高考物理第五章第2课时天体运动和人造卫星(基础课时)限时规范训练(含解析)新人教版

天体运动和人造卫星[基础稳固题组

](20

分钟，

50分)1．以下图，某极地轨道卫星的运转轨道平面经过地球的南北两极，已知该卫星从北纬

60°的正上方按图示方向第一次运转到南纬

60°的正上方时所用时间为

1h

，则以下说法正确的选项是

(

)A．该卫星与同步卫星的运转半径之比为1∶4B．该卫星与同步卫星的运转速度之比为1∶2C．该卫星的运转速度必定大于7.9km/sD．该卫星的机械能必定大于同步卫星的机械能分析：选A.由题意知卫星运转的轨迹所对圆心角为120°，即运转了三分之一周期，用Mm4π23时1h，所以卫星的周期T＝3h，由Gr2＝mT2r可得T∝r，又同步卫星的周期T同＝24Mmv21h，则极地轨道卫星与同步卫星的运转半径之比为1∶4，A正确；由Gr2＝mr，可得v∝r，故极地轨道卫星与同步卫星的运转速度之比为2∶1，B错误；第一宇宙速度v＝7.9km/s，是近地卫星的运转速度，所以该卫星的运转速度要小于7.9km/s，故C错误；因卫星的质量未知，则机械能没法比较，D错误．2．以下图，“嫦娥三号”探测器发射到月球上要经过多次变轨，最后下降到月球表面上，此中轨道Ⅰ为圆形轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，以下说法正确的选项是( )A．探测器在轨道Ⅰ运转时的加快度大于月球表面的重力加快度B．探测器在轨道Ⅰ经过P点时的加快度小于在轨道Ⅱ经过P点时的加快度C．探测器在轨道Ⅰ的运转周期大于在轨道Ⅱ的运转周期D．探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ一定点火加快分析：选C.探测器在轨道Ⅰ运转时的万有引力小于在月球表面时的万有引力，依据牛顿第二定律，探测器在轨道Ⅰ运转时的加快度小于月球表面的重力加快度，故A错误；依据万有引力供给向心力有

GMmr2＝ma，距地心距离同样，则加快度同样，故探测器在轨道Ⅰ经过P点时的加快度等于在轨道Ⅱ经过

P点时的加快度，故

B错误；轨道Ⅰ的半径大于轨道Ⅱ的半长轴，依据开普勒第三定律，探测器在轨道Ⅰ的运转周期大于在轨道Ⅱ的运转周期，故C正确；探测器在P点由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ一定减速，故D错误．3．(2017·高考全国卷Ⅱ)(多项选择)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近期点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运转的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的互相作用，则海王星在从P经、到N的运动过程中()MQA．从到0P所用的时间等于TM4B．从Q到N阶段，机械能渐渐变大C．从P到Q阶段，速率渐渐变小D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功分析：选CD.在海王星从P到Q的运动过程中，因为引力与速度的夹角大于90°，所以引力做负功，依据动能定理可知，速度愈来愈小，C项正确；海王星从P到M的时间小于从到的时间，所以从到0QPM的时间小于T，A项错误；因为海王星运动过程中只遇到太阳M4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°，所以引力做负功，从Q到N的过程中，引力与速度的夹角小于90°，所以引力做正功，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．(2019·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快度为地球表面重力加快度的四分之一，则某一时刻该卫星观察到地面赤道最大弧长为(已知地球半径为)( )R21A.B．2πR3πR11C.3πRD．4πR分析：选A.依据卫星在其轨道上知足MmMm，又因为′Gr2＝′，且在地球表面2＝gmgGRmg12π＝4g，解得r＝2R；则某一时刻该卫星观察到地面赤道长度对应的弧度数为3，则观察到2地面赤道最大弧长为3πR，A正确．5．(2019·山西晋城质检)天文学家将相距较近、仅在相互的引力作用下运转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，双星各自环绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，其角速度分别为12M的恒星轨道半径为R，已知引力常量为G，ω、ω，质量为则描绘双星运动的上述物理量知足()A．ω1<ω2B．ω1>ω2222321GMm2分析：选C.双星系统中两颗星的角速度同样，ω1＝ω2，则A、B项错误．由L2＝mω2(L22GMm222－R)，得GM＝ω2(L－R)L，C项正确．由L2＝Mω1R，得Gm＝ω1RL，D项错误．6．以下图，有A、B两颗卫星绕地心O做圆周运动，旋转方向同样．A卫星的周期为T1，B卫星的周期为T2，在某一时刻两卫星相距近来，则(引力常量为G)( )A．两卫星经过时间t＝T1＋T2再次相距近来2B．两颗卫星的轨道半径之比为T13∶T23C．若已知两颗卫星相距近来时的距离，可求出地球的密度D．若已知两颗卫星相距近来时的距离，可求出地球表面的重力加快度分析：选B.两卫星相距近来时，两卫星应当在同一半径方向上，A多转动一圈时，第二2π2πTT次追上，转动的角度相差2π，即t－T2t＝2π，得出t＝12，故A错误；依据万有T1T2－T1引力供给向心力得GMm4π212r2＝mT2r，A卫星的周期为T，B卫星的周期为T，所以两颗卫星的轨22道半径之比为T13∶T23，故B正确；若已知两颗卫星相距近来时的距离，联合两颗卫星的轨GMm4π2道半径之比能够求得两颗卫星的轨道半径，依据万有引力供给向心力得r2＝mT2r，可求出地球的质量，但不知道地球的半径，所以不行求出地球的密度和地球表面的重力加快度，故C、D错误．7．(多项选择)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，地面上的重力加快度为g，忽视地球自转影响，则( )A．卫星运动的速度大小为2gR2RB．卫星运动的周期为4πg1C．卫星运动的向心加快度大小为2g1D．卫星轨道处的重力加快度为4g分析：选BD.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，依据万有引力供给向心力，设地球质量GMmv224π2r为M、卫星的轨道半径为r，则r2＝mr＝mωr＝ma＝mT2，又r＝2R，忽视地球自转的影响有GMmv＝GMgRr32＝mg，所以卫星运动的速度大小为r＝，故A错误；T＝2π＝R2GM2GMgg4πg，故B正确；a＝r2＝4，故C错误；卫星轨道处的重力加快度为4，故D正确．[能力提高题组](25分钟，50分)1．(2018·石家庄二模)以下图，人造卫星A、B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知A、B连线与A、O连线间的夹角最大为θ，则卫星A、B的线速度之比为()1A．sinθB．sinθC.sinθD．1sinθ分析：选C.由题图可知，当、连线与B所在的圆周相切时、连线与、连线的ABABAO夹角θ最大，由几何关系可知，sinθ＝rBMmv2GMvArB；依据G2＝m可知，v＝r，故＝＝rArrvBrAsinθ，选项C正确．2．(多项选择)如图，同步卫星与地心的距离为r，运转速率为v1，向心加快度为a1，地球赤道上的物体随处球自转的向心加快度为a2.第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则以下比值正确的是()1r1R2A.a2＝RB．a2＝rv1rv1RC.v2＝RD．v2＝r分析：选AD.此题中波及三个物体，其已知量摆列以下：地球同步卫星：轨道半径r，运转速率v1，加快度a1；地球赤道上的物体：轨道半径R，随处球自转的向心加快度a2，近Mm地卫星：轨道半径R，运转速率v2；关于卫星，其共同特色是万有引力供给向心力，有Gr2＝v2v1Rm，故＝.应选项D正确；关于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特色是角速度rv2r2a1r相等，有a＝ωr，故＝.应选项A正确．a2R3．(2019·西北师大附中模拟)(多项选择)宇航员在某星球表面以初速度2.0m/s水平抛出一物体，并记录下物体的运动轨迹，以下图，O为抛出点，若该星球半径为4000km，引力常量G＝6.67×10－112N·m·kg－2，则以下说法正确的选项是()A．该星球表面的重力加快度为24.0m/sB．该星球的质量为2.4×1023kgC．该星球的第一宇宙速度为4.0km/sD．若发射一颗该星球的同步卫星，则同步卫星的绕行速度必定大于4.0km/s122分析：选AC.依据平抛运动的规律：h＝2gt，x＝v0t，解得g＝4.0m/s，A正确；在星22球表面，重力近似等于万有引力，得＝gR23kg，B错误；由mv得第一宇宙≈9.6×10＝MGRmg速度为v＝gR＝4.0km/s，C正确；第一宇宙速度为最大的环绕速度，D错误．4．(2018·高考天津卷)(多项选择)2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标记我国成为世界上少量拥有在轨运转高精度地球物理场探测卫星的国家之一．经过观察能够获得卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面处的重力加快度．若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，依据以上数据能够计算出卫星的( )A．密度

