2023年度高一物理期末复习单元检测：天体运动与人

第8页单元测试天体运动与人造航天器1．利用引力常量G和以下某一组数据，不能计算出地球质量的是A．地球的半径及重力加速度〔不考虑地球自转〕B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离【答案】D【解析】在地球外表附近，在不考虑地球自转的情况下，物体所受重力等于地球对物体的万有引力，有，可得，A能求出地球质量。根据万有引力提供卫星、月球、地球做圆周运动的向心力，由，，解得；由，解得；由，会消去两边的M；故BC能求出地球质量，D不能求出。【考点定位】万有引力定律的应用/6-【名师点睛】利用万有引力定律求天体质量时，只能求“中心天体〞的质量，无法求“环绕天体〞的质量。2．如下图，一颗人造卫星原在椭圆轨道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。以下说法正确的选项是A．不管在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不管在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量【答案】B【考点定位】考查了万有引力定律的应用【方法技巧】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，最后选择适宜的公式分析解题，另外这一块的计算量非常大的，所以需要细心计算。3．如图，假设两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2。那么〔〕【答案】A【解析】由题意知，两颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，根据，得，所以，故A正确，B、C、D错误。【考点定位】天体运动【名师点睛】此题主要是公式，卫星绕中心天体做圆周运动，万有引力提供向心力，由此得到线速度与轨道半径的关系4．两颗卫星绕地球运行的周期之比为271，那么它们的角速度之比为__________，轨道半径之比为___________。【答案】127；91【考点定位】圆周运动关系、万有引力定律【方法技巧】先通过圆周运动关系分析两颗卫星的角速度关系，再通过万有引力关系，计算轨道半径关系。5．我国自主研制的首艘货运飞船“天舟一号〞发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号〞成功对接形成组合体。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球外表处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响。那么组合体运动的线速度大小为__________，向心加速度大小为___________。【答案】【考点定位】万有引力定律的应用【名师点睛】此题难度不大，应知道在地球外表附近物体所受重力和万有引力近似相等，即“黄金代换〞。6.如下图，“神舟八号〞飞船与“天宫一号〞目标飞行器于北京时间2023年11月3日凌晨实现刚性连接，形成组合体，使中国载人航天首次空间交会对接试验获得成功．假设地球的自转周期T、地球半径R、地球外表的重力加速度g、组合体运行的轨道距地面高度为h，以下表达式正确的选项是〔〕+-*A.组合体所在轨道处的重力加速度B.组合体围绕地球作圆周运动的角速度大小C.组合体的线速度大小D.组合体的运行周期【答案】D【解析】地球外表的物体受到的重力等于万有引力，即，那么，组合体绕地D、由万有引力定律得，解得，故D正确；点睛此题考查了万有引力定律的应用，知道万有引力提供向心力，应用万有引力公式与牛顿第二定律即可解题，解题时注意“黄金代换〞的应用。7.火星探测器绕火星近地做圆周轨道飞行，其线速度和相应的轨道半径为v0和R0，火星的一颗卫星在圆轨道上的线速度和相应的轨道半径为v和R，那么以下关系正确的选项是〔〕A.lg〔〕=lg〔〕B.lg〔〕=2lg〔〕C.lg〔〕=lg〔〕D.lg〔〕=2lg(〕【答案】A【解析】人造卫星的向心力由万有引力提供，故有①由①②两式得由对数运动算可得所以，故A正确，BCD错误；应选A。8.2023年10月19日，天宫二号空间实验室与神舟十一号载人飞船在距地面393公里的轨道高度交会对接成功。由此消息比照神舟十一号与地球同步卫星的认识，正确的选项是〔〕A.神舟十一号载人飞船中宇航员没有受到力的作用B.神舟十一号载人飞船的周期为24小时/+-C.神舟十一号载人飞船的周期小于同步卫星的周期D.神舟十一号载人飞船中天平可以正常使用【答案】C点睛解决此题的关键是理解宇宙员处于完全失重状态，靠地球的万有引力提供向心力，做圆周运动；明确飞船上所有天体均做匀速圆周运动．9.