高一天体运动

1、天体运动第I卷（选择题）请点击修改第I卷的文字说明1若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星（ ）A线速度越大 B角速度越大C周期越长 D向心加速度越大2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，运动的周期为A B C D3对于万有引力定律的表达式，下列说法中正确的是（ ）A.公式中G为引力常量，它是由实验测得的，而不是人为规定的B.当趋于零时

2、，万有引力趋于无限大C.两物体受到的引力总是大小相等的，而与、是否相等无关D.两物体受到的引力总是大小相等的、方向相反，是一对平衡力4火星表面特征非常接近地球，可能适合人类居住我国志愿者王跃参与了在俄罗斯进行的“模拟登火星”实验活动已知火星半径是地球半径的，质量是地球质量的，地球表面的重力加速度是g，若王跃在地球上能向上跳起的最大高度是h在忽略自转影响的条件下，下述分析正确的是（ ）A火星表面的重力加速度是B王跃在火星上向上跳起的最大高度是C火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的D王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的5如图所示设地球的质量为M且绕太阳做匀速圆周运动，当地球运动

3、到D点时，有一质量为m的飞船由静止开始从D点只在恒力F的作用下沿DC方向做匀加速直线运动，再过两个月，飞船在C处再次掠过地球上空，假设太阳与地球的万有引力作用不改变飞船所受恒力F的大小和方向，飞船到地球表面的距离远小于地球与太阳间的距离，则地球与太阳间的万有引力大小（ ）A. B C D6我国发射了一颗地球资源探测卫星，发射时，先将卫星发射至距离地面50km的近地圆轨道1上，然后变轨到近地点距离地面50km、远地点距离地面1500km的椭圆轨道2上，最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3，轨道1、2相切于P点，轨道2、3相切于Q点。忽略空气阻力和卫星质量的变化，则以下说法正确的是（ ）A

4、该卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P处点火减速B该卫星在轨道3的机械能大于在轨道1的机械能C该卫星在轨道2上稳定运行时，P点的速度小于Q点的速度D该卫星在轨道2上Q点的加速度大于在轨道3上Q点的加速度7宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至于因万有引力的作用吸引到一起。设两者的质量分别为m1和m2且m1m2，则下列说法正确的是 （ ）A.两天体做圆周运动的周期相等 B.两天体做圆周运动的向心加速度大小相等C.m1的轨道半径大于m2的轨道半径 D. m2的轨道半径大于m1的轨道半径8（6分）（2014贵州模拟）2013年12月2日凌晨2时17分，

5、“嫦娥三号”由“长征三号乙”运载火箭成功送入太空，经过一系列的调控和变轨，“嫦娥三号”最终顺利降落在月球表面，如图所示“嫦娥三号”在地月转移轨道的P点调整后进入环月圆形轨道1，进一步调整后进入环月椭圆轨道2有关“嫦娥三号”下列说法正确的是（）A.在P点由轨道1进入轨道2需要减速B.在地球上的发射速度一定大于第二宇宙速度C.在轨道2经过P点时速度大于Q点速度D.分别由轨道1与轨道2经P点时，向心加速度相同9太阳系个行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球恰好运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎成一条直线的现象，天文学成为“行星冲日”据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日，

6、木星冲日，4月9日火星冲日，6月11日土星冲日，8月29日，海王星冲日，10月8日，天王星冲日，已知地球轨道以外的行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是：地球火星木星土星天王星海王星轨道半径（AU）1.01.55.29.51930A各点外行星每年都会出现冲日现象B.在2015年内一定会出现木星冲日C.天王星相邻两次的冲日的时间是土星的一半D.地外行星中海王星相邻两次冲日间隔时间最短10近期，电影火星救援的热映，再次激起了人们对火星的关注，某火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，已知速度为，引力常量为G，下列说法正确的是（ ）A.可算出探测器的质量B.可算出火星的质量C.可算出火

7、星的半径D.飞船若要离开火星，必须启动自动助推器使飞船加速11拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，即始终保持与地球、太阳在一条直线上。则此飞行器的（ ）A.向心力仅由太阳的引力提供B.向心力仅由地球的引力提供C.向心加速度等于地球的向心加速度D.线速度大于地球的线速度12若已知月球质量为m月，半径为R，引力常量为G，如果在月球上（ ）A以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为B以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体落回到抛出点所用时间为C发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度为 D发射一颗绕月球做圆周运

