2022年新高考物理总复习：天体运动与人造卫星

1、2022 年新高考物理总复习：天体运动与人造卫星A 级保分题目巧做快做1多选(2017江苏高考)“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空。与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其( )角速度小于地球自转角速度 B线速度小于第一宇宙速度 C周期小于地球自转周期 D向心加速度小于地面的重力加速度Mm解析：选 BCD“天舟一号”在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行时，由 G r2 m2r可知，半径越小，角速度越大，则其角速度大于同步卫星的角速度，即大于地球自转的角 速度，A 项错误；由于第一宇宙速度是最

2、大环绕速度，因此“天舟一号”在圆轨道的线速度小于第一宇宙速度，B2项正确；由 T 可知，“天舟一号”的周期小于地球自转周期，CMmMm 项正确；由 Gg，D 项正确。mg，Gma 可知，向心加速度 a 小于地球表面的重力加速度R2Rh 22.多选(2017全国卷)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，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T0。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()AT0从 P 到 M 所用的时间等于 4从 Q 到 N 阶段，机械能逐渐变大从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小从 M 到 N 阶段，万有

3、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，根据动能定理可知，速度越来越小，C 项正确；海王星从 P 到 M 的时间小0T于从 M 到 Q 的时间，因此从 P 到 M 的时间小于 4 ，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

4、做正功，D 项正确。3.多选据印度时报报道，目前，印度政府 2017 年电子预算文件显示，火星登陆计划第 1 页 共 8 页暂定于 20212022 年。在不久的将来，人类将登陆火星，建立基地。用运载飞船给火星基地进行补给，就成了一项非常重要的任务。其中一种设想的补给方法：补给飞船从地球起 飞，到达月球基地后，卸下部分补给品。再从月球起飞，飞抵火星。在到达火星近地轨道 后，“空投补给品”，补给飞船在不着陆的情况下完成作业，返回地球。下列说法正确的 是()A补给飞船从月球起飞时的发射速度要达到 7.9 km/s B“空投补给品”要给补给品减速 C补给飞船不在火星上着陆原因是为了节省能量 D补给飞

5、船卸下部分补给品后，因为受到的万有引力减小，所以要做离心运动解析：选 BC月球的质量和重力加速度小于地球质量及地球上的重力加速度，补给飞 船从月球起飞时的发射速度不用达到 7.9 km/s，选项 A 错误；从高轨道变轨到低轨道，需要减速，所以“空投补给品”要给补给品减速，选项 B 正确；补给飞船不在火星上着陆， 可以节省因发射而耗费的能量，选项C 正确；补给飞船卸下部分补给品后，仍做圆周运动， 选项 D 错误。4(2018福州一中模拟)引力波的发现证实了爱因斯坦 100 年前所做的预测。1974 年发现了脉冲双星间的距离在减小就已间接地证明了引力波的存在。如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模

6、型，如图所示，两星球在相互的万有引力作用下，绕 O 点做匀速圆周运动。由于双星间的距离减小，则( )A两星的运动周期均逐渐减小B两星的运动角速度均逐渐减小C两星的向心加速度均逐渐减小D两星的运动线速度均逐渐减小解析：选 A双星做匀速圆周运动具有相同的角速度，靠相互间的万有引力提供向心m1m2mr 2mr 2，知mr mr ，知轨道半径比等于质量之反比，双星间力。根据G L21 12 21 12 2的距离减小，则双星的轨道半径都变小，根据万有引力提供向心力，知角速度变大，周期变小，故 A 正确，Bm1m2ma m a知，L 变小，则两星的向心加速度均增大，故C错误；根据 Gm1m2L2v121

7、122Gm2r1错误；根据 GL2 m1 r，解得 v1L2，由于 L 平方的减小比 r1 的减1小量大，则线速度增大，故D 错误。5多选(2018莆田六中月考)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()卫星运动的速度大小为 2gR第 2 页 共 8 页卫星运动的周期为 42RgC1卫星运动的向心加速度大小为2gD1卫星轨道处的重力加速度为4g解析：选 BD人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设地球质GMmv242r量为 M、卫星的轨道半径为 r，则又 r2RGMmr2m rm2rmam T2G

