高考物理二轮复习专题限时练四【天体运动类题】解析

2019年高考物理二轮复习专题限时练四【天体运动类题】及答案剖析时间：45分钟一、单项选择题1．对于行星运动的规律，以下说法符合史实的是(B)A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观察数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星依照这些规律运动的原因D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律剖析：在天文观察数据的基础上总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律．2．对于围绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学依照测得的不同样卫星做圆周运动的半径r与周期T关系作出以以下列图图象，则可求得地球质量为(已知引力常量为G)(A)4π2a4π2bGaGbA.GbB.GaC.4π2bD.4π2aMm2π2r3GMa2a23GMT4π剖析：由Gr2＝mr(T)，得r＝4π2，即T2＝4π2＝b，求得地球的质量为M＝Gb，因此A项正确．3．(2018·北京卷)若想查验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”依照同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要考证(B)A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602B．月球公转的加快度约为苹果落向地面加快度的1/602C．自由落体在月球表面的加快度约为地球表面的1/6D．苹果在月球表面碰到的引力约为在地球表面的1/60剖析：若想查验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”依照同样的规律——万有引力Mm定律，则应知足Gr2＝ma，即加快度a与距离r的平方成反比，由题中数据知，选项B正确，其他选项错误．4．(2018·山东日照市一模)2016年11月24日，我国成功发射了天链一号04星．天链一号04星是我国发射的第4颗地球同步卫星，它与天链一号02星、03星实现组网运行，为我国神舟飞船、空间实验室天宫二号供应数据中继与测控服务．如图，1是天宫二号绕地球坚固运行的轨道，2是天链一号绕地球坚固运行的轨道．以下说法正确的选项是(B)A．天链一号04星的最小发射速度是11.2km/sB．天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度C．为了便于测控，天链一号04星相对于地面静止于北京飞控中心的正上方D．因为技术进步，天链一号04星的运行速度可能大于天链一号02星的运行速度剖析：因为第一宇宙速度是人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动时的最大速度，同时又是最小的发射速度，可知卫星的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s.若卫星的发射速度大于第二宇宙速度111.2km/s，则卫星会走开地球拘束．因此卫星的发射速度要介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，2GM故A错误；由万有引力供应向心力得：GMmmv2＝可得：＝，可知轨道半径比较大的天链一号04rrvr星的运行速度小于天宫二号的运行速度，故B正确；天链一号04星位于赤道正上方，不可以能位于北京飞控中心的正上方，故C错误；依照题意，天链一号04星与天链一号02星都是地球同步轨道数据中继卫星，轨道半径同样，因此天链一号04星与天链一号02星拥有同样的速度，故D错误．5．(2018·高三第一次全国大联考Ⅲ卷)据印度时报报导，当前，印度政府2017年电子估计文件显示，火星登岸计划暂定于2021～2022年．在不久的将来，人类将登岸火星，成立基地．用运载飞船给火星基地进行补给，就成了一项特别重要的任务．其中一种设想的补给方法：补给飞船从地球起飞，抵达月球基地后，卸掉部分补给品．再从月球跳跃，飞抵火星．在抵达火星近地轨道后，“空投补给品”，补给飞船在不着陆的情况下达成作业，返回地球．以下说法正确的选项是(C)A．补给飞船从月球跳跃时的发射速度要达到7.9km/sB．“空投补给品”要给补给品加快C．补给飞船不在火星上着陆原因是为了节俭能量D．补给飞船卸掉部分补给品后，因为碰到的万有引力减小，因此要做离心运动2GMmmv剖析：7.9km/s是地球的第一宇宙速度，依照公式r2＝r＝mg，得v＝gr，因为月球表面的加快度小于地球表面的重力加快度，月球的半径小于地球的半径，因此补给飞船从月球跳跃时的发射速度要小于7.9km/s，选项A错误；从高轨道变轨到低轨道，需要减速，因此“空投补给品”时要给补给品减速，选项B错误；补给飞船不在火星上着陆，可以节俭因发射而耗资的能量，选项C正确；GMm由万有引力供应向心力，且r2＝ma，易知补给飞船卸掉部分补给品后，关系式中仅m发生变化，可知补给飞船的加快度与其质量没关，故仍做圆周运动，选项D错误．6．若在某行星和地球上相对于各自的水平川面周边同样的高度处、以同样的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为7，已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R.由此可知，该行星的半径约为(C)17A.2RB.2R7C．2RD.2R剖析：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，即＝0，在竖直方向上做自由落体运动，即vthx21202hg行x地7Mmg2g地x行4R2GM行行地RMg＝mg可得R＝g，故R地＝行＝2R，故C正确．M地·g行＝2，解得R二、多项选择题7．(2018·常州一模)以以下列图，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3小时的极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星1和卫星2均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中卫星1和卫星2有时处于地球赤道上某一点的正上方．