2019高中物理一轮课时作业15天体运动中常考易错的“三个考点”

课时作业15[双基过关练]1．下列说法正确的是()A．第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运动的速度B．第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度C．如果有需要，地球同步卫星可以定点在地球上空的任何一点D．地球同步卫星的轨道可以是圆形也可以是椭圆形解析：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而人造卫星环绕地球运动的速度随着轨道半径的增大而减小，故A错误，故B正确；地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道，其运行周期与地球自转周期相等，故C、D错误．答案：B2．如图所示，我国“嫦娥一号”绕月探测卫星进入奔月轨道，在从a点向b点运动的过程中()A．地球对卫星的引力增大，月球对卫星的引力增大B．地球对卫星的引力增大，月球对卫星的引力减小C．地球对卫星的引力减小，月球对卫星的引力增大D．地球对卫星的引力减小，月球对卫星的引力减小解析：“嫦娥一号”在从a点向b点运动的过程中，根据F＝Geq\f(Mm,r2)可知，“嫦娥一号”与地球的距离越来越大，所以地球对卫星的引力减小，月球与卫星的距离减小，则月球对卫星的引力增大，故选项C正确，A、B、D错误．答案：C3．(2018·湖南郴州一模)地球同步卫星与地球的自转周期必须相同，若地球由于某种原因自转周期变为12小时，则此情况下的同步卫星与我们现在使用的同步卫星比较，下列说法正确的是()A．轨道半径变大，大小变为2倍B．轨道半径变小，大小变为eq\f(1,2)C．轨道半径变大，大小变为2eq\f(2,3)倍D．轨道半径变小，大小变为(eq\f(1,2))eq\f(2,3)解析：根据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得r＝eq\r(3,\f(GMT2,4π2))∝Teq\f(2,3)，则若周期变为原来的一半，同步卫星的轨道半径r减小，大小变为原来的(eq\f(1,2))eq\f(2,3)，故选D.答案：D4．(2018·广西重点高中高三第一次模拟考试)发射月球探测卫星要经过多次变轨，如图Ⅰ是某月球探测卫星发射后的近地轨道，Ⅱ、Ⅲ是两次变轨后的转移轨道，O点是Ⅱ、Ⅲ轨道的近地点，Q、P分别是Ⅱ、Ⅲ轨道的远地点，则下列说法正确的是()A．在三个轨道上卫星在O点的加速度相同B．在三个轨道上卫星在O点的速度相同C．卫星在Q点的机械能等于在P点的机械能D．卫星在Q点的机械能大于在P点的机械能解析：由Geq\f(Mm,r2)＝ma得，a＝Geq\f(M,r2)，O点是三个轨道的公共点，r相同，则加速度相同，选项A正确；卫星在Ⅰ轨道上的O点要点火加速才能变轨到Ⅱ轨道上，同理卫星在Ⅱ轨道上的O点要点火加速才能变轨到Ⅲ轨道上，故在三个轨道上卫星在O点的速度大小不相等，选项B错误；卫星在Ⅱ轨道上的O点要点火加速才能变轨到Ⅲ轨道上，则机械能增大，从O到Q或从O到P的过程机械能守恒，故卫星在Q点的机械能小于在P点的机械能，选项C、D错误．答案：A5．(2018·深圳高级中学月考)2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波.2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年7月正式启动．计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波．在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是()A．三颗卫星一定是地球同步卫星B．三颗卫星具有相同大小的加速度C．三颗卫星的线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度D．若知道引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度解析：三颗卫星高度远大于地球同步卫星的高度，一定不是地球同步卫星，选项A错误；根据牛顿第二定律可得三颗卫星的加速度大小均为a＝Geq\f(M,r2)，选项B正确；根据v＝eq\r(G\f(M,r))可知三颗卫星的线速度比月球绕地球运动的线速度大但小于第一宇宙速度，所以选项C错误；若知道引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T，由eq\f(GMm,R2)＝m(eq\f(2π,T))2R，可估算出地球的质量，但不知地球的半径R，所以不能求出地球的密度，选项D错误．答案：B6．(2018·四川资阳一诊)(多选)“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星，它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源，延长卫星的使用寿命．假设“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，其运动方向与地球自转方向一致，轨道平面与地球赤道平面重合，下列说法正确的是()A．“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍B．“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍C．站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动D．“轨道康复者”可在原轨道上加速，以实现对更低轨道上卫星的拯救解析：根据Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)得v＝eq\r(\f(GM,r))，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，所以“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的eq\r(5)倍，故A错误；根据Geq\f(Mm,r2)＝ma得a＝eq\f(GM,r2)，因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动时的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一，所以“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的25倍，故B正确；因为“轨道康复者”绕地球做匀速圆周运动的周期小于同步卫星的周期，即小于地球自转的周期，所以“轨道康复者”的角速度大于地球自转的角速度，站在赤道上的人用仪器观察到“轨道康复者”向东运动，故C正确；“轨道康复者”要在原轨道上减速，做近心运动，才能“拯救”更低轨道上的卫星，故D错误．