備戰(zhàn)2020年高考物理 一遍過考點(diǎn)22 天體運(yùn)動及人造衛(wèi)星（含解析）

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1、天體運(yùn)動及人造衛(wèi)星 內(nèi)容 要求 要點(diǎn)解讀 環(huán)繞速度 Ⅱ 知道環(huán)繞速度的概念，會推導(dǎo)星球表面的環(huán)繞速度。 第二宇宙速度和第三宇宙速度 Ⅰ 能分析識別三個宇宙速度及飛行器的運(yùn)行速度。 經(jīng)典時空觀和相對論時空觀 Ⅰ 盡管新課標(biāo)全國卷沒有考查過，建議考生識記兩種時空觀的區(qū)別。 ?？碱}型有：赤道上的物體與同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律；宇宙速度和衛(wèi)星變軌問題；雙星或多星問題等。 一、人造地球衛(wèi)星的軌道和同步衛(wèi)星 1．人造地球衛(wèi)星的軌道 （1）軌道可以是橢圓，也可以是圓；是橢圓時，地心是橢圓的一個焦點(diǎn)；是圓時，地心必定是圓軌道的圓心。 （2）軌道平面可以在赤道

2、平面內(nèi)（如同步衛(wèi)星），也可以和赤道平面成任意角度。 2．同步衛(wèi)星 同步衛(wèi)星是指相對地球“靜止不動”的衛(wèi)星。同步衛(wèi)星的六個“一定”： 軌道平面一定 軌道平面與赤道平面重合 高度一定 距離地心的距離一定，h=4.225×104 km；距離地面的高度為3.6×104 km 環(huán)繞速度一定 v=3.08 km/s，環(huán)繞方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同 角速度一定 周期一定 與地球自轉(zhuǎn)周期相同，常取T=24 h 向心加速度一定 a=0.23 m/s2 二、赤道上的物體與同步衛(wèi)星以及近地衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律 類別 特點(diǎn) 區(qū)別 赤道上的物體 受到地球的萬有引力，其中的一個分力提供物體

3、隨地球自轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動的向心力，產(chǎn)生向心加速度a，另一個分力為重力，有G–mg=ma（其中R為地球半徑）。 （1）同步衛(wèi)星與地球赤道上的物體的周期都等于地球自轉(zhuǎn)的周期，而不等于近地衛(wèi)星的周期。 （2）近地衛(wèi)星與地球赤道上的物體的運(yùn)動半徑都等于地球的半徑，而不等于同步衛(wèi)星運(yùn)動的半徑。 （3）三者的線速度各不相同。 近地衛(wèi)星 軌道半徑約等于地球的半徑，其所受萬有引力完全提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力，即G=ma。 同步衛(wèi)星 與赤道上的物體具有與地球自轉(zhuǎn)相同的運(yùn)轉(zhuǎn)周期和運(yùn)轉(zhuǎn)角速度，始終與地球保持相對靜止?fàn)顟B(tài)，共同繞地軸做勻速圓周運(yùn)動。 三、宇宙速度和衛(wèi)星變軌問題的分析 1．第一宇宙速

4、度：v1＝7.9 km/s，既是發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大環(huán)繞速度。 第一宇宙速度的兩種求法： （1），所以；（2），所以。 2．第二、第三宇宙速度也都是指發(fā)射速度。 3．當(dāng)衛(wèi)星由于某種原因速度突然改變時（開啟或關(guān)閉發(fā)動機(jī)或空氣阻力作用），萬有引力不再等于向心力，衛(wèi)星將變軌運(yùn)行： （1）當(dāng)衛(wèi)星的速度突然增加時，，即萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變大，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的軌道穩(wěn)定運(yùn)行時，由可知其運(yùn)行速度比原軌道時減小。 （2）當(dāng)衛(wèi)星的速度突然減小時，，即萬有引力大于所需要的向心力，衛(wèi)星將做近心運(yùn)動，脫離原來的圓軌道，軌道半徑變小

