天体运动高考必考题

1、天体运动高考必题1、如图2所示，同步卫星离地心距离为 r,运行速率为 vi,加速度为ai,地球赤道上的物 体随地球自转的向心加速度为 32,第一宇宙速度为 V2,地球的半径为 R,则下列比值正确的 是（）.V2 RV2'12、2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道 I进入椭圆轨道 n , B为轨道n上的一点，如图3所示.关于航天飞机的运动，下列说法中 不正确的有（）A在轨道 n上经过A的速度小于经过 B的速度B.在轨道 n上经过A的动能小于在轨道I上经过A的动能C.在轨道 n上运动的周期小于在轨道I上运动的周期D.在轨道 n上经过A的加速度小于在轨

2、道I上经过A的加速度3、如图4所示，假设月球半径为 R月球表面的重力加速度为g0,飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道I运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道H ,到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道出绕月球做圆周运动.则（） 1A飞船在轨道I上的运行速度为goRB.飞船在A点处点火时，动能增加C.飞船在轨道I上运行时通过A点的加速度大于在轨道H上运行时通过A点的加速度goD.飞船在轨道出绕月球运彳T一周所需的时间为2tt A /-4、随着“神七”飞船发射的圆满成功，中国航天事业下一步的进展备受关注.“神八”发射前，将首先发射试验性质的小型空间站“天宫一号”，然后才发射“神八”飞船， 两个

3、航天器将在太空实现空间交会对接. 空间交会对接技术包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接.所谓交会是指两个或两个以上的航天器在轨道上按预定位置和时间相会，而对接则为两个航天器相会后在结构上连成一个整体.关于“天宫一号”和“神八”交会时的情景，以下判断正确的是 （）A “神八”加速可追上在同一轨道的“天宫一号” B. “神八”减速方可与在同一轨道的“天宫一号”交会C. “天宫一号”和“神八”交会时它们具有相同的向心加速度D. “天宫一号”和“神八”交会时它们具有相同的向心力5、1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪

4、元.如图 5所示，“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km则（）A.卫星在M点的势能大于 N点的势能B.卫星在M点的角速度大于 N点的角速度C.卫星在M点的加速度小于 N点的加速度D.卫星在N点的速度大于 7.9 km/s6、原香港中文大学校长、被誉为“光纤之父”的华裔科学家高银和另外两名美国科学家共同分享了 2009年度的诺贝尔物理学奖.早在 1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“ 3463”的小行星命名为“高银星”.假设“高银星” ，一 1 1 为均匀的球体，其质量为地球质量的r,半径为地球

5、半径的则“高银星”表面的重力加速 kq度是地球表面的重力加速度的 （C ）.7、我国自行研制发射的“风云一号” “风云二号”气象卫星的飞行轨道是不同的，“风云一号”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T1=12 h; “风云二号”是同步卫星，其轨道平面在赤道平面内，周期为T2=24 h;两颗卫星相比（C ）.A. “风云一号”离地面较高B. “风云一号”每个时刻可观察到的地球表面范围较大C. “风云一号”线速度较大D.若某时刻“风云一号”和“风云二号”正好同日在赤道上某个小岛的上空，那么再过12小时，它们又将同时到达该小岛的上空8、2012年11月3日，“神州八号”飞船与“天宫

6、一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。 变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为 R、R2,线速度大小分别为v1、v2。则上等于（B ）V2D.R2R19、如图4-4-3所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为R C两卫星轨道的交点.已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是（D ）.图 4-4-3A.物体A和卫星C具有相同大小的线速度B.物体A和卫星C具有相同大小的加速度C.卫星B在P点的加速度与卫星

7、C在该点的加速度一定相同D.卫星B在P点的线速度与卫星 C在该点的线速度一定相同10、“天宫一号”被长征二号火箭发射后，准确进入预定轨道，如图 1所示，“天宫一号”在轨道1上运行4周后，在Q点开启发动机短时间加速，关闭发动机后，“天宫一号”沿椭圆轨道2运行到达P点，开启发动机再次加速，进入轨道3绕地球做圆周运动，“天宫一号”在图示轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（D ）A.“天宫一号”在轨道3上的速率大于在轨道上的速率B.“天宫一号”在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.“天宫一号”在轨道1上经过Q点的加速度大于它在轨道2上经过Q点的加速度D.“天宫一号”在轨道2上经过P点的

