(京津鲁琼版)2020版高考物理总复习检测:第四章第5节天体运动与人造卫星检测(含解析).pdf
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1、第 - 1 - 页 共 8 页 天体运动与人造卫星天体运动与人造卫星 (建议用时:40 分钟) 【A 级 基础题练熟快】 1(多选)(2019山东临沂调研)猜想一下,如果太阳的质量不断减小,则关于地球绕日 公转的情况,以下说法正确的是( ) A轨道半径不断变大 B轨道半径不断变小 C公转周期不断变大 D公转周期不断变小 解析:选 AC.若太阳的质量不断减小,则太阳对地球的引力逐渐减小,则地球将做离心运 动,则地球绕太阳公转的轨道半径将变大;根据Gmr可知T可知,公转周期 mM r2 42 T2 42r3 GM 不断变大,故选项 A、C 正确 2 (2019安徽芜湖模拟)一宇航员在一星球表面高度
2、为h处以水平速度为v0抛出一物体, 经时间t落到地面,已知该星球半径为R,忽略星球的自转下列说法正确的是( ) A该星球的质量为R 2h Gt2 B该星球的质量为R 2v0 Gt C该星球的第一宇宙速度为 2Rh t D该星球的第一宇宙速度为 v0R t 解析:选 C.小球在星球表面做平抛运动,由hgt2得该星球表面的重力加速度g; 1 2 2h t2 设该星球的质量为M,则由mg得:M,故 A、B 错误;根据Gm,知v, GMm R2 2R2h Gt2 Mm r2 v2 r GM r 求第一宇宙速度时取 rR,得v,故 C 正确,D 错误 G R 2R2h Gt2 2Rh t 3(多选)(2
3、019云南玉溪调研)我国发射的“神舟八号”飞船与先期发射的“天宫一号” 空间站实现了完美对接已知“天宫一号”绕地球做圆轨道运动,轨道半径为r,周期为T, 引力常量为G.假设沿椭圆轨道运动的“神舟八号”环绕地球的运动方向与“天宫一号”相同, 远地点与“天宫一号”的圆轨道相切于某点P,并在这点附近实现对接,如图所示则下列说 法正确的是( ) 第 - 2 - 页 共 8 页 A根据题设条件可以计算出地球对“天宫一号”的引力大小 B根据题中条件可以计算出地球的质量 C要实现在远地点P处对接, “神舟八号”需在靠近P处之前点火减速 D “神舟八号”的运行周期比“天宫一号”的小 解析:选 BD.根据Gmr
4、知,地球的质量M,由于“天宫一号”的质量未 Mm r2( 2 T) 2 42r3 GT2 知, 无法求出地球对 “天宫一号” 的引力大小, 故 A 错误, B 正确 ; 要实现在远地点P处对接,“神 舟八号”在靠近P处之前应该点火加速,使得万有引力等于向心力,故 C 错误;根据开普勒 第三定律知,C,由于“神舟八号”轨道的半长轴小于“天宫一号”的轨道半径,则“神 r3 T2 舟八号”的运动周期比“天宫一号”的小,故 D 正确 4如图甲所示,一质量为m的卫星绕地球在椭圆轨道上运转,运转周期为T0,轨道 上的近地点A到地球球心的距离为a, 远地点C到地球球心的距离为b,BD为椭圆轨道的短轴,A、
5、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这 个圆就叫做该点的曲率圆,如图乙中的虚线圆,其半径叫做该点的曲率半径)若地球的质 量为M,引力常量为G.则( ) A卫星在轨道上运行时的机械能等于在轨道上运行时的机械能 B如果卫星要从轨道返回到轨道,则在C位置时动力气源要向后喷气 C卫星从CDA的运动过程中,万有引力对其做的功为GMmk 1 2( 2 a a b2) D卫星从CDA的运动过程中,万有引力对其做的功为GMmk 1 2( 1 a a b2) 解析:选 D.由题图甲可知,卫星从轨道变轨到轨道,要有外力对卫星做功,所以卫 星在轨道上的机械能小于其在轨道
6、上的,A 错误;若卫星要从轨道上的C位置变轨到轨 道上,则在C位置时卫星要减速,动力气源要向前喷气,B 错误;在A、C两点卫星的运动 可近似看做半径均为ka, 速度分别为vA、vC的圆周运动, 则有Gm,Gm, 从CDA Mm a2 v ka Mm b2 v ka 第 - 3 - 页 共 8 页 的运动过程中,由动能定理得Wmvmv,联立解得WGMmk,D 正确,C 错误 1 2 2A 1 2 2C 1 2( 1 a a b2) 5(2019北京二中模拟)如图所示,一航天器围绕地球沿椭圆形轨道运动,地球的球心 位于该椭圆的一个焦点上,A、B两点分别是航天器运行轨道上的近地点和远地点若航天器 所