B．向心力的大小C．离地高度

D．线速度的大小分析：选

CD.依据题意，已知卫星运动的周期

T、地球的半径

R和地球表面处的重力加速度

g，在地球表面有

GMmR2＝mg，得

2GM＝gR，再由

Mm4π2Gr2＝mT2r，解得

r＝

3gR2T24π2，而

r＝R＋h，故可计算出卫星距离地球表面的高度

h，C正确；依据公式

v＝2πr，轨道半径T

r

能够求出，周期T已知，故能够计算出卫星绕地球运动的线速度大小件求不出卫星的质量和半径，没法计算出卫星的密度及其向心力大小，

v，D正确；依据已知条A、B错误．5．(2019·辽宁实验中学模拟)(多项选择)“嫦娥二号”卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最后进入距离月球表面100km，周期为118min的工作轨道，开始对月球进行探测，则( )A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大C．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上小D．卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上大分析：选ACD.月球的第一宇宙速度是卫星切近月球表面做匀速圆周运动的速度，卫星在轨道Ⅲ上的半径大于月球半径，依据

Mmv2Gr2＝mr，得卫星的速度

v＝

GM，可知卫星在轨r道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小，轨道Ⅲ，需减速，即知卫星在轨道Ⅲ上经过

故A正确．卫星在轨道Ⅰ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过

P点若要进入P点时小，故

Ba3错误．依据开普勒第三定律：

T2＝k，可知卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上小，

故

C正确．卫星从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ，在P点需减速，动能减小，而它们在各自的轨道上正常运行机遇械能守恒，所以卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上大，故D正确．6.“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道飞向月球，在距月球表面200km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞翔．而后卫星在P点又经过两次“刹车制动”，最后在距月球表面200km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动，以下图．则以下说法正确的选项是( )A．卫星在三个轨道上运动的周期TⅢ＞TⅡ＞TⅠB．不考虑卫星质量变化，卫星在三个轨道上的机械能EⅢ＞EⅡ＞EⅠC．卫星在不一样轨道运动到P点(还没有制动)时的加快度都相等D．不一样轨道的半长轴(或许半径)的二次方与周期的三次方的比值都相等分析：选C.依据开普勒第三定律，关于同一此中心天体，卫星在不一样轨道上运动时半长轴(或许半径)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；卫星在不一样轨道上运转到P点时到月心的距离都相等，其所受月球的万有引力相等，故加快度相等，选项C正确．7．(多项选择)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．则以