2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版課時(shí)作業(yè)單獨(dú)成冊(cè)方便使用基礎(chǔ)題組一、單項(xiàng)選擇題1牛頓時(shí)代的科學(xué)家們圍繞引力的研究，經(jīng)歷了大量曲折頑強(qiáng)而又閃爍智慧的科學(xué)實(shí)踐在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中，下列敘述不符合史實(shí)的是()A開普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄，得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律B牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律C卡文迪許首次在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值D根據(jù)天王星的觀測(cè)資料，哈雷利用萬有引力定律計(jì)算出了海王星的軌道解析：開普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄，得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，選項(xiàng)A正確；牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律，選項(xiàng)B正確；卡文迪許首次在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值，選項(xiàng)C正確；英國人亞當(dāng)斯和法國人勒維耶根據(jù)萬有引力推測(cè)出“新”行星的軌道和位置，柏林天文臺(tái)年輕的天文學(xué)家伽勒和他的助手根據(jù)勒維耶計(jì)算出來的“新”行星的位置，發(fā)現(xiàn)了海王星，故D錯(cuò)誤答案：D2若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的()A.倍B.倍C.倍 D.倍解析：對(duì)于中心天體的衛(wèi)星，Gm，v，設(shè)該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v，地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v，則，C正確答案：C3.如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()A.B.C.()2D.()2解析：萬有引力提供衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，有Gm，所以v，A項(xiàng)正確答案：A4(2018·山西五校四聯(lián))天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星若某雙星的質(zhì)量分別為M、m，間距為L，雙星各自圍繞其連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度分別為1、2，質(zhì)量為M的恒星軌道半徑為R，已知引力常量為G，則描述該雙星運(yùn)動(dòng)的上述物理量滿足()A12 B12CGM(LR)L2 DGmR3解析：雙星系統(tǒng)中兩顆星的角速度相同，12，則A、B項(xiàng)錯(cuò)誤由m(LR)，得GM(LR)L2，C項(xiàng)正確由MR，得GmRL2，D項(xiàng)錯(cuò)誤答案：C5.(2018·四川成都高三質(zhì)檢)如圖所示，2016年10月19日，神舟十一號(hào)入軌后，經(jīng)歷5次變軌，到達(dá)距離地面393公里軌道，與天宮二號(hào)成功對(duì)接，對(duì)接之后兩者一起繞著地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的質(zhì)量M5.97×1024 kg，地球的半徑R6 378公里，引力常量G6.67×1011N·m2/kg2，地球表面的重力加速度g取10 m/s2.則()A神舟十一號(hào)為了追上天宮二號(hào)，無論在什么軌道上只要加速就行B天宮二號(hào)運(yùn)行的速度大于7.9 km/sC神舟十一號(hào)變軌前后忽略其質(zhì)量的變化，則變軌后動(dòng)能減小，引力勢(shì)能增大D對(duì)接成功后兩者一起運(yùn)行的周期為1 h解析：神舟十一號(hào)為了追上天宮二號(hào)，必須在低軌道加速，A錯(cuò)誤；第一宇宙速度大小為7.9 km/s，而第一宇宙速度為近地軌道環(huán)繞速度，根據(jù)公式Gm，解得v，軌道半徑越大，線速度越小，所以天宮二號(hào)運(yùn)行的速度小于7.9 km/s，B錯(cuò)誤；變軌后軌道半徑增大，根據(jù)v可知變軌后速度減小，動(dòng)能減小，變軌時(shí)，需要克服萬有引力做功，故引力勢(shì)能增大，C正確；根據(jù)公式Gmr可得T2，代入數(shù)據(jù)可得T5.54×103 s>3 600 s，D錯(cuò)誤答案：C二、多項(xiàng)選擇題6(2017·高考江蘇卷)“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(duì)接前，“天舟一號(hào)”在距地面約380 km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：由m(Rh)知，周期T與軌道半徑的關(guān)系為k(恒量)，同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同，但同步衛(wèi)星的軌道半徑大于“天舟一號(hào)”的軌道半徑，則“天舟一號(hào)”的周期小于同步衛(wèi)星的周期，也就小于地球的自轉(zhuǎn)周期，C對(duì)由知，“天舟一號(hào)”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度，A錯(cuò)由m知，線速度v，而第一宇宙速度v，則vv，B對(duì)設(shè)“天舟一號(hào)”的向心加速度為a，則ma，而mg，可知ag，D對(duì)答案：BCD7.(2018·江西贛州模擬)如圖所示，運(yùn)行軌道在同一平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星A、B，同方向繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻A、B與地心恰在同一直線上且相距最近，已知A的周期為T，B的周期為.下列說法正確的是()AA的線速度小于B的線速度BA的角速度小于B的角速度CA的重力小于B的重力D從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近的時(shí)間為2T解析：根據(jù)萬有引力提供向心力得Gmm2r，解得v，可知軌道半徑越大，線速度、角速度都越小，故A的線速度和角速度都較小，故A、B正確由于不知道A、B兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系，所以無法判斷兩顆衛(wèi)星的重力大小關(guān)系，故C錯(cuò)誤從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近，轉(zhuǎn)過的角度差為2，即()t2，解得t2T，故從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近的時(shí)間為2T，故D正確答案：ABD8.