【物理】2020届一轮复习人教版天体运动中的三大难点作业

【物理】2020届一轮复习人教版天体运动中的三大难点作业

‎2020届一轮复习人教版 天体运动中的三大难点 作业 ‎1．(2018·南京市期中)2016年8月16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用“长征二号”运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信．量子科学实验卫星“墨子号”由火箭发射至高度为500km的预定圆形轨道.2016年6月在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7.G7属于地球静止轨道卫星(高度为36000km)，它使北斗系统的可靠性进一步提高．关于卫星，以下说法中正确的是(　　)‎ A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s B．量子科学实验卫星“墨子号”的向心加速度比北斗G7大 C．量子科学实验卫星“墨子号”的周期比北斗G7大 D．通过地面控制可以将北斗G7定点于南京市的正上方 答案　B ‎2．(多选)(2018·盐城中学质检)如图10，我国“探月工程”在2018年12月8日成功发射“嫦娥四号”卫星，卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨后进入圆形工作轨道Ⅲ，并将最终实现人类探测器在月球背面的首次软着陆，下列说法错误的是(　　)‎ 图10‎ A．卫星在轨道Ⅲ上的运行速度比月球的第一宇宙速度大 B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点时的加速度比在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度小 C．卫星在轨道Ⅲ上运行的周期比在轨道Ⅰ上短 D．卫星在轨道Ⅳ上的机械能比在轨道Ⅱ上大 答案　ABD ‎3．(多选)(2018·南京市、盐城市二模)某试验卫星在地球赤道平面内一圆形轨道上运行，每5天对某城市访问一次(即经过其正上方)，下列关于该卫星的描述中正确的是(　　)‎ A．角速度可能大于地球自转角速度 B．线速度可能大于第一宇宙速度 C．高度一定小于同步卫星的高度 D．向心加速度一定小于地面的重力加速度 答案　AD 解析　设卫星的运行周期为T，地球自转的周期为T0，则有×5T0＝×5T0＋2π，或者×5T0＋2π＝×5T0，可得卫星的周期T＝T0或者T＝T0，卫星的角速度ω＝，所以卫星的角速度可能大于地球自转角速度，也可能小于地球自转角速度，A正确；由于第一宇宙速度是最大环绕速度，所以所有卫星的线速度小于等于第一宇宙速度，B错误；由万有引力提供向心力可得，周期T＝，故卫星的高度越高，周期越大，由A选项解析可知，卫星的周期可能大于也可能小于同步卫星的周期，所以卫星的高度可能大于也可能小于同步卫星的高度，C错误；根据牛顿第二定律＝ma，向心加速度a＝，卫星的高度高于地面，所以其向心加速度小于地面的重力加速度，D正确．‎ ‎4．(多选)(2018·如东县调研)研究表明，地球自转周期在逐渐改变，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，且地球的质量、半径都不变，则经过若干亿年后(　　)‎ A．近地卫星的向心加速度比现在大 B．近地卫星的运行周期与现在相等 C．同步卫星的向心加速度比现在小 D．同步卫星的运行速度比现在大 答案　BC 解析　对近地卫星，根据万有引力提供向心力G＝ma近知，向心加速度a近＝，由于地球的质量和半径都不变，故近地卫星的向心加速度大小不变，故A错误；根据万有引力提供向心力G＝m知，近地卫星的运行周期T＝，由于地球的质量、半径不变，故近地卫星的周期不变，故B正确；万有引力提供同步卫星 做圆周运动的向心力，有F＝G＝m＝m＝ma同，则r＝，v＝，a同＝，由于地球自转周期变大，故同步卫星的轨道半径r变大，则同步卫星的向心加速度和运行速度都变小，故C正确，D错误．‎ ‎5.宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至因为万有引力的作用而吸引到一起．如图11所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA∶rB＝1∶2，则两颗天体的(　　)‎ 图11‎ A．质量之比mA∶mB＝2∶1‎ B．