5、，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入新的軌道穩(wěn)定運(yùn)行時由可知其運(yùn)行速度比原軌道時增大。 衛(wèi)星的發(fā)射和回收就是利用這一原理。 5．處理衛(wèi)星變軌問題的思路和方法 （1）要增大衛(wèi)星的軌道半徑，必須加速； （2）當(dāng)軌道半徑增大時，衛(wèi)星的機(jī)械能隨之增大。 6．衛(wèi)星變軌問題的判斷： （1）衛(wèi)星的速度變大時，做離心運(yùn)動，重新穩(wěn)定時，軌道半徑變大。 （2）衛(wèi)星的速度變小時，做近心運(yùn)動，重新穩(wěn)定時，軌道半徑變小。 （3）圓軌道與橢圓軌道相切時，切點(diǎn)處外面的軌道上的速度大，向心加速度相同。 7．特別提醒:“ 三個不同” （1）兩種周期——自轉(zhuǎn)周期和公轉(zhuǎn)周期的不同 （2）兩種速度——環(huán)繞速度與發(fā)射速度的不同，最大環(huán)繞

6、速度等于最小發(fā)射速度 （3）兩個半徑——天體半徑R和衛(wèi)星軌道半徑r的不同 四、雙星系統(tǒng) 1．在天體運(yùn)動中，將兩顆彼此相距較近，且在相互之間萬有引力作用下繞兩者連線上的某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動的行星稱為雙星。 2．雙星系統(tǒng)的條件： （1）兩顆星彼此相距較近； （2）兩顆星靠相互之間的萬有引力做勻速圓周運(yùn)動； （3）兩顆星繞同一圓心做圓周運(yùn)動。 3．雙星系統(tǒng)的特點(diǎn)： （1）兩星的角速度、周期相等； （2）兩星的向心力大小相等； （3）兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即r1+r2=L，軌道半徑與行星的質(zhì)量成反比。 4．雙星問題的處理方法： 雙星間的萬有引力提供了它

7、們做圓周運(yùn)動的向心力，即，由此得出 （1）m1r1=m2r2，即某恒星的運(yùn)動半徑與其質(zhì)量成反比； （2）由于ω=，r1+r2=L，所以兩恒星的質(zhì)量之和。 有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星，a在地球赤道上未發(fā)射，b在地面附近近地軌道上正常運(yùn)動，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖，則有 A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度g B．c在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是π/6 C．b在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長 D．d的運(yùn)動周期有可能是20 h 【參考答案】C 【詳細(xì)解析】對于衛(wèi)星a，根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律列式可得 ，又知道，故a的向心加速度小于重力加速度g，

8、A項錯誤；由c是地球同步衛(wèi)星，可知衛(wèi)星c在4 h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是，B項錯誤；由得，，故軌道半徑越大，線速度越小，故衛(wèi)星b的線速度大于衛(wèi)星c的線速度，衛(wèi)星c的線速度大于衛(wèi)星d的線速度，而衛(wèi)星a與同步衛(wèi)星c的周期相同，故衛(wèi)星c的線速度大于衛(wèi)星a的線速度，C項正確；由得，，軌道半徑r越大，周期越長，故衛(wèi)星d的周期大于同步衛(wèi)星c的周期，D項錯誤。 1．【2019·北京師大附中期末】2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星），該衛(wèi)星 A．入軌后可以位于北京正上方 B．入軌后的速度大于第一宇宙速度 C．發(fā)射速度大于第二宇宙速度 D．入軌后的

9、加速度小于地面重力加速度 【答案】D 【解析】A.同步衛(wèi)星只能定點(diǎn)在赤道上空，故A錯誤；B.所有衛(wèi)星的運(yùn)行速度都不大于第一宇宙速度，故B錯誤；C.同步衛(wèi)星的發(fā)射速度都要大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，故C錯誤；D.根據(jù)可知，入軌后的加速度小于地面重力加速度，故D正確。 2．如圖所示，為地球赤道上的物體，為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星，為地球同步衛(wèi)星。則下列說法正確的是 A．角速度的大小關(guān)系是 B．向心加速度的大小關(guān)系是 C．線速度的大小關(guān)系是 D．周期的大小關(guān)系是 【答案】D 【解析】a與c的角速度相等，即，而b、c都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則有：，解得：，

10、因b的半徑小于c的半徑，故，所以有，根據(jù)可知，，故A錯誤，D正確；a與c的角速度相等，由可知，a的半徑小于c的半徑，故，而b、c都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則有：，解得：，因b的半徑小于c的半徑，故，所以，故B錯誤；a與c的角速度相等，由可知，a的半徑小于c的半徑，故，而b、c都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則有：，解得：，因b的半徑小于c的半徑，故，所以，故C錯誤；故選D。 【2019·珠海市第二中學(xué)期中】（多選）經(jīng)長期觀測，人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的大小遠(yuǎn)小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠(yuǎn)離其他天體。兩顆星球組成的雙星m1

