 解析　第一宇宙速度為近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，為最大環(huán)繞速度，所以B的速度小于第一宇宙速度，故A錯誤；A、C相比較，角速度相等，由v＝ωr，可知vA＜vC，根據(jù)衛(wèi)星的線速度公式v＝得vC＜vB，則vA＜vC＜vB，故B錯誤；衛(wèi)星C為同步地球衛(wèi)星，所以TA＝TC，再根據(jù)v＝，T＝得：衛(wèi)星的周期T＝2π，可知TC＞TB，所以TA＝TC＞TB，故C正確；衛(wèi)星要想從低軌道到達高軌道，需要加速做離心運動，故D正確。 答案　CD 11. (2020·黑龍江綏化三校聯(lián)考)發(fā)射地球同步衛(wèi)星要經(jīng)過三個階段：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后使其沿橢圓軌道2運行，最后將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于

14、Q點，軌道2、3相切于P點，如圖9所示。當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，其中說法正確的是(　　) 圖9 A．衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度等于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度 B．衛(wèi)星在軌道3上的動能小于它在軌道1上的動能 C．衛(wèi)星在軌道3上的引力勢能小于它在軌道1上的引力勢能 D．衛(wèi)星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能 解析　地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力為G，由G＝ma，可得衛(wèi)星在Q點的加速度a＝，故選項A正確；軌道1、3均為圓軌道，由G＝m，可得v2＝，由于軌道3的半徑大于軌道1的半徑，故衛(wèi)星在軌道3上的動能小于在軌道1上的動能，故選項B正確；從軌道1到軌道3，地球與衛(wèi)星間的引力做負功，引力勢能將增加，選項C錯誤；由軌道1到軌道3經(jīng)過兩次加速，外力做正功，所以衛(wèi)星在軌道3上的機械能大于它在軌道1上的機械能，故選項D正確。 答案　ABD