8、动的卫星，则最小周期为213如图所示，地球球心为O，半径为R，表面能重力加速度为g一宇宙飞船绕地球无动力飞行且做椭圆运动，恰好经过距地心2R的P点，为研究方便，假设地球不自转且表面没有空气，则（ ）A飞船在P点的加速度一定是B飞船经过P点的速度一定是C飞船内的物体处于完全失重状态D飞船经过P点时，对准地心弹射出的物体一定沿PO直线落向地面14如图，a、b、c是在地球上空的圆轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）Ab、c的线速度大小相等，且大于a的线速度Bb、c的向心加速度大小相等，且小于a的向心加速度Cc加速可追上同一轨道上的bD若a由于受到微小阻力作用轨道半径缓慢减小，则其线速度将增大

9、15如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进人地球同步轨道，则（ ）A该卫星的发射速度必定大于11.2 km/sB卫星在同步轨道II上的运行速度大于7.9 km/sC在轨道I上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D卫星在Q点通过加速实现由轨道I进入轨道16若第一宇宙速度为v，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T，地球同步卫星的轨道半径为地球半径的n倍。则下列说法正确的是A地球同步卫星的加速度大小为 B地球近地卫星的周期为C地球同步卫星的运行速度为D地球赤道上的物体随地球自转的线速度大小为17(多选)设地球的质量为，平均半径为，自转

10、角速度为，引力常量为，则有关同步卫星的说法正确的是( )A同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内B同步卫星的离地高度为C同步卫星的离地高度为D同步卫星的角速度为，线速度大小为第II卷（非选择题）评卷人得分二、计算题（题型注释）18土星周围有许多大小不等的岩石颗粒，其绕土星的运动可视为圆周运动其中有两个岩石颗粒A和B与土星中心距离分别为rA=8.0104km和rB=1.2105km忽略所有岩石颗粒间的相互作用，求：（结果可用根式表示）（1）求岩石颗粒A和B的线速度之比；（2）求岩石颗粒A和B的周期之比；（3）土星探测器上有一物体，在地球上重为10N，推算出他在距土星中心3.2105km处受到土星

11、的引力为0.38N已知地球半径为6.4103km，请估算土星质量是地球质量的多少倍？19宇航员驾驶宇宙飞船到达月球，他在月球表面做了一个实验：在离月球表面高度为h处，将一小球以初速度v0水平抛出，水平射程为x。已知月球的半径为R，万有引力常量为G。不考虑月球自转的影响。求：（1）月球表面的重力加速度大小g0 ；（2）月球的质量M；（3）飞船在近月圆轨道绕月球做匀速圆周运动的速度v。试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1C【解析】试题分析：根据万有引力提供向心力得出线速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系，从而比较出大小解：根据=得，a=，v=，

12、=，T=知离地面越远的卫星，轨道半径越大，线速度越小、角速度越小、周期越大、向心加速度越小故C正确，A、B、D错误故选C【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，知道线速度、角速度、加速度、周期与轨道半径的关系2B【解析】试题分析：两者之间的万有引力充当向心力，故有，则对任意一个恒星有，两式联立得解得，故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，B正确；考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】在万有引力这一块，涉及的公式和物理量非常多，掌握公式在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常

13、大的，所以需要细心计算【答案】AC【解析】试题分析：引力常量是卡文迪许通过实验测出的，故A正确；万有引力定律公式适用于两质点间的万有引力，当趋向于零时，公式不再适用，故B错误；两物体受到的引力是一对作用力和反作用力，大小相等，方向相反，故C正确，D错误。考点：万有引力定律的应用【名师点睛】解决本题的关键知道万有引力定律的公式，知道公式的适用范围，以及知道两物体间的万有引力是一对作用力和反作用力。4AC【解析】试题分析：根据万有引力等于重力得出星球表面重力加速度的表达式，结合火星和地球的质量之比和半径之比求出重力加速度之比，从而得出王跃在火星上向上跳起的最大高度根据万有引力提供向心力得出第一宇宙

14、速度的表达式，结合星球质量之比和半径之比求出第一宇宙速度之比解：A、根据得，星球表面的重力加速度g=，因为火星质量是地球质量的，火星半径是地球半径的，则火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，即火星表面的重力加速度为，故A正确B、根据h=知，初速度相同，火星表面的重力加速度是地球表面重力加速度的，则在火星上向上跳起的最大高度是地球上的倍，即为，故B错误C、根据知，第一宇宙速度v=，因为火星质量是地球质量的，火星半径是地球半径的，则火星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的，故C正确D、因为火星表面的重力加速度为地球表面重力加速度的，则王跃在火星表面所受火星引力是他在地球表面所受地球引力的，故D