7、受阻力可以忽略不计,则该航天器( ) A运动到A点时其速度一定等于第一宇宙速度 B由近地点A运动到远地点B的过程中动能减小 C由近地点A运动到远地点B的过程中万有引力做正功 D在近地点A的加速度小于它在远地点B的加速度 解析:选 B.若运动到A点时其速度等于第一宇宙速度,则卫星将做匀速圆周运动,因卫 星沿椭圆轨道运动,可知运动到A点时其速度一定大于第一宇宙速度,选项 A 错误; 根据开 普勒第二定律可知:在近地点的速度大于远地点的速度,所以A点的速度大于B点的速度, 即由近地点A运动到远地点B的过程中动能减小,故 B 正确;万有引力指向地心,从A到B 的过程,位移的方向与万有引力的方向相反,故
8、万有引力做负功,故 C 错误;根据牛顿第二 定律和万有引力定律得:a,因为A的轨道半径小于B的轨道半径,所以在近地点A的加 GM r2 速度大于它在远地点B的加速度,故 D 错误 6 (多选)(2019云南曲靖质检)据中国卫星导航系统管理办公室公布的计划, 在 2020 年, 我国将完成 35 颗北斗三号卫星的组网,向全球提供相关服务北斗三号卫星导航系统空间段 由 5 颗地球同步轨道卫星(以下简称“同卫”)和 30 颗中轨道卫星(以下简称“中卫”)组成, 中轨道卫星轨道高度为同步卫星轨道高度的 .下列说法正确的是( ) 3 5 A “同卫”和“中卫”的轨道都必须是在赤道上空 B “同卫”的机械
9、能不一定大于“中卫”的机械能 C若“同卫”与“中卫”质量相等,则两者动能之比为 35 D “同卫”的运行周期大于“中卫”的运行周期 解析 : 选 BD.同步卫星只能定点在赤道的上空, 而中轨道卫星不一定在赤道的上空, 选项 A 错误 ; 因卫星的质量关系不确定, 则无法比较两种卫星的机械能的关系, 选项 B 正确 ; 根据 GmM r2 m可得:Ekmv2.因 ,则两者动能之比不等于 35,选项 C 错误; v2 r 1 2 GmM 2r GmM 2(hR) h中卫 h同卫 3 5 根据k可知,因r同卫r中卫,则“同卫”的运行周期大于“中卫”的运行周期,选项 D 正 r3 T2 第 - 4 -
10、 页 共 8 页 确 7(2019四川成都模拟)我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首 次出舱, 飞船先沿椭圆轨道飞行, 后在远地点 343 km 处点火加速, 由椭圆轨道变成高度为 343 km 的圆轨道,在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 min.下列判断正确的是( ) A飞船变轨前后的机械能相等 B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态 C飞船在此圆轨道上运动的角速度小于同步卫星运动的角速度 D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度 解析 : 选 B.因为飞船在远地点点火加速, 发动机对飞船做功, 故飞船变轨前后机械能不等, 故 A 错
11、误;飞船在圆轨道上时,航天员出舱前后,航天员所受地球的万有引力提供航天员做 圆周运动的向心力,航天员此时的加速度就是万有引力加速度,即航天员出舱前后均处于完 全失重状态,故B正确 ; 因为飞船在圆形轨道上的周期为90 min小于同步卫星的周期,根据 可知角速度与周期成反比,所以飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角 2 T 速度,故 C 错误;飞船变轨前后通过椭圆轨道远地点时的加速度均由万有引力产生,据aGM r2 可知加速度相同,故 D 错误 8(多选)(2019重庆巴蜀模拟)如图,赤道上空有 2 颗人造卫星A、B绕地球做同方向 的匀速圆周运动, 地球半径为R, 卫星A、B的轨道
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