(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)計(jì)2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)動(dòng)，a是地球同步衛(wèi)星，則()A衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度B衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度C衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D衛(wèi)星b的周期大于24 h解析：a的軌道半徑大于c的軌道半徑，則衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度，選項(xiàng)A正確；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，則衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度，選項(xiàng)B正確；a的軌道半徑大于地球半徑，則衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，衛(wèi)星b的周期等于a的周期，為24 h，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：AB能力題組一、選擇題9(2018·四川雙流高三質(zhì)檢)2016年2月11日美國科學(xué)家宣布人類首次直接探測(cè)到引力波.1974年美國物理學(xué)家泰勒和赫爾斯發(fā)現(xiàn)了一顆編號(hào)為PSRB191316的脈沖星，該天體是一個(gè)孤立雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較大的一顆他們對(duì)這個(gè)雙星系統(tǒng)的軌道進(jìn)行了長時(shí)間的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)雙星間的距離正以非常緩慢的速度逐漸減小該觀測(cè)結(jié)果和廣義相對(duì)論預(yù)言的數(shù)值符合得非常好，這間接證明了引力波的存在泰勒和赫爾斯也因這項(xiàng)工作于1993年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)那么由于雙星間的距離減小，下列關(guān)于雙星運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是()A周期逐漸減小B角速度逐漸減小C兩星的向心加速度都逐漸減小D兩星之間的萬有引力逐漸減小解析：根據(jù)Gm12r1m22r2，r1r2L知，因雙星間的距離減小，則雙星角速度變大，周期變小，故A正確，B錯(cuò)誤；兩星間距離減小，則兩星間萬有引力增大，D錯(cuò)誤；根據(jù)Gm1am2a知，L變小，則兩星的向心加速度增大，故C錯(cuò)誤答案：A10.已知，某衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上繞地運(yùn)行的周期為T，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方，假設(shè)某時(shí)刻，該衛(wèi)星在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道(如圖)，近地點(diǎn)B到地心距離為r2.設(shè)衛(wèi)星由A到B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，地球自轉(zhuǎn)周期為T0，不計(jì)空氣阻力，則()ATT0BtC衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B時(shí)，機(jī)械能增大D衛(wèi)星由圖中圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過程中，機(jī)械能不變解析：根據(jù)題意有·3T0·3T05·2，得TT0，所以A正確；由開普勒第三定律有，得t，所以B錯(cuò)誤；衛(wèi)星在橢圓軌道中運(yùn)行時(shí)，機(jī)械能是守恒的，所以C錯(cuò)誤；衛(wèi)星從圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過程中在A點(diǎn)需點(diǎn)火減速，衛(wèi)星的機(jī)械能減小，所以D錯(cuò)誤答案：A11(多選)已知月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大約為27天，某顆近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大約為1.4 h，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r2，地球半徑為R.下列說法中正確的是()A地球同步衛(wèi)星距離地球中心的距離r2與月球中心到地球中心的距離r3之比為19B近地衛(wèi)星距離地球中心的距離r1與月球中心到地球中心的距離r3之比為348C地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a2與赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度a0之比為r2RD地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a2與月球繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a3之比為91解析：根據(jù)開普勒第三定律有k，可得r，代入已知條件得選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度和地球自轉(zhuǎn)角速度相等，由a2r可知，a2a0r2R，選項(xiàng)C正確根據(jù)萬有引力提供向心力有Gma，得a2a3rr(9r2)2r811，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：AC二、非選擇題12.(2017·高考天津卷)我國自主研制的首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”發(fā)射升空后，與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”成功對(duì)接形成組合體假設(shè)組合體在距地面高為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的半徑為R，地球表面處重力加速度為g，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響則組合體運(yùn)動(dòng)的線速度大小為_，向心加速度大小為_解析：設(shè)組合體的質(zhì)量為m、運(yùn)動(dòng)線速度為v，地球質(zhì)量為M，則Gma向m，又有Gmg聯(lián)立上述兩式得a向g，vR.答案：Rg13.(2018·湖北武漢調(diào)研)如圖所示，一宇航員站在質(zhì)量分布均勻的某星球表面的一斜坡上的A點(diǎn)，沿水平方向以速度v0拋出一個(gè)小球，測(cè)得經(jīng)過時(shí)間t小球落到斜坡上的另一點(diǎn)B，斜坡的傾角為，已知該星球的半徑為R，求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)該星球的第一宇宙速度解析：(1)設(shè)該星球表面的重力加速度為g，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則xv0t，ygt2，tan ，解得g(2)一質(zhì)量為m的衛(wèi)星在該星球表面附近環(huán)繞星球運(yùn)行時(shí)，重力提供向心力，則mgm解得v ，此即該星球的第一宇宙速度答案：(1)(2)