答案：BC7．(2018·东北三省四市模拟试卷)(多选)北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，该系统由35颗卫星组成，卫星的轨道有三种：地球同步轨道、中轨道和倾斜轨道．其中，同步轨道半径约为中轨道半径的eq\f(3,2)倍，那么同步轨道卫星与中轨道卫星的()A．周期的比值为eq\r(\f(2,3)3)B．角速度的比值为eq\r(\f(2,3)3)C．线速度的比值为eq\r(\f(2,3))D．加速度的比值为eq\f(2,3)解析：卫星环绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，可知Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，整理得T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，由于eq\f(r同,r中)＝eq\f(3,2)，则可解得eq\f(T同,T中)＝eq\f(3\r(3),2\r(2))，A错误；由ω＝eq\f(2π,T)可知角速度与周期成反比，则eq\f(ω同,ω中)＝eq\f(2\r(2),3\r(3))，B正确；由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)可知v＝eq\r(\f(GM,r))，则eq\f(v同,v中)＝eq\f(\r(2),\r(3))，C正确；由Geq\f(Mm,r2)＝ma可知a＝Geq\f(M,r2)，则eq\f(a同,a中)＝eq\f(4,9)，D错误．答案：BC8．(2018·山东省重点中学高三联考)2016年9月，“天宫二号”飞向太空，中国航天迈出新的脚步.10月17日，载人飞船“神舟十一号”在酒泉卫星发射中心发射升空，万里赴约.10月19日，“神舟十一号”飞船在距地面393公里的轨道高度成功完成与“天宫二号”的自动交会对接．景海鹏和陈冬两位宇航员进入“天宫二号”实验窒，在组合体内生活30天，开展大量科学实验工作，完成中国史上时间最长的太空驻留飞行任务．设对接后的组合体在轨道上做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是()A．对接前“神舟十一号”欲追上“天宫二号”可以在同一轨道上点火加速B．对接后“天宫二号”的速度小于第一宇宙速度C．对接后“天宫二号”的运行周期大于地球同步卫星的周期D．两名宇航员可以在“天宫二号”空间实验室中借助重锤和打点计时器为全国中学生演示“验证机械能守恒定律”实验解析：对接前“神舟十一号”欲追上“天宫二号”，“神舟十一号”应在低轨道上点火加速做离心运动，则选项A错误；对接后“天宫二号”是绕地球运行的，故其速度小于第一宇宙速度，选项B正确；对接后“天宫二号”绕地球做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，由万有引力定律和向心力公式有：Geq\f(Mm,r2)＝m(eq\f(2π,T))2r，得周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，故“天宫二号”绕地球的运行周期小于地球同步卫星的周期，选项C错误；因两名宇航员在“天宫二号”空间实验室中处于完全失重状态，故不能借助重锤和打点计时器为全国中学生演示“验证机械能守恒定律”实验，选项D错误．答案：B[能力提升练]9．(2018·河南郑州三模)(多选)2017年4月10日，三名宇航员在国际空间站停留173天后，乘坐“联盟MS－02”号飞船从国际空间站成功返回地球，并在哈萨克斯坦杰兹卡兹甘附近着陆．设国际空间站在离地面高度约400km的轨道上绕地球做匀速圆周运动，已知地球同步卫星轨道离地高度约36000km，地球半径约6400kmA．飞船在返回地球的过程中机械能守恒B．经估算，国际空间站的运行周期约为90minC．国际空间站的速度小于地球的第一宇宙速度D．返回时，需先让飞船与国际空间站脱离，再点火加速，然后即可下降解析：飞船在返回地球的过程中需要发动机做功控制速度，机械能不守恒，A错误；根据万有引力提供向心力，有eq\f(GMm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，可知eq\f(T1,T2)＝eq\r(\f(r\o\al(3,1),r\o\al(3,2)))，国际空间站的轨道半径为6800km，地球同步卫星的轨道半径为42400km，地球同步卫星的周期为24h，可得国际空间站的运行周期约为90min，B正确；地球的第一宇宙速度是所有地球人造卫星的最大环绕速度，所以国际空间站的速度小于地球的第一宇宙速度，C正确；返回时，需先让飞船与国际空间站脱离，然后减速才可下降，D错误．答案：BC10．(2018·河北省保定市高三调研考试)如图所示，地球赤道上空人造卫星先沿椭圆轨道运行，其近地点P到地球中心的距离为r，远地点Q到地球中心的距离为8r，该卫星在远地点Q处点火变轨进入地球同步轨道，成为一颗沿圆轨道运行的地球同步卫星，下列说法中正确的是()A．卫星在近地点和远地点的加速度之比为8：1B．卫星变轨前从P处运动到Q处的过程中，引力势能增加，机械能减少C．卫星在远地点Q处变轨前瞬间加速度减小，速度变大D．卫星在椭圆轨道运行的周期小于12小时解析：根据公式F向＝eq\f(GMm,R2)＝ma，得卫星在近地点和远地点的加速度之比为(8r)2：r2＝64：1，选项A错误；卫星的机械能是动能与势能之和，只有变轨时才需对卫星做功，卫星在同一椭圆轨道运行时的机械能不变，选项B错误；卫星在远地点Q处需点火加速才能变轨进入地球同步轨道，但同一位置加速度不改变，故选项C错误；根据开普勒第三定律，所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比，有Teq\o\al(2,1)：Teq\o\al(2,2)＝Req\o\al(3,1)：Req\o\al(3,2)，又T2＝24h，R2＝8r，R1＝4.5r，代入得卫星在椭圆轨道运行的周期为T1＝10.125h<12h，选项D正确．答案：D11．(2018·四川重点中学高三评估检测)如图所示，A为地球赤道表面的物体，B为环绕地球运行的卫星，此卫星在距离地球表面eq\f(R,2)的高度处做匀速圆周运动，且向心加速度的大小为a，已知地球同步卫星的轨道半径为6.6R，R为地球的半径，引力常量为G.则下列说法正确的是()A．地球两极的重力加速度大小eq\f(3,2)aB．物体A的线速度比卫星B的线速度大C．地球的质量为eq\f(R2a,G)D．地球的第一宇宙速度大小为eq\f(3\r(aR),2)解析：卫星B绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，则有Geq\f(MmB,r\o\al(2,0))＝mBa＝mBeq\f(v\o\al(2,B),r0)，又r0＝eq\f(3,2)R，对于地球两极的物体有Geq\f(Mm′,