8、MgR忽略地球自转的影响有R2mg，所以卫星运动的速度大小为 vr 2 ，故 A 错误；T2r3 42R，故B 正确；aGMg ，故C 错误；卫星轨道处的GMgr24g重力加速度为4，故 D 正确。6.(2016天津高考)我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二 号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上

9、加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接解析：选 C飞船在同一轨道上加速追赶空间实验室时，速度增大，所需向心力大于万有引力，飞船将做离心运动，不能实现与空间实验室的对接，选项 A 错误；同理，空间实验室在同一轨道上减速等待飞船时，速度减小，所需向心力小于万有引力，空间实验室 做近心运动，也不能实现对接，选项 B 错误；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速时，飞船做离心运动，逐渐靠近空间实验室，可实现对接，选项 C 正确；当飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速时，飞船将做近心运动，远

10、离空间实验室，不能实现对接，选 项 D 错误。7多选在地球表面以初速度 v0 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( )第 3 页 共 8 页A这个行星的质量与地球质量之比为 12 B这个行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度之比为 12 C这个行星的密度与地球的密度之比为 14 D这个行星的自转周期与地球的自转周期之比为 122v0g4t1g解析：选 BC行星表面与地球表面的重力加速度之比为行2v 地 ，行星质量与地40tg R2行MG1球质量之比

11、为 行4，故 A 错误；这个行星的第一宇宙速度与地球的第一宇宙速度Mg R2地地GM行vg R1V1之比为v行行2，故 B 正确；这个行星的密度与地球的密度之比为 行4，故地g RM地地地VC 正确；无法求出这个行星的自转周期与地球的自转周期之比，故D 错误。8.(2017浙江 4 月选考)火箭发射回收是航天技术的一大进步。如图所示，火箭在返回地面前的某段运动，可看成先匀速后减速的直线运动，最后撞落在地面上。不计火箭质量的变化，则 ( )火箭在匀速下降过程中，机械能守恒火箭在减速下降过程中，携带的检测仪器处于失重状态C火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化D火箭着地时，火箭对地的作用

12、力大于自身的重力解析：选 D 匀速下降过程动能不变，重力势能减少，所以机械能不守恒，选项 A 错误；减速下降时加速度向上，所以携带的检测仪器处于超重状态，选项 B 错误；火箭着地时，火箭对地的作用力大于自身的重力，选项 D 正确；合外力做功等于动能改变量，选项C 错误。9.多选(2018 西北师大附中模拟 )宇航员在某星球表面以初速度2.0 m/s 水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，如图所示，O 为抛出点，若该星球半径为4 000 km，引力常量 G6.671011 Nm2 kg2，则下列说法正确的是() A该星球表面的重力加速度为 4.0 m/s2 B该星球的质量为 2.41023 k

13、g C该星球的第一宇宙速度为 4.0 km/s第 4 页 共 8 页D若发射一颗该星球的同步卫星，则同步卫星的绕行速度一定大于 4.0 km/s1解析：选 AC根据平抛运动的规律：h2gt2，xv0t，解得 g4.0 m/s2，A 正确；在gR2星球表面，重力近似等于万有引力，得 M G 9.61023kg，B 错误；由mv2mg 得第R1一宇宙速度为 v gR4.0 km/s，C 正确；第一宇宙速度为最大的环绕速度，D 错误。10多选使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度 v ，而使物体脱离星球引22121力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度 v ，v 与 v 的关系是 v 2v ，

14、已知某星球半11径是地球半径 R 的3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度 g 的6，地球的平均密度为 ，不计其他星球的影响，则()该星球上的第一宇宙速度为该星球上的第二宇宙速度为3gR 3gR3该星球的平均密度为28R3该星球的质量为 81解析：选 BC设地球的质量为 M，使质量为 m 的物体成为其卫星的第一宇宙速度满11Mmv 2GM足：mgGR2 m R，解得：GMgR2，v R gR，某星球的质量为 M，半gR21径为 R，表面的重力加速度为 g，同理有：GMgR2 54 ，解得：M54M，该星球上的第一宇宙速度为：vGM2gRA 错误；该星1R gR 6，故选项球上的第二宇宙速度