15、错误故选：AC【点评】解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力等于重力，2、万有引力提供向心力，并能灵活运用5A【解析】试题分析：对地球：由太阳的万有引力提供向心力，设地球公转周期为T，公转半径为R，则有：；由于飞船相继通过D、C的时间为2个月，故C、D点与太阳的连线所称的夹角为，地球沿着圆周从D到C的时间为，由几何关系得：R=xDC；对探测卫星从静止开作匀加速直线运动，则有：联立得： 故选A.考点：向心力；牛顿第二定律【名师点睛】本题是万有引力与匀变速运动的综合，关键找出地球与飞船之间的时间关系，运用几何知识得到CD与R的关系；此题难度不大，考查学生从题目中获取信息并利用几

16、何关系的能力.6B【解析】试题分析：卫星在轨道1上的P处的万有引力恰好提供其做圆周运动的向心力，要使卫星进入轨道2，卫星要做离心运动，使卫星在P点所受万有引力不足以提供其做圆周运动所需的向心力，因此需在P点加速，A错误；要想将卫星发射到高轨道上就需要更大的发射速度，具有更大的机械能，从1轨道进入3轨道要经过两次加速，B正确；在2轨道上从P点到Q点机械能守恒，Q点距地面更高，重力势能更大，动能小，速度就小，C错误；无论在轨道2还是在轨道3上的Q点的加速度都是由卫星在该点所受地球的万有引力提供，所以相等，D错误；故选B。考点：卫星的发射。【名师点睛】卫星的发射分三个轨道，近地轨道、椭圆轨道、预定轨

17、道，从近地轨道进入椭圆轨道要加速，使卫星做离心运动，当到达预定轨道位置时，要再加速使其满足做圆周运动的条件，从而在预定轨道做圆周运动。7AD【解析】试题分析：双星绕连线上的一点做匀速圆周运动，其角速度相同，两者之间的万有引力提供向心力，所以两者周期相同，故选项A正确；由可知，两者的向心加速度不同，与质量成反比，故选项B错误；由可知半径与质量成反比，故选项C错误D正确考点：万有引力定律；双星问题8AD【解析】试题分析：通过宇宙速度的意义判断嫦娥三号发射速度的大小根据卫星变轨原理分析轨道变化时卫星是加速还是减速在同一椭圆轨道上根据引力做功的正负判断速度的变化在不同轨道上经过同一点时卫星的加速度大小

18、相同解：A、卫星在轨道1上的P点处减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入轨道2，故A正确B、嫦娥三号发射出去后绕地球做椭圆运动，没有离开地球束缚，故嫦娥三号的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/s，故B错误C、卫星做椭圆轨道运动时，从远月点P向近月点Q运动中，月球对卫星的引力做正功，故速度增大，即在轨道2经过P点时速度小于Q点速度，故C错误D、在A点嫦娥三号卫星产生的加速度都是由万有引力产生的，因为同在A点万有引力大小相等，故不管在哪个轨道上运动，在A点时万有引力产生的加速度大小相等，故D正确故选：AD点评：本题要理解卫星变轨原理，嫦娥三号在轨道1上做圆周运动万有引力等于向心

19、力，要进入轨道2需要做近心运动，使得在P点所受万有引力大于圆周运动向心力，因为同在P点万有引力不变，故嫦娥三号只有通过减速减小向心力而做近心运动进入轨道29BD【解析】试题分析：相邻两次行星冲日的时间间隔就是地球比该行星多运动一周的时间，根据开普勒第三定律可得根据万有引力提供向心力，周期，相邻两次行星冲日的时间间隔，即相邻两次行星冲日的时间间隔大于1年，所以选项A错，根据木星轨道半径是地球的5.2倍，木星周期大于11年，小于12年，所以木星冲日的时间间隔大于年小于1.1年，由于今年的冲日时间是1月6日，所以下次木星冲日在2015年，选项B对。由于木星相邻两次冲日的时间间隔的一半还不到一年，而所

20、有行星冲日的相邻间隔都超过1年，所以天王星相邻两次的冲日的时间不可能是土星的一半，选项C错。根据海王星的轨道半径最大，周期最大，根据相邻两次冲日的时间间隔可判断海王星的时间间隔最短，选项D对。考点：万有引力与航天【答案】BCD【解析】试题分析：设火星的半径为R，由于火星探测器贴近火星表面做匀速圆周运动，则探测器的轨道半径近似等于R，根据万有引力提供向心力，有：，得火星的质量为： ，由得，联立解得 火星的质量，由上可知不能求出探测器的质量，故A错误，BC正确；飞船若要离开火星，必须增大飞船所需要的向心力，因此应启动助推器使飞船加速，做离心运动，故D正确。考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】根据

