适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第5章万有引力与航天第2讲天体运动与人造卫星

第2讲天体运动与人造卫星基础对点练题组一天体运行参量的分析1.(2024广东卷)祝融号火星车须要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是()A.火星公转的线速度比地球的大B.火星公转的角速度比地球的大C.火星公转的半径比地球的小D.火星公转的加速度比地球的小2.(2024广东佛山模拟)中国空间站轨道高度为400~450km,地球半径约为6370km。当航天员出舱在空间站舱外作业时,其所受地球的引力大约是他在地面所受地球引力的()A.910 B.14 C.13.如图所示,若A、B两颗卫星均沿图示方向绕地球做匀速圆周运动,角速度大小分别为ωA、ωB。下列推断正确的是()A.A、B的轨道半径之比rB.A、B的线速度大小之比vC.A、B的向心加速度大小之比aD.A、B受到地球的万有引力大小之比F题组二宇宙速度4.(2024天津卷)2024年3月,中国空间站“天宫课堂”再次开讲,授课期间利用了我国的中继卫星系统进行信号传输,天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400km左右的轨道上运行,其运动视为匀速圆周运动,中继卫星系统中某卫星是距离地面36000km左右的地球静止轨道卫星,则该卫星()A.授课期间经过天津正上空B.加速度大于空间站的加速度C.运行周期大于空间站的运行周期D.运行速度大于地球的第一宇宙速度5.(2024北京卷)2024年10月9日,我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”胜利放射,实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动,距地面高度约为720km,运行一圈所用时间约为100min。如图所示,为了随时跟踪和观测太阳的活动,“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中,须要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向,使太阳光能照耀到“夸父一号”,下列说法正确的是()A.“夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为1°B.“夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于7.9km/sC.“夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.由题干信息,依据开普勒第三定律,可求出日地间平均距离6.(2024广东深圳高级中学模拟)有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未放射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b在地面旁边的近地轨道上做圆周运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图所示,则有()A.a的向心加速度等于gB.在相同时间内b转过的弧长最长C.a的线速度等于b的线速度D.d的运动周期可能是21h题组三同步卫星、近地卫星和赤道上的物体比较7.(2024辽宁大连模拟)如图所示,若两颗人造卫星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,角速度分别为ω1、ω2,周期分别为T1、T2,向心加速度大小分别为a1、a2。则()A.ω1ωC.T1T8.在地球赤道某处有一天文观测站,观测站一名观测员一次偶然机会发觉一颗人造卫星从观测站的正上方拂过,然后他就对这颗卫星进行跟踪,发觉这颗卫星每两天恰好有四次从观测站的正上方拂过。若地球自转周期为T,假设卫星做匀速圆周运动且运行方向与地球自转方向相同,地球半径为R,地球表面加速度为g,则下列推断正确的是()A.卫星周期为12B.卫星轨道半径为3C.卫星运行速度小于地球同步卫星速度D.卫星加速度小于地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度综合提升练9.(2024广东汕头模拟)2024年4月11日至12日,“夸父一号”卫星观测数据向国内外试开放,这有助于国内外太阳物理学家广泛运用“夸父一号”卫星观测数据开展太阳物理前沿探讨。该卫星是我国2024年10月放射升空的,它绕地球的运动可看成匀速圆周运动,距离地球表面约720km,运行周期约99min,下列说法正确的是()A.“夸父一号”有可能静止在汕头市的正上方B.若已知引力常量,利用题中数据可以估算出太阳的质量C.“夸父一号”的放射速度大于其次宇宙速度D.“夸父一号”的角速度大于地球自转的角速度10.(2024辽宁锦州模拟)如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,随地球自转做匀速圆周运动,b为沿地球表面旁边做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径),c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法正确的是()A.b卫星转动线速度大于7.9km/sB.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为ab>ac>aaC.a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为Ta=Tc<TbD.在b、c中,c的机械能大11.(多选)(2024广东清远模拟)如图所示,天问一号探测器沿椭圆形的停岸轨道绕火星飞行,周期为T。已知火星的半径为R,火星的第一宇宙速度为v1,引力常量为G,忽视自转的影响,则()A.火星的质量为vB.火星的密度为3C.火星表面的重力加速度为vD.停岸轨道的半长轴为312.航天员在一行星上以速度v0竖直上抛一质量为m的物体,不计空气阻力,经2t后落回手中,已知该星球半径为R。求:(1)该星球的第一宇宙速度的大小;(2)该星球的其次宇宙速度的大小。已知取无穷远处引力势能为零,物体距星球球心距离为r时的引力势能Ep=-Gmm0r参考答案第2讲天体运动与人造卫星1.D解析因为火星的公转周期大于地球的公转周期,由ω=2πT知火星的角速度小,选项B错误。由Gm太mr2=mω2r得r=3Gm太ω2,因火星的角速度小,则火星公转的半径大,选项C错误。由2.A解析设地球半径为R,空间站的轨道高度为h,航天员的质量为m,地球质量为m0,在地球表面时F1=Gm0mR2,在空间站时F2=G3.C解析依据题意,由万有引力供应向心力有Gm0mr2=mω2r,解得r=3Gm0ω2,可得A、B的轨道半径之比rA4.C解析该卫星在地球静止卫星轨道上,处于赤道平面上,不行能经过天津正上空,A错误;卫星正常运行,由万有引力供应向心力,Gm0mr2=mv2r=m2πT2r=ma,得v=5.A解析因为“夸父一号”轨道平面要始终与太阳保持固定的取向,则在一年之内转动360°角,即轨道平面平均每天约转动1°,故A正确;第一宇宙速度是全部绕地球做圆周运动的卫星的最大环绕速度,则“夸父一号”的速度小于7.9km/s,故B错误;依据Gm0m6.B解析同步卫星的周期与地球自转周期相同,角速度相同,所以a与c的角速度相同,依据向心加速度与角速度的关系a=ω2r可知,c的向心加速度大于a的向心加速度;依据万有引力供应向心力,有Gm0mr2=ma,可得a=Gm0r2,可知卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则c的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度约为g,所以a的向心加速度小于重力加速度g,故A错误。依据万有引力供应向心力,有Gm07.D解析依据Gm0mr2=mω2r,可得ω=Gm0r3,因此可得ω1ω2=r23r13,A错误;依据Gm0mr8.B解析由于每两天恰有4次经过,所以卫星的周期为T0=13T,故A错误;由Gm0mr2=m2πT02r,得r=39.D解析“夸父一号”的运行周期约99min,与地球自转周期不相等,则“夸父一号”不行能静止在汕头市的正上方,故A错误;行星绕太阳转动,由万有引力供应向心力,则有Gm0mr2=m4π2T2r10.B解析第一宇宙速度是最大的运行速度,b为沿地球表面旁边做匀速圆周运动的人造卫星,b卫星转动线速度等于7.9km/s,故A错误;由题可知a、c具有相同的角速度,依据a=ω2r,由于rc>ra,所以ac>aa,对于b、c有Gm0mr2=ma,得a=Gm0r2,由于rc>rb,可知ab>ac,综上得ab>ac>aa,故B正确;由题知Ta=Tc,对于b、c有Gm0mr2=m4π2T2r,得T=2πr3G11.BD解析设火星的质量为m0,天问一号的质量为