15、为：v 2v gR4，故选项 B 正确；由球体体积公式 V R32133M3M3M3M274和质量与密度的关系式 可知， ，M R3， 解V4R324R34R35423得：M81R3，故选项 C 正确，D 错误。B 级拔高题目稳做准做11.多选2017 年 1 月 24 日，报道称，俄航天集团决定将“质子-M” 运载火箭的发动机召回沃罗涅日机械制造厂。若该火箭从 P 点发射后不久就失去了动力，火箭到达最高点 M 后又返回地面的 Q 点，并发生了爆炸，已知引力常量为 G，地球半径为 R。不计空气阻力，下列说法正确的是( )A火箭在整个运动过程中，在 M 点的速率最大B火箭在整个运动过程中，在 M

16、 点的速率小于 7.9 km/s第 5 页 共 8 页C火箭从 M 点运动到 Q 点(爆炸前)的过程中，火箭的机械能守恒D已知火箭在 M 点的速度为 v，M 点到地球表面的距离为 h，则可求出地球的质量解析：选 BC 火箭在失去动力后，在 M 点的速率最小，选项A 错误；火箭从 M 点运动到 Q 点(爆炸前)的过程中，只有万有引力做功，火箭的机械能守恒，选项 C 正确；7.9 km/s 是最大的环绕速度，火箭在整个运动过程中，在M 点的速率小于 7.9 km/s，选项 B 正确； 火箭做的不是圆周运动，根据选项D 中给出的条件，无法求出地球的质量，选项D 错误。12(2018天津质检)地球赤道

17、上有一物体随地球自转而做圆周运动，所受到的向心Fav力为 F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星(高度忽略)所受到的向心力为 F2，向心加速度为 a2，线速度为 v2，角速度为 2；地球同步卫星所受到的向心力为 ，向心加速度为 ，线速度为 ，角速度为 。假设三者质3333量相等，地球表面的重力加速度为 g，第一宇宙速度为 v，则( )AF1F2F3Cv1v2vv3Ba1a2ga3 D132解析：选 D根据题意，研究对象三者质量相等，轨道半径 r1r2r3。物体与近地人造卫星比较，由于赤道上物体受引力和支持力的合力提供向心力，而近地卫星只受万有引力，

18、故 F1F2，故 A 错误；由选项 A 的分析知道向心力 F1F2，故由牛顿第二定律可知 a1a2，v2故 B 错误；由 A 选项的分析知道向心力 F1F2，根据向心力公式 Fm R ，由于 m、R 相等，故v T ，再根据 2 ， 故 D 正32 T ，有 132确。13.(2018德阳一诊)2016 年10 月17 日发射的“神舟十一号” 飞船于 10 月 19 日与“天宫二号”顺利实现了对接。在对接过程中， “神舟十一号”与“天宫二号”的相对速度非常小，可以认为具有相同速率。它们的运动可以看作是绕地球的匀速圆周运动，设“神舟十一号”的质量为 m，对接处距离地球表面高度为 h，地球的半径为

19、 r，地球表面处的重力加速度为 g，不考虑地球自转的影响，“神舟十一号”在对接时，下列结果正确的是()对地球的引力大小为 mg向心加速度为 rgrh2rhrh周期为rgDmgr2动能为rh第 6 页 共 8 页解析：选 C“神舟十一号”在对接处的重力加速度小于地球表面的重力加速度，对地球的引力小于 mg，故AMm错误；在地球表面重力等于万有引力，有 G r2 mg，解得：GMgr2 对接时，万有引力提供向心力，有 G Mm marh 2联立式得：a r2g，故 B 错误；rh2根据万有引力提供向心力，有 GMm42m(rh)rh2T22rhrh联立得 Trg，故 C 正确；Mmv2 根据万有引

20、力提供向心力，Gmrh 2rh1GMmmgr22动能 Ek2mv22rh rh，故 D 错误。14.(2018鹰潭一模)我国首颗量子科学实验卫星于 2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功发射。量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实 验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的 m 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍，图中 P 点是地球赤道上一点，由此可知()同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 n3m3P同步卫星与 点的速度之比为1n量子卫星与同步卫星的速度之比为 nmP量子卫星与 点的速度之比为n3mr 3r 3T解析：选 D由开普勒第三定律得 量 同 ，又由题意知 rmR，rnR，所以 同r 3nR3n3T 2T 2量同量同T量同