11、、m2，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動?，F(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質(zhì)量之比為m1∶m2＝3∶2。則可知 A．m1與m2做圓周運(yùn)動的角速度之比為2:3 B．m1與m2做圓周運(yùn)動的線速度之比為2:3 C．m1做圓周運(yùn)動的半徑為2L/5 D．m2做圓周運(yùn)動的半徑為2L/5 【參考答案】BC 【詳細(xì)解析】A、雙星靠相互間的萬有引力提供向心力，相等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過相同的角度，故角速度相等，則A項不合題意；B、根據(jù)可知，角速度相等，有雙星的線速度比等于半徑比為2:3；故B項符合題意；CD、向心力大小相等，有：，即，因?yàn)橘|(zhì)量之比為m1:m2=3:2，則軌道半徑之

12、比r1:r2=2:3，所以m1做圓周運(yùn)動的半徑為，m2做圓周運(yùn)動的半徑為，故C項符合題意，D項不合題意。 1．雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動的周期為T，經(jīng)過一段時間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時圓周運(yùn)動的周期為 A．　　　　 B． C． D． 【答案】B 【解析】雙星間的萬有引力提供向心力。設(shè)原來雙星間的距離為L，質(zhì)量分別為M、m，圓周運(yùn)動

13、的圓心距質(zhì)量為m的恒星距離為r。對質(zhì)量為m的恒星有，對質(zhì)量為M的恒星有，得，即，則當(dāng)總質(zhì)量為k（M+m），間距為L′=nL時，，選項B正確。 2．（多選）由多顆星體構(gòu)成的系統(tǒng)，叫做多星系統(tǒng)。有這樣一種簡單的四星系統(tǒng)：質(zhì)量剛好都相同的四個星體A、B、C、D，A、B、C分別位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)上，D位于等邊三角形的中心。在四者相互之間的萬有引力作用下，D靜止不動，A、B、C繞共同的圓心D在等邊三角形所在的平面內(nèi)做相同周期的圓周運(yùn)動。若四個星體的質(zhì)量均為m，三角形的邊長為a，引力常量為G，則下列說法正確的是 A．A、B、C三個星體做圓周運(yùn)動的半徑均為 B．A、B兩個星體之間的萬有引力大

14、小為 C．A、B、C三個星體做圓周運(yùn)動的向心加速度大小均為 D．A、B、C三個星體做圓周運(yùn)動的周期均為 【答案】BC 【解析】A、ABC繞中點(diǎn)D做圓周運(yùn)動，由幾何知識知，半徑為，故A錯；B、根據(jù)萬有引力公式可知A、B兩個星體之間的萬有引力大小為，故B對；C、以A為對象，受到的合力為 ，所以A、B、C三個星體做圓周運(yùn)動的向心加速度大小均為，故C對；D、以A為對象，受到的合力為，在根據(jù)牛頓第二定律，可解得： ，故D錯；故選BC。 【名師點(diǎn)睛】合理受力分析，找到四星運(yùn)動的軌道圓心，然后利用受力找到向心力，解向心力公式即可求得周期、線速度、加速度等。 【2019·福建期末】（多選）

15、2019年5月17日，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號丙運(yùn)載火衛(wèi)，成功發(fā)射了第四十五顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。該衛(wèi)星發(fā)射過程為：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道2上，最后由軌道2在Q處變軌進(jìn)入同步衛(wèi)星軌道3。軌道1，2相切于P點(diǎn)，軌道2、3相切于Q點(diǎn)。忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則該衛(wèi)星 A．在軌道3上的運(yùn)行周期為24 h B．在軌道3上的運(yùn)行速率大于7.9 km/s C．在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的向心加速度大于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的向心加速度 D．在軌道2上由P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動的過程中，地球引力對衛(wèi)星做負(fù)功，衛(wèi)星的動能減少 【參考答案】ACD 【詳細(xì)解析】在軌道3為同步衛(wèi)星軌道，故在

