2020年高考物理复习练习：天体运动和人造卫星(基础课时)

1、i限时规范训练（单独成册）基础巩固题组（20 分钟，50 分）1 如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通 过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60的正上方按图示方向第一次运行到南纬 60。的正上方时所用时 间为 1 h,则下列说法正确的是（）A .该卫星与同步卫星的运行半径之比为1 : 4B.该卫星与同步卫星的运行速度之比为1 : 2C .该卫星的运行速度一定大于 7.9 km/sD .该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能解析：选 A.由题意知卫星运行的轨迹所对圆心角为 120即运行了三分之一周期，用时 1 h,因此卫星的周期 T = 3 h,由 吓 =42_mr 可得 TX3，又同步卫星的

2、周期 T同=24 h,则极地轨道卫星 与同步卫星的运行半径之比为 1 4, A 正确；由 GMrm= m*，可得 vX：，故极地轨道卫星与同步卫星的运行速度之比为 2 1, B 错误;第一宇宙速度v= 7.9 km/s，是近地卫星的运行速度，所以该卫星的运行速度要小于 7.9 km/s，故 C 错误；因卫星的质量未知，则机械能无法比较，D 错误.2. 如图所示，“嫦娥三号”探测器发射到月球上 要经过2多次变轨，最终降落到月球表面上，其中轨道I为圆形轨道，轨道H为椭圆轨道，下列说法正确的是（）A. 探测器在轨道I运行时的加速度大于月球表面的重力加速度B. 探测器在轨道I经过 P 点时的加速度小于

3、在轨道H经过 P 点 时的加速度C .探测器在轨道I的运行周期大于在轨道H的运行周期D .探测器在 P 点由轨道I进入轨道H必须点火加速解析： 选 C.探测器在轨道I运行时的万有引力小于在月球表面时 的万有引力，根据牛顿第二定律，探测器在轨道I运行时的加速度小 于月球表面的重力加速度，故 A 错误；根据万有引力提供向心力有GM2m= ma,距地心距离相同，则加速度相同，故探测器在轨道I经过 P 点时的加速度等于在轨道H经过 P 点时的加速度，故 B 错误；轨道I的半径大于轨道H的半长轴， 根据开普勒第三定律， 探测器在轨道I的运行周期大于在轨道H的运行周期，故 C 正确；探测器在 P 点由轨

4、道I进入轨道H必须减速，故 D 错误.3.（2017 高考全国卷II） （多选） 如图， 海王星绕太 海爭一什、再.、杏阳丨 阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M、N、为轨道短轴的两个端点，运行的周期为 T若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从 P 经 M、Q 到 N 的运动过程中（）A. 从 P 到 M 所用的时间等于-4B. 从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大C .从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小3D .从 M 到 N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功解析：选 CD在海王星从 P 到 Q 的运动过程中，由于引力与速 度的夹角大于 90因此引力做负功，根据动能定理

5、可知，速度越来 越小，C项正确；海王星从 P 到 M 的时间小于从 M 到 Q 的时间，因 此从 P 到 M的时间小于号，A 项错误；由于海王星运动过程中只受 到太阳引力作用，引力做功不改变海王星的机械能，即从Q 到 N 的运动过程中海王星的机械能守恒，B 项错误；从 M 到 Q 的运动过程 中引力与速度的夹角大于 90因此引力做负功，从 Q 到 N 的过程中， 引力与速度的夹角小于 90因此引力做正功，即海王星从 M 到 N的过程中万有引力先做负功后做正功， D 项正确.4.（20 佃皖南八校联考）一颗在赤道上空做匀速圆周运动的人造卫星，其轨道半径上对应的重力加速度为地球表面重力加速度的四分