8、加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度11、一行星绕恒星做圆周运动.由天文观测可得，其运行周期为T,速度为v,引力常量为G则下列说法错误的是（B ）A.恒星的质量为v3T2 71G质 量 为C.行星运动的轨道半径为vT2兀.行星运动的加速度为2 71V12、北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能.“北斗”系统中两颗工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为 r,某时刻两颗工作卫星分别 位于轨道上的 A、B两位置，如图3所示.若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度 为g,地球半径为 R不计卫星间的相互作用力.以下判断正确的是（）图3r2gA.两颗卫星的向心加速度

9、大小相等，均为 五B.两颗卫星所受的向心力大小一定相等C.卫星1由位置A运动到位置B所需的时间可能为D.如果要使卫星1追上卫星2, 一定要使卫星1加速13、北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨控制并获得成功.首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施.“嫦娥二号”卫 星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度.同样的道理，要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨.图4为“嫦娥二号”某次在近地点 A由轨道1变轨为轨道2的示意图，下列说法中正确的是（）图4A. “嫦娥二号”在轨道 1的A点处应点火加速B. “嫦娥二号”在轨道 1

10、的A点处的速度比在轨道 2的A点处的速度大C. “嫦娥二号”在轨道 1的A点处的加速度比在轨道 2的A点处的加速度大D. “嫦娥二号”在轨道 1的B点处的机械能比在轨道 2的C点处的机械能大14、2011年9月29日，中国首个空间实验室“天宫一号”在酒泉卫星发射中心发射升空，由长征运载火箭将飞船送入近地点为A远地点为B的椭圆轨道上，B点距离地面高度为h,地球的中心位于椭圆的一个焦点上.“天宫一号”飞行几周后进行变轨，进入预定圆轨道，如图5所示.已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t,万有引力常量为 G地球半径为 R则下列说法正确的是（）A. “天宫一号”在椭圆轨道的B点的向心加速度

11、大于在预定圆轨道的 B点的向心加速度B. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向C. “天宫一号”从A点开始沿椭圆轨道向D.由题中给出的信息可以计算出地球的质量B点运行的过程中，机械能增加B点运行的过程中，动能先减小后增大R+ h 34 712n2岫Gt2一15、我国研制并成功发射的“嫦娥二号”探测卫星,在距月球表面高度为 h的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为 T.若以R表示月球的半径，则4兀2RA.卫星运行时的向心加速度为t-B.物体在月球表面自由下落的加速度为4兀2R TfC.卫星运行时的线速度为D.月球的第一宇宙速度为2兀R2兀点R+ h 316、我国于2013年发射TR“神舟十号”载人飞

12、船与“天宫一号”目标飞行器对接.如图示，开始对接前，“天宫一号”在高轨道，“神舟T飞船在低轨道各自绕地球做匀速圆周运动，距离地面的高度分别为h1和h2,地球半径为R,“天宫号”运行周期约为 90分钟.则以下说法正确的是A.“天宫一号”跟“神舟十号”的线速度大小之比为h2 h1B.“天宫一号”跟“神舟十号”的向心加速度大小之比R+ h2R+ hC.“天宫一号”的角速度与地球同步卫星的角速度相同D.“天宫一号”的线速度大于 7.9 km/s图717、假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图7所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法正确的是（）A.飞船在轨道I

13、上运动时的机械能大于飞船在轨道n上运动时的机械能B.飞船在轨道n上运动时，经过P点时的速度大于经过 Q点时的速度C.飞船在轨道出上运动到 P点时的加速度大于飞船在轨道n上运动到P点时的加速度D.飞船绕火星在轨道I上运动的周期跟飞船返回地球的过程中绕地球以与轨道I同样的轨 道半径运动的周期相同18、2012年6月18日，我国“神舟九号”与“天宫一号”成功实现交会对接，如图1所示,圆形轨道I为“天宫一号”的运行轨道， 圆形轨道n为“神舟九号”的运行轨道， 在实现交 会对接前，“神舟九号”要进行多次变轨，则（）A. “天宫一号”在轨道I上的运行速率大于“神舟九号”在轨道n上的运行速率B. “神舟九号

