（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點規(guī)范練19 天體運動的三類問題（含解析）新人教版

考點規(guī)范練19天體運動中的三類問題一、單項選擇題1.長征七號將遨龍一號空間碎片主動清理器送入軌道,遨龍一號可進(jìn)行主動變軌,捕獲繞地球運動的空間碎片,若遨龍一號要捕獲更高軌道的空間碎片,則遨龍一號()A.需從空間碎片后方加速B.需從空間碎片前方減速C.變軌時的機(jī)械能不變D.變軌到空間碎片軌道并捕獲空間碎片后,仍沿空間碎片軌道運動,其加速度將變大2.(2018·天津一模)如圖所示,人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運動,已知A、B連線與A、O連線間的夾角最大為,則衛(wèi)星A、B的線速度之比為()A.sin B.1sinC.sinD.1sin二、多項選擇題3.如圖所示,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道,然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道,則()A.該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于11.2 km/sB.衛(wèi)星在同步軌道上的運行速度大于7.9 km/sC.在軌道上,衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度D.衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道4.(2018·河南平頂山高三聯(lián)考)圖中的甲是地球赤道上的一個物體、乙是神舟六號宇宙飛船(周期約90 min)、丙是地球的同步衛(wèi)星,它們運行的軌道示意圖如圖所示,它們都繞地心做勻速圓周運動。下列有關(guān)說法正確的是()A.它們運動的向心加速度大小關(guān)系是a乙>a丙>a甲B.它們運動的線速度大小關(guān)系是v乙<v丙<v甲C.已知甲運動的周期T甲=24 h,可計算出地球的密度=3GT甲2D.已知乙運動的周期T乙及軌道半徑r乙,可計算出地球質(zhì)量M=42r乙3GT乙25.(2018·陜西咸陽二模)嫦娥三號從距月面高度為100 km的環(huán)月圓軌道上的P點實施變軌,進(jìn)入近月點高度為15 km的橢圓軌道,由近月點Q成功落月,如圖所示。關(guān)于嫦娥三號,下列說法正確的是()A.沿軌道運動至P點時,需制動減速才能進(jìn)入軌道B.沿軌道運行的周期大于沿軌道運行的周期C.沿軌道運動時,在P點的加速度大于在Q點的加速度D.在軌道上由P點運行到Q點的過程中,萬有引力對其做正功,它的動能增加,重力勢能減少,機(jī)械能不變?nèi)⒎沁x擇題6.中國的“神舟”系列飛船,目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國際第三代載人飛船技術(shù),其發(fā)射過程簡化如下:飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射,由長征運載火箭送入近地點為A、遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道上,A點距地面的高度為h1,飛船飛行5圈后進(jìn)行變軌,進(jìn)入預(yù)定圓軌道,如圖所示。設(shè)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時間為t,若已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,求:(1)飛船在B點經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時是加速還是減速?(2)飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點A時的加速度大小。(3)橢圓軌道遠(yuǎn)地點B距地面的高度h2。7.(2018·安徽安慶模擬)發(fā)射宇宙飛船的過程要克服引力做功,已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無限遠(yuǎn)處移到距地球中心為r處的過程中,引力做功為W=GMmr,飛船在距地球中心為r處的引力勢能公式為Ep=-GMmr,式中G為引力常量,M為地球質(zhì)量。若在地球的表面發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星,發(fā)射的速度很大,此衛(wèi)星可以上升到離地心無窮遠(yuǎn)處(即地球引力作用范圍之外),這個速度稱為第二宇宙速度(也稱逃逸速度)。試推導(dǎo)第二宇宙速度的表達(dá)式?？键c規(guī)范練19天體運動的三類問題1.A解析遨龍一號軌道半徑小,需從空間碎片后方加速,使其進(jìn)入高軌道,選項A正確,B錯誤;遨龍一號變軌時,速度增大,機(jī)械能增大,選項C錯誤;軌道高度不變時,由GMmR2=ma,得a=GMR2,加速度大小與運動物體質(zhì)量無關(guān),選項D錯誤。2.C解析由題圖可知,當(dāng)A、B連線與B所在的圓周相切時A、B連線與A、O連線的夾角最大,由幾何關(guān)系可知,sin=rBrA;根據(jù)GMmr2=mv2r可知,v=GMr,故vAvB=rBrA=sin,選項C正確。3.CD解析第一宇宙速度v1=7.9km/s既是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,又是最小的發(fā)射速度;當(dāng)發(fā)射速度7.9km/s<v<11.2km/s時,衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運動,故選項A、B均錯誤;衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時,近地點速度大于遠(yuǎn)地點速度,故選項C正確;因為衛(wèi)星在橢圓軌道上的能量小于在圓軌道上的能量,因此在Q點實現(xiàn)變軌時必須通過加速才能實現(xiàn),故選項D正確。4.AD解析甲=丙、r甲<r丙,由a=r2、v=r知,線速度v甲<v丙,向心加速度a甲<a丙;乙和丙都在地球的引力作用下繞地球做圓周運動,萬有引力提供向心力,a=GMr2,v=GMr,r乙<r丙,有a乙>a丙,v乙>v丙,故選項A正確,B錯誤;對于甲物體,萬有引力的一個分力提供向心力,假設(shè)地球半徑為R,質(zhì)量為M,那么赤道上質(zhì)量為m的物體受到的萬有引力F=GMmR2,而物體做勻速圓周運動的向心力公式F向=m42RT2。C項中告訴我們周期T甲,故有GMmR2>m42RT甲2,可得MR3>42GT甲2,密度=M43R3>3GT甲2,選項C錯誤;對于乙物體,萬有引力提供向心力,有GMmr乙2=m42r乙T乙2,可得M=42r乙3GT乙2,故選項D正確。5.AD解析在軌道上運動,從P點變軌,可知嫦娥三號做近心運動,在P點應(yīng)該制動減速以減小所需向心力,通過做近心運動減小軌道半徑,故A正確;除點P外,軌道的半長軸小于軌道的半徑,根據(jù)開普勒第三定律可知沿軌道運行的周期小于沿軌道運行的周期,故B錯誤;在軌道上運動時,衛(wèi)星只受萬有引力作用,在P點的萬有引力比在Q點的小,故在P點的加速度小于在Q點的加速度,故C錯誤;在軌道上由P點運行到Q點的過程中,萬有引力對嫦娥三號做正功,嫦娥三號的速度逐漸增大,動能增加,重力勢能減少,機(jī)械能不變,故D正確。6.解析(1)飛船在B點經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時要由向心運動變?yōu)閯蛩賵A周運動需要加速以提高所需的向心力。(2)地球表面重力有m0g=GMm0R2根據(jù)牛頓第二定律有:GMm(R+h1)2=maA由式聯(lián)立解得,飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點A時的加速度大小為aA=gR2(R+h1)2。(3)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行時由萬有引力提供向心力,有GMm(R+h2)2=m42T2(R+h2)由題意可知,飛船在預(yù)定圓軌道上運行的周期為T=tn由式聯(lián)立解得:h2=3gR2t24n22-R。答案(1)加速(2)gR2(R+h1)2(3)3gR2t24n22-R7.解析設(shè)距地心無窮遠(yuǎn)處的引力勢能為零,地球的半徑為R,第二宇宙速度為v,所謂第二宇宙速度,就是衛(wèi)星擺脫中心天體束縛的最小發(fā)射速度。則衛(wèi)星由地球表面上升到離地球表面無窮遠(yuǎn)的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得Ek+Ep=0即12mv2-GMmR=0解得v=2GMR。答案2GMR4