6、 之一，则某一时刻该卫星观测到地面赤道最大弧长为（已知地球半径 为 R）（）（）B.1nR1D. 4承承解析：选 A.根据卫星在其轨道上满足=，且在地球 表面GRT = mg,又因为 g =；g,解得 r = 2R；则某一时刻该卫星观测到地面赤道长度对应的弧度数为，则观测到地面赤道最大弧长A.2nR42为 3nR,A正确.5. （2019 山西晋城质检）天文学家将相距较近、 仅在彼此的引力 作用下运行的两颗恒星称为双星.若某双星的质量分别为M、m,间距为 L,双星各自围绕其连线上的某点 0 做匀速圆周运动，其角速 度分别为 、，质量为 M 的恒星轨道半径为 R,已知引力常量为 G,则描述双星运

7、动的上述物理量满足（）A. 3132C. GM = 2（L R）L2D. Gm= w?R3解析：选 C 双星系统中两颗星的角速度相同，31=32,则 A、B 项错误.由GMm= mo2（L R）,得 GM =2（L R）L2, C 项正确.由 GMm= M3浪，得 Gm=GJ2RL2, D 项错误.6. 如图所示，有 A、B 两颗卫星绕地心 O 做圆周运动，旋转方向相同.A 卫星的周期为 Ti, B 卫星的周 t! j期为 T2,在某一时刻两卫星相距最近，则（引力常量为G）（）（）A .两卫星经过时间 t= Ti+ T2再次相距最近2 2B.两颗卫星的轨道半径之比为 T13 :丁丁2C .若已

8、知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D .若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度5解析：选 B.两卫星相距最近时，两卫星应该在同一半径方向上，6、,2n2nA 多转动一圈时，第二次追上，转动的角度相差 2n,即 Ttt= 2n,T1T2得出 t=TiT2,故A错误；根据万有引力提供向心力得Glm=m4TnrTr，A 卫星的周期为 Ti，B 卫星的周期为 T2，所以两颗卫星的轨道半 径之比为 Ti| T22，故 B 正确；若已知两颗卫星相距最近时的距离， 结合两颗卫星的轨道半径之比可以求得两颗卫星的轨道半径，根据万2GMm 4n有引力提供向心力得2=巾尹笃可求出地球的

9、质量，但不知道地 球的半径，所以不可求出地球的密度和地球表面的重力加速度， 故 C、D 错误.7. (多选)在轨道上运动的质量为 m 的人造地球卫星，它到地面 的距离等于地球半径 R,地面上的重力加速度为 g,忽略地球自转影 响，则()A .卫星运动的速度大小为.2gRB. 卫星运动的周期为 4C. 卫星运动的向心加速度大小为gD .卫星轨道处的重力加速度为 Jg解析：选 BD.人造卫星绕地球做匀速圆周运动， 根据万有引力提7mw2r = ma= m4，又 r = 2R,忽略地球自转的影响有GMm= mg,供向心力，设地球质量为M、卫星的轨道半径为r,则= mTiB.不考虑卫星质量变化，卫星在

10、三个轨道上的机械能E皿En EIC .卫星在不同轨道运动到 P 点（尚未制动）时的加速度都相等D.不同轨道的半长轴（或者半径）的二次方与周期的三次方的比 值都相等解析：选 C.根据开普勒第三定律，对于同一个中心天体，卫星 在不同轨道上运动时半长轴 （或者半径 ）的三次方跟周期的平方的比 值都相等，选项 D 错误；轨道半径越大，周期也越长，选项 A 错误； 卫星在半长轴越大的轨道上运动，其机械能总量越大，选项 B 错误； 卫星在不同轨道上运行到 P 点时到月心的距离都相等， 其所受月球的 万有引力相等，故加速度相等，选项 C 正确.7.（多选）在地球表面以初速度 vo竖直向上抛出一个小球，经时 间 t后回到出发点. 假如宇航员登上某个与地球差不多大小的行星表 面，仍以初速度 v0竖直向上抛出一个小球，经时间 4t 后回到出发 点.则下列说法正确的是 （）A .这个行星的质量与地球质量之比为 1 : 2B.这个行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为1 : 2C .这个行星的密度与地球的密度之比为 1 : 4D.这个行星的自转周期与地球的自转周期之比为1 : 2142v0解析：选 BC行星表