21、万有引力提供向心力得出火星质量与探测器周期的关系，由圆周运动的周期 公式求火星的半径结合离心运动的条件分析飞船变轨问题；解决本题的关键掌握万有引力提供向心力这一理论，并能灵活运用，同时要掌握变轨的原理。【答案】D【解析】试题分析：飞行器在几乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，靠地球和太阳引力的合力提供向心力，故AB错误；飞行器和地球的角速度相等，根据知，飞行器的向心加速度大于地球的向心加速度，故C错误；根据知，飞行器的线速度大于地球的线速度，故D正确。考点：万有引力定律及其应用【名师点睛】解决本题的关键知道飞行器向心力的来源，抓住角速度相等，结合线速度、向心加速度与角速度的关系分析

22、判断。12A【解析】试题分析：月球表面的重力加速度为，以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体上升的最大高度为，选项A正确；以初速度v0竖直上抛一个物体，则物体落回到抛出点所用时间为，选项B错误；发射一颗绕月球做圆周运动的卫星，则最大运行速度满足，解得：，选项C正确；最小周期满足，解得，选项D错误；故选A.考点：万有引力定律的应用【名师点睛】此题是万有引力定律的应用问题，关键是知道卫星做圆周运动的向心力等于万有引力，即，且知道围绕月球表面运动的卫星具有最大的线速度以及最小的周期；注意月球表面的重力加速度的表达式.13AC【解析】试题分析：根据万有引力等于重力和万有引力提供向心力分别求出P点的加速度

23、和卫星经过P点的速度根据加速度方向判断物体的运动状态解：A、根据G=ma，知a=，因为r=2R，知卫星在轨道P处的加速度是贴近地球表面做圆周运动加速度的，根据G=mg=ma，知卫星贴近地球表面做圆周运动的加速度为g，则卫星经过P点时的加速度一定是故A正确B、如果飞船经P点做圆周运动，根据mg=m，解得v=，因为g=，则卫星在P点的速度为在椭圆轨道上飞船经P点做离心运动，此时满足万有引力小于P点所需向心力，所以卫星在P点的速度大于故B错误；C、飞船只受重力，飞船内的物体处于完全失重状态故C正确D、从绕地球做圆周运动的卫星上对准地心弹射一物体，物体相对卫星的速度方向是指向地心，但物体相对地球的速度

24、方向则偏离地心所以，该物体在地球的万有引力作用下，将绕地球做轨迹为椭圆的曲线运动，地球在其中一个焦点故D错误故选AC【点评】解决本题的关键掌握万有引力提供向心力和万有引力等于重力这两个理论，并能熟练运用14BD【解析】试题分析：3颗卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，结合万有引力定律和牛顿第二定律比较它们的线速度和周期c加速，b减速，万有引力与所需的向心力不等，它们会离开原轨道解：卫星绕地球做圆周运动，靠万有引力提供向心力，有：=A、线速度v=，根据题意rarb=rc，所以b、c的线速度大小相等，小于a的线速度，故A错误；B、加速度a=，根据题意rarb=rc，所以b、c的加速度大小相

25、等，且小于a的加速度，故B正确；C、c加速，万有引力不够提供向心力，做离心运动，离开原轨道，所以不会与b相遇故C错误；D、卫星由于阻力的原因，轨道半径缓慢减小，根据公式，v=，则线速度增大故D正确故选：BD【点评】解决本题的关键掌握线速度、相信加速度与轨道半径的关系，以及两卫星在同一轨道上，通过只加速或减速是不会相遇的15CD【解析】试题分析：了解同步卫星的特点和第一宇宙速度、第二宇宙速度的含义当万有引力刚好提供卫星所需向心力时 卫星正好可以做匀速圆周运动1若是供大于需 则卫星做逐渐靠近圆心的运动2若是供小于需 则卫星做逐渐远离圆心的运动解：A、11.2km/s是卫星脱离地球束缚的发射速度，而

26、同步卫星仍然绕地球运动，故A错误B、7.9km/s即第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，也是最大的圆周运动的环绕速度而同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，根据v的表达式可以发现，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度故B错误C、在轨道I上，P点是近地点，Q点是远地点，则卫星在P点的速度大于在Q点的速度故C正确D、从椭圆轨道到同步轨道，卫星在Q点是做逐渐远离圆心的运动，要实现这个运动必须卫星所需向心力大于万有引力，所以应给卫星加速，增加所需的向心力所以在轨道上Q点的速度大于轨道上Q点的速度，故D正确故选：CD【点评】知道第一宇宙速度的特点卫星变轨也就是近心运动或离心运动，根据提供的万有引力和所需的向心力关系确定【答案】CD【解析】试题分析：研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：，根据地球表面万有引力等于重力得：，解得：，则有： ，所以同步卫星的向心加速度是地球表面重力加速度的，故A错误；地球近地卫星的半径为地球半径R，则：，而同步卫星：，两个方程向比较可以得到，近地卫星的周期，故选项B错误；研究同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：，其中为同步卫星的轨道半径地球同步卫星的轨道半