角速度之比ωA∶ωB＝1∶2‎ C．线速度大小之比vA∶vB＝2∶1‎ D．向心力大小之比FA∶FB＝2∶1‎ 答案　A 解析　双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，周期相同，两者之间的万有引力提供向心力，F＝mAω2rA＝mBω2rB，因为轨道半径之比rA∶rB＝1∶2，所以质量之比mA∶mB＝2∶1，选项A正确，B、D错误；由线速度v＝ωr可知，线速度大小之比为vA∶vB＝1∶2，选项C错误．‎ ‎1.(2018·南京市三模)如图1，“天宫一号”目标飞行器运行在平均高度约362千米的圆轨道上．在北京航天飞控中心监控下，已于2018年4月2日8时15分左右再入大气层烧毁，完成使命．关于“天宫一号”，下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．在轨运行的周期比月球绕地球的周期长 B．在轨运行的加速度比地面处重力加速度大 C．在轨运行的速度比第一宇宙速度小 D．进入大气层后，速度增大，机械能增大 答案　C ‎2．(多选)(2018·常州市一模)2017年9月25日，微信启动页“变脸”：由此前美国卫星拍摄地球的静态图换成了我国“风云四号”卫星拍摄地球的动态图，如图2所示．“风云四号”是一颗静止轨道卫星，关于“风云四号”，下列说法正确的有(　　)‎ 图2‎ A．能全天候监测同一地区 B．运行速度大于第一宇宙速度 C．在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等 D．向心加速度大于地球表面的重力加速度 答案　AC 解析　由于是同步卫星，故相对地面静止，能全天候监测同一地区，故A正确；由万有引力提供向心力，得G＝m，解得：v＝，而第一宇宙速度是近地卫星的最大环绕速度，故同步卫星的速度小于第一宇宙速度，故B错误；根据开普勒第二定律，在相同时间内该卫星与地心连线扫过的面积相等，故C正确；向心加速度由万有引力产生，故an＝，而地球表面的重力加速度g＝，由于r＞R，故该卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误．‎ ‎3．(多选)(2018·江苏省一模)2017年12月26日03时44分，我国成功将“遥感三十号”03组卫星发射升空，并进入高度约为500km的预定轨道．下列有关说法中正确的是(　　)‎ A．该卫星的发射速度一定等于7.9km/s B．该卫星的周期一定小于24h C．该卫星的速率一定大于同步卫星的速率 D．相同时间内该卫星与地球的连线扫过的面积一定等于同步卫星与地球的连线扫过的面积 答案　BC 解析　7.9 km/s是最小的发射速度，“遥感三十号”03组卫星的发射速度一定大于7.9 km/s，故A错误；“遥感三十号”03组卫星的高度约为500 km，其轨道半径小于同步卫星的轨道半径，同步卫星的周期为24 h，根据开普勒第三定律＝k可知该卫星的周期一定小于24 h，故B正确；根据万有引力提供向心力可得v＝，所以该卫星的速率一定大于同步卫星的速率，故C正确；面积定律指的是同一颗天体与中心天体连线在相同时间内扫过的面积相等，所以相同时间内该卫星与地球的连线扫过的面积不一定等于同步卫星与地球的连线扫过的面积，故D错误．‎ ‎4.(多选)(2018·江苏百校12月大联考) 2017年6月15日11时00分，中国在酒泉卫星发射中心采用“长征四号”乙运载火箭，成功发射首颗X射线空间天文卫星“慧眼”，并在GW170817引力波事件发生时成功监测了引力波源所在的天区．已知“慧眼”在距离地面 ‎550km的圆轨道上运动，则其(　　)‎ A．线速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B．运行周期小于同步卫星的运行周期 C．角速度小于近地卫星的角速度 D．向心加速度小于静止在地球赤道上某一物体的向心加速度 答案　BC ‎5．(多选)(2018·镇江市模拟)如图3所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知P、Q、M三颗卫星均做匀速圆周运动，其中P是地球同步卫星，则(　　)‎ 图3‎ A．卫星P、M的角速度ωP<ωM B．卫星Q、M的加速度aQ>aM C．卫星P、Q的机械能一定相等 D．卫星Q不可能相对地面静止 答案　AD ‎6．