行星A和B都是均匀球体，其质量之比是13，半径之比是13，它们分别有卫星a和b，轨道接近各自行星外表，那么两颗卫星a和b的周期之比为〔〕A.127B.19C.13D.31【答案】C【解析】研究同卫星绕行星做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力，由得在行星外表运动,轨道半径可以认为就是行星的半径.行星A和B质量之比是,半径之比是那么故C正确综上所述此题答案是C10.由三颗星体构成的系统，忽略其他星体对它们的作用，存在着一种运动形式三颗星体在相互之间的万有引力作用下，分别位于等边三角形的三个顶点上，绕某一共同的圆心O在三角形所在的平面内做相同角速度的圆周运动(图为A、B、C三颗星体质量不相同时的一般情况)．假设A星体质量为2m，B、C两星体的质量均为m，三角形的边长为a，那么以下说法正确的选项是()A.A星体所受合力大小FA＝B.B星体所受合力大小FB＝C.C星体的轨道半径RC＝aD.三星体做圆周运动的周期T＝π【答案】DFB沿x方向的分力FB沿y方向的分力可得，B错误；应选D。11.如下图，A、B为地球的两个轨道共面的人造卫星，运行方向相同，A为地球同步卫星，A、B卫星的轨道半径的比值为，地球自转周期为T0．某时刻A、B两卫星距离到达最近，从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为〔〕A.B.C.D.【答案】C【解析】由开普勒第三定律得，设两卫星至少经过时间t距离最远，即B比A多转半圈，，又，解得，应选项C正确。点睛此题主要考查了开普勒第三定律的直接应用，注意只有围绕同一个中心天体运动才可以使用开普勒第三定律。12.有一质量为M、半径为R、密度均匀的球体，在距离球心O为2R的地方有一质量为m的质点，现在从M中挖去一半径为的球体〔如图〕，然后又在挖空局部填满另外一种密度为原2倍的物质，如下图。那么填充后的实心球体对m的万有引力为〔〕A.B.C.D.点睛由题意可知，在小球内部挖去直径为R的球体，其半径为R/2，计算出挖去局部对质点的引力，再计算出填充局部对质点的引力，用原整个大球对质点的引力减去挖去局部对质点的引力，加上填充局部对质点的引力即可。【答案】A【解析】设密度为，那么，在小球内部挖去直径为R的球体，其半径为R/2，挖去小球的质量为13.〔多项选择〕2023年6月19日，我国在西昌卫星发射中心发射“中星9A〞播送电视直播卫星，按预定方案，“中星9A〞应该首选被送入近地点约为200公里，远地点约为3.6万公里的转移轨道II〔椭圆〕，然后通过在远地点变轨，最终进入地球同步轨道III〔圆形〕．但是由于火箭故障，卫星实际入轨后初始轨道I远地点只有1.6万公里．技人员没有放弃，通过精心操作，利用卫星自带燃料在近地点点火，尽量抬高远地点的高度，经过10次轨道调整，终于在7月5日成功定点于预定轨道，以下说法正确的选项是〔〕A.失利原因可能是发射速度没有到达7.9m/sB.卫星在轨道III经过Q点时和在轨道II经过Q点时的速度相同C.卫星从轨道I的P点进入轨道II后机械能增加/+-D.卫星在轨道II由P点向Q点运行时处于失重状态【答案】CD14.〔多项选择〕在未的“星际穿越〞中，某航天员降落在一颗不知名的行星外表上.该航天员从高h=L处以初速度v0水平抛出一个小球，小球落到星球外表时，与抛出点的距离是，该星球的半径为R，引力常量为G，那么以下说法正确的选项是A.该星球的质量B.该星球的质量C.该星球的第一宇宙速度D.该星球的第一宇宙速度【答案】AC【解析】抛出点与落地点的水平距离为，所以运动时间，故，在该星球外表有，所以，A正确B错误；第一宇宙速度，C正确D错误．15.〔多项选择〕2023年12月2日,我国探月卫星嫦娥三号在西昌卫星发射中心成功发射升空,飞行轨道示意图如下图。嫦娥三号从地面发射后奔向月球,先在轨道Ⅰ上运行,在P点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,Q为轨道Ⅱ上的近月点,那么嫦娥三号在轨道Ⅱ上运动情况的表达中,正确的选项是()A.运行的周期等于在轨道Ⅰ上运行的周期B.从P到Q的过程中速率不断减小C.经过P的速度小于在轨道Ⅰ上经过P的速度D.经过P的加速度等于在轨道Ⅰ上经过P的加速度【答案】CD应选CD。16.一航天仪器在地面上重为，被宇航员带到月球外表上时重为。月球半径为R，引力常公为G，地球外表的重力加速度大小为，求(1)月球的密度;(2)月球的第一宇宙速度.【答案】【解析】〔1〕根据物体在月球上的重力等于月球对物体的万有引力求出月球的质量，结合月球的体积求出月球的密度．〔2〕根据重力提供向心力求出月球的第一宇宙速度。联立解得【点睛】万有引力定律的两个重要理论1.围绕星球做匀速圆周运动的物体，其向心力由万有引力提供；2.在星球外表上忽略星球自转的影响，那么可认为万有引力等于重力。17.2023年9月12日晚上11时58分，中国“天舟一号〞货运飞船顺利完成与“天宫二号〞太空实验室的自主快速交会