14、”变轨前的动能比变轨后的动能要大C. “神舟九号”变轨前后机械能守恒D. “天宫一号”在轨道I上的向心加速度大于“神舟九号”在轨道n上的向心加速度19、质量为 m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表不为 Ep=为引力常量，M为地球质量，该卫星原来在半径为 R的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R,此过程中因摩擦而产生的热量为（）11a GMmrR11B GMmR11F2 R20、物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能.若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为 m的质点到质量为 M的引力源中心的距离为 ro时，其万有引

15、力势能 日=GMho （式中G为引力常量）.一颗质量为 m的人造地球卫星以半径为1的圆形轨道环绕地球r o2,匀速飞行，已知地球的质量为M要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为则卫星上的发动机所消耗的最小能量为(假设卫星的质量始终不变，不计空气阻力及其他星体的影响)()GMm1111A- E二多: 丹B E= GMsr CGMm112GMm11, E=于m) D E= 丁忆T)【背诵知识点】一、卫星变轨问题的判断：(1)卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大.(2)卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小.(3)圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的

16、速度大，向心加速度相同.、人造天体运行参量的分析与计算方法分析与计算思路是将人造天体的运动看做绕中心天体做匀速圆周运动，它受到 的万有引力提供向心力，结合牛顿第二定律和圆周运动的规律建立动力学方程,Mm v224 712r . . 一 一.G7=ma= m- = mo r = m，以及利用人造天体在中心天体表面运行时，忽略中心天体的自转的黄金代换公式GIM= gR2.一一 、，mm 4,三.万有引力公式：F= Gy,其中g X 10 11 Nl- m2/kg 2(1)重力和万有引力的关系在赤道上，有在两极时，有GRm- mg= mRo 2= mJMm Grt= mg2 4兀 RT2 .(2)卫

17、星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系由由2Mm v ，口 Grt= nR得 v=Mm2GRr = mo R,得3 =所以R越大，v越小.G3M所以r越大，川越小.由2Mm 4 兀 /口GRr= m-R得 T=,;所以R越大，T越大.GM四、环绕速度与发射速度的比较及地球同步卫星1 .环绕速度与发射速度的比较近地卫星的环绕速度 v=、悭=VgR= kms,通常称为第一宇宙速度，它是地球周围所有卫星的最大环绕速度，是在地面上发射卫星的最小发射速度.不同高度处的人造卫星在圆轨道上的运行速度v= #M,其大小随半径的增大而减小.但是，由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，所以将卫星发射

18、到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大.2 .地球同步卫星特点(1)地球同步卫星只能在赤道上空.(2)地球同步卫星与地球自转具有相同的角速度和周期.(3)地球同步卫星相对地面静止.(4)同步卫星的高度是一定的.五.万有引力公式：F=翠，其中G= X 10 11 Nl- m2/kg 2(1)重力和万有引力的关系在赤道上，有 GR一 mg= mRo 2= mMm在两极时，有GRt mg(2)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系由由由2Mm v ，口GRr= mR得 v=GMR'3 =所以R越大，v越小."所以R越大，3越小.Mm 4 Tt 2 114n 2R 一GRr= mR得T=、/-GM，所以R越大，T越大.Mm 2RK)六、天体质量和密度的估算1 .解决天体圆周运动问题的一般思路 利用万有引力定律解决天体运动的一般步骤 (1)两条线索万有引力提供向心力F= Fn.重力近似等于万有引力提供向心力.(2)两组公式 2,2Mm v 24 nG-r = m- = mw r = m m r r rTv?4 2mg= 77=010 2r= m_T-r(g r为轨道所在处重力加速度2 .天体质量和密度的计算(1)