(2018·盐城中学最后一卷)2017年9月，我国控制“天舟一号”飞船离轨，使它进入大气层烧毁，残骸坠入南太平洋一处号称“航天器坟场”的远离大陆的深海区，在受控坠落前，“天舟一号”在距离地面380km的圆轨道上飞行，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在轨运行时，“天舟一号”的线速度大于第一宇宙速度 B．在轨运行时，“天舟一号”的角速度小于同步卫星的角速度 C．受控坠落时，应通过“反推”实现制动离轨 D．“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行速度不断减小 答案　C 解析　第一宇宙速度是环绕地球运动的卫星的最大速度，则“天舟一号”在轨运行时的线速度小于第一宇宙速度，选项A错误；“天舟一号”在轨运行时的运转半径小于同步卫星的运转半径，根据角速度ω＝可知，其角速度大于同步卫星的角速度，选项B错误；受控坠落时要先调头，让原本朝后的推进器向前点火，通过反推实现制动，故C正确；“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行半径逐渐减小，地球的引力做正功，则运行速度不断增大，D错误．‎ ‎7.(多选)(2018·南京市学情调研)如图4所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的机械能相同 B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的向心加速度相同 C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同的加速度 D．卫星经过P点时，在轨道2的速度大于在轨道1的速度 答案　BD ‎8．(2018·泰州中学月考)2012年6月16日，刘旺、景海鹏、刘洋三名宇航员搭乘“神舟九号”飞船飞向太空，6月24日执行手动载人交会对接任务后，于29日10时03分乘返回舱安全返回．返回舱在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图5所示．关于返回舱的运动，下列说法中正确的有(　　)‎ 图5‎ A．正常运行时，在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度 B．在轨道Ⅱ上经过A的速率大于在轨道Ⅰ上经过A的速率 C．在轨道Ⅱ上运动的周期大于在轨道Ⅰ上运动的周期 D．在同一轨道Ⅱ上经过A的速率小于经过B的速率 答案　D ‎9．(多选)(2018·如皋市调研)我国“神舟十一号”载人飞船于2016年10月17日7时30分发射成功．飞船先沿椭圆轨道飞行，在接近400km高空处与“天宫二号”对接，然后做圆周运动．两名宇航员在空间实验室生活、工作了30天．“神舟十一号”载人飞船于11月17日12时41分与“天宫二号”成功实施分离，如图6所示，11月18日顺利返回至着陆场．下列判断正确的是(　　)‎ 图6‎ A．飞船变轨前后的机械能守恒 B．对接后飞船在圆轨道上运动的速度小于第一宇宙速度 C．宇航员在空间实验室内可以利用跑步机跑步来锻炼身体 D．分离后飞船在原轨道上通过减速运动逐渐接近地球表面 答案　BD 解析　每次变轨都需要发动机对飞船做功，故飞船机械能不守恒，故A错误；根据万有引力提供向心力G＝m，得v＝，故轨道半径越大，线速度越小，第一宇宙速度是近地卫星的最大环绕速度，故对接后飞船在圆轨道上的线速度比第一宇宙速度小，故B正确；利用跑步机跑步是由于重力作用，人与跑步机之间有压力，又由于有相对运动，人受到摩擦力作用运动起来，在空间实验室内，宇航员处于完全失重状态，无法跑步，故C错误；当飞船要离开圆形轨道返回地球时，飞船做近心运动，万有引力要大于向心力，故要减小速度，故D正确．‎ ‎10．(多选)(2018·锡山中学月考)“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道直奔月球，在距月球表面200km的P点进行第一次变轨后被月球捕获，先进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图7所示．之后，卫星在P点又经过两次变轨，最后在距月球表面200km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．对此，下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．卫星在轨道Ⅲ上运动到P点的速度小于在轨道Ⅱ上运动到P点的速度 B．