以下说法中正确的选项是(AC)A．卫星1和卫星2的向心加快度之比为B．卫星1和卫星2的速度之比为2C．卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时D．卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为3小时Mm2π2剖析：由万有引力供应向心力有)2得出＝3GMTGr2＝(Trr4π2，卫星1和卫星2的周期之比为mMmM，则轨道半径之比为由Gr2＝ma得出a＝Gr2，可知向心加快度之比为，A项正确；根Mmv2GM据Gr2＝mr得出v＝r，可知线速度之比为，B项错误；两卫星从赤道处正上方某点开始计时，卫星1转8圈时，卫星2恰巧转一圈在该点相遇，C项正确，D项错误．8．我国发射的“嫦娥三号”登月探测器凑近月球后，先在月球表面周边的近似圆轨道上绕月运行；尔后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停(可以为是相对于月球静止)；最后封闭发动机，探测器自由着落．已知探测器的质量约为1.3×103kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加快度大小约为9.8m/s2.则此探测器(BD)A．在着陆前的刹时，速度大小约为8.9m/sB．悬停时碰到的反冲作使劲约为2×103NC．从走开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度剖析：在星球表面有GMm，因此重力加快度gGM＝GM22＝＝2，地球表面2＝9.8m/s，则月球表面RmgRgR1′＝G81M＝3.7×3.7×GM1，则探测器重力＝′＝1300×1×9.8N≈2×103N，选项B1812≈6g6g2RGmg3.7R正确；探测器做自由落体运动，末速度v＝2′≈4×9.8m/s≈3.6m/s，选项A错误；封闭发gh3动机后，仅在月球引力作用下机械能守恒，而走开近月轨道后还有制动悬停，因此机械能不守恒，选1GM′m2GM3.7GMmv81项C错误；在近月圆轨道运动时万有引力供应向心力，有R′2＝R′，因此v＝1＝81R3.7R<GMD正确．R，即在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度，选项9．据报导，当前我国正在研制“萤火二号”火星探测器．探测器升空后，先在近地轨道上以线速度v围绕地球遨游，再调整速度进入地火转移轨道，最后再一次调整速度以线速度v′在火星表面周边围绕遨游．若以为地球和火星都是质量散布平均的球体，已知火星与地球的半径之比为，密度之比为，设火星与地球表面重力加快度分别为g′和g，以下结论正确的选项是(BC)A．gg＝B．gg＝C．vv＝5D．vv＝52814Mm434剖析：在天体表面周边，重力与万有引力近似相等，GR2＝mg，M＝ρ3πR，解两式得：g＝3GπρR，Mm因此gg＝，A项错，B项正确；探测器在天体表面遨游时，万有引力充任向心力，即：GR2＝3v243Gπρv＝5m，M＝ρπR，解两式得：v＝2R，因此v，C项正确，D项错．R332810．(2018·山西四校联考)宇宙中有这样一种三星系统，系统由两个质量为m的小星体和一个质量为M的大星体组成，两个小星体围绕大星体在同一圆形轨道上运行，轨道半径为r.对于该三星系统的说法正确的选项是(BC)A．在坚固运行的情况下，大星体供应两小星体做圆周运动的向心力B．在坚固运行的情况下，大星体应在小星体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧34πr2C．小星体运行的周期为T＝GM＋m34πr2D．大星体运行的周期为T＝GM＋m剖析：在坚固运行的情况下，对某一个围绕星体而言，碰到其他两个星体的万有引力，两个万有引力的协力供应围绕星体做圆周运动的向心力，选项A错误；在坚固运行的情况下，大星体应在小星选项B正确；对某一个小星体有GMmGmm4π2rm体轨道中心，两小星体在大星体相对的两侧，r2＋r2＝T2，3解得小星体运行的周期为4πr2，选项C正确；大星体相对静止，选项D错误．T＝GM＋m三、计算题11．(2018·河南洛阳统考)宇航员在月球表面达成下面实验：在一固定的竖直圆滑圆轨道内部最低点使一质量为m的小球(可视为质点)获得初速度v0，以以下列图，小球恰巧能在竖直面内做完满的圆周运动．已知圆轨道半径为r，月球的半径为R，引力常量为G.若在月球表面上发射一颗环月卫星，则所需的最小发射速度为多大？剖析：设月球表面重力加快度为g月，月球质量为M.v2若小球恰巧做完满的圆周运动，则小球在最高点时，有mg月＝mr从最低点至最高点过程，由动能定理得112220联立可得gv月0月＝5r－mg·2r＝2mv－2mv2在月球表面发射卫星的最小速度为月球的第一宇宙速度，有m′g1月＝m′R1月0R解得v＝gR＝v5r.0R答案：v5r12．从地球表面向火星发射火星探测器，设地球和火星在同一平面内绕太阳做同向圆周运动，火星轨道半径r火为地球轨道半径r地的1.50倍，简单而又比较节俭能量的发射过程可分为两步进行：第一步：在地球表面用火箭对探测器进行加快，使之获得足够动能，进而走开地球引力作用成为4一个沿地球轨道运动的人造卫星(如图甲所示)；第二步：在合合时刻点燃与探测器连在一同的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加快，使其速度数值增加到适合值，进而使得探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两头相切的半个椭圆轨道正好射到火星上(如图乙所示)．当探测器走开地球并沿地球公转轨道坚固运行后，在某年3月1日零时测得探测器与火星之间的角距离为60°(火星在前，探测器在后)，如图丙所示．问应在何年何月何日点燃探测器上的火箭发动机，方能使探测器恰巧落在火星表面？(时间计算仅需精准到日，已知3＝1.840，3＝1.400)33剖析：依照开普勒第三定律，有r火r地2＝2，T火T地其中r火＝1.50r地，解得T火＝1.503T地＝671d初始相对角距离Δθ＝60°.点火前，探测器与地球在同一公转轨道同向运行，周期跟地球的公转周期同样，故相对火星的角位移为Δθ1＝Δω1·Δt1Td探测器在适合地点点火后，沿椭圆轨道到与火星相遇所需时间t＝2r地＋1.50r地323d因地地＝255d2＝r2，可得t＝T＝3×Td地360°在这段时间t内，探测器的绝对角位移为180°，火星的绝对角位移为θ火＝ω火t＝671×255137°探测器相对火星