卫星在轨道Ⅰ上运动周期比在轨道Ⅲ上长 C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种轨道相比较，卫星在轨道Ⅲ上运行的机械能最小 D．卫星在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度大于沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度 答案　ABC 解析　卫星在轨道Ⅱ上的P点进入轨道Ⅲ，需减速，可知卫星在轨道Ⅲ上运动到P点的速度小于在轨道Ⅱ上运动到P点的速度，故A正确；根据开普勒第三定律知，＝k，轨道Ⅰ的半长轴大于轨道Ⅲ的半径，则卫星在轨道Ⅰ上的周期大于在轨道Ⅲ上的周期，故B正确；卫星在轨道Ⅰ上的P点进入轨道Ⅱ，需减速，则机械能减小，在轨道Ⅱ上的P点进入轨道Ⅲ，需减速，则机械能减小，可知卫星在轨道Ⅲ上的机械能最小，故C正确；卫星在不同轨道上的P 点，所受的万有引力大小相等，根据牛顿第二定律知，加速度相等，故D错误．‎ ‎11．(多选)(2018·兴化一中四模)我国的“天链一号”卫星是地球同步卫星，可为中低轨道卫星提供数据通讯，如图8所示为“天链一号”卫星a、赤道平面内的低轨道卫星b和地球的位置关系示意图，O为地心，卫星a的轨道半径是b的4倍，已知卫星a、b绕地球同向运行，卫星a的周期为T，下列说法正确的是(　　)‎ 图8‎ A．卫星a、b的速度之比为2∶1‎ B．卫星b的周期为 C．卫星a的质量是b的两倍 D．卫星a、b的向心加速度之比为1∶16‎ 答案　BD 解析　设卫星a、b的轨道半径分别为r1和r2.根据G＝m得，v＝，因为r1∶r2＝4∶1，所以卫星a、b的速度之比为1∶2，故A错误；根据G＝mr得，T＝，因为r1＝4r2，所以卫星a、b的周期之比为8∶1，则得卫星b的周期为，故B正确；根据题中条件不能确定卫星a、b的质量关系，选项C错误；根据a＝可知，卫星a、b的向心加速度之比为1∶16，选项D正确．‎ ‎12．(多选)(2018·淮安市、宿迁市等期中)2017年4月，我国第一艘货运飞船“天舟一号”顺利升空，随后与“天宫二号”交会对接．假设“天舟一号”从B点发射经过椭圆轨道运动到“天宫二号”的圆轨道上完成交会，如图9所示．已知“天宫二号”的轨道半径为r，“天舟一号”沿椭圆轨道运动的周期为T，A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点，地球半径为R，引力常量为G.则(　　)‎ 图9‎ A．“天宫二号”的运行速度小于7.9km/s B．“天舟一号”的发射速度大于11.2km/s C．根据题中信息可以求出地球的质量 D．“天舟一号”在A点的速度大于“天宫二号”的运行速度 答案　AC 解析　7.9km/s是近地卫星的最大环绕速度，卫星离地越高，线速度越小，则“天宫二号”的运行速度小于7.9 km/s，选项A正确；11.2km/s是第二宇宙速度，是卫星挣脱地球引力束缚的最小速度，则“天舟一号”的发射速度小于11.2 km/s，选项B错误；根据开普勒第三定律＝k，已知“天宫二号”的轨道半径r、“天舟一号”的周期T以及轨道半长轴(r＋R)，可求得“天宫二号”的周期T′，再根据G＝mr可求解地球的质量M，选项C正确；“天舟一号”在A点加速才能进入“天宫二号”所在的轨道，则“天舟一号”在A点的速度小于“天宫二号”的运行速度，选项D错误．‎ ‎13．(2018·南通市、泰州市一模)2017年4月20日，“天舟一号”飞船成功发射，与“天宫二号”空间实验室对接后在离地约393km的圆轨道上为“天宫二号”补加推进剂，在完成各项试验后，“天舟一号”受控离开此圆轨道，最后进入大气层烧毁．下列说法中正确的是(　　)‎ A．对接时，“天舟一号”的速度小于第一宇宙速度 B．补加推进剂后，“天宫二号”受到地球的引力减小 C．补加推进剂后，“天宫二号”运行的周期减小 D．“天舟一号”在加速下降过程中处于超重状态 答案　A ‎14．双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动．研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化．若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为(　　)‎ A.T B.T C.T D.T 答案　B 解析　设双星质量各为m1、m2，相距L，做圆周运动的半径分别为r1、r2，则G＝m1，G＝m2，r1＋r2＝L，可得G＝，T＝，所以此时圆周运动的周期T ‎′＝T，故选项B正确，选项A、C、D错误．‎