16、軌道3上運(yùn)行周期為24h，故A正確；7.9km/s是地球第一宇宙速度大小，而第一宇宙速度是繞地球圓周運(yùn)動的最大速度，也是近地衛(wèi)星運(yùn)行速度，故同步軌道3上衛(wèi)星運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，故B錯誤；在同一點(diǎn)Q，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，在軌道3上萬有引力提供向心力，在軌道2上衛(wèi)星在Q點(diǎn)做近心運(yùn)動，則萬有引力大于向心力，即，則在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的向心加速度大于在軌道2上經(jīng)過Q點(diǎn)的向心加速度，故C正確；衛(wèi)星在軌道2上無動力運(yùn)行時，由近地點(diǎn)P向遠(yuǎn)地點(diǎn)Q運(yùn)動過程中，地球?qū)πl(wèi)星的引力做負(fù)功，勢能增加，而衛(wèi)星的機(jī)械能保持不變，故其動能減小，故D正確。 1．【2019·四川期末】（多選）假設(shè)將來一艘飛船靠近火

17、星時，經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，已知萬有引力常量為，則下列說法正確的是 A．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動到P點(diǎn)的速度小于在軌道Ⅰ運(yùn)動到P點(diǎn)的速度 B．若軌道Ⅰ貼近火星表面，測出飛船在軌道Ⅰ運(yùn)動的周期，就可以推知火星的密度 C．飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動到P點(diǎn)時的加速度大于飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動到P點(diǎn)時的加速度 D．飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動時的周期大于在軌道Ⅰ上運(yùn)動時的周期 【答案】BD 【解析】從軌道I到軌道Ⅱ要在P點(diǎn)點(diǎn)火加速，則在軌道I上P點(diǎn)的速度小于軌道Ⅱ上P點(diǎn)的速度，故A錯誤；飛船貼近火星表面飛行時，如果知道周期T，可以計算出密度，即由，，可解得，故B正確；根據(jù)可知，飛船在I、Ⅱ軌道上的P點(diǎn)加速度相等

18、，故C錯誤；因?yàn)檐壍愧虬腴L軸大于軌道Ⅰ的半徑，所以飛船在軌道Ⅱ上運(yùn)動時的周期大于在軌道Ⅰ上運(yùn)動時的周期，故D正確。 2．如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點(diǎn)火使其沿橢圓軌道2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火將衛(wèi)星送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于Q點(diǎn)。軌道2、3相切于P點(diǎn)（如圖），則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道正常運(yùn)行時，下列說法中不正確的是 A．衛(wèi)星在軌道3上的周期小于在軌道1上的周期 B．衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率 C．衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時，經(jīng)過Q點(diǎn)時的速率大于經(jīng)過P點(diǎn)時的速率 D．衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時，經(jīng)過Q點(diǎn)時加速度大于經(jīng)過P點(diǎn)的加速度 【答

19、案】A 【解析】A、根據(jù)開普勒第三定律知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，則周期也越大，故衛(wèi)星在軌道3上的周期大于在軌道1上的周期，故A不正確；B、根據(jù)衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力即：可知環(huán)繞速度為，可知衛(wèi)星的軌道半徑越大，運(yùn)行速率越小，則衛(wèi)星在軌道3上的速率小于在軌道1上的速率，故B正確；C、根據(jù)開普勒第二定律知，衛(wèi)星在軌道2上運(yùn)行時，從Q點(diǎn)向P點(diǎn)運(yùn)動時，速度逐漸減小，經(jīng)過Q點(diǎn)時的速率大于經(jīng)過P點(diǎn)時的速率，故C正確；D、衛(wèi)星離地面越遠(yuǎn)，萬有引力越小，根據(jù)牛頓第二定律，加速度也越小，故經(jīng)過Q點(diǎn)時加速度大于經(jīng)過P點(diǎn)的加速度，故D正確。 【名師點(diǎn)睛】本題衛(wèi)星運(yùn)動涉及橢圓軌道問題，要結(jié)合開普勒定律、萬有引力

20、提供向心力和牛頓第二定律分析求解即可。 1．【2019·安徽期中】一人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，假如該衛(wèi)星變軌后仍做勻速圓周運(yùn)動，速度大小減小為原來的，則變軌前后衛(wèi)星的 A．周期之比為18 B．角速度大小之比為21 C．向心加速度大小之比為41 D．軌道半徑之比為12 2．中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。預(yù)計2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖，已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運(yùn)

21、動，a是地球同步衛(wèi)星，則 A．衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度 B．衛(wèi)星a的加速度大于b的加速度 C．衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 D．衛(wèi)星b的周期大于24 h 3．【2019·浙江期末】5月17日23點(diǎn)48分，長征三號丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第45顆衛(wèi)星（北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星）。該衛(wèi)星是我國北斗區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的第4顆備份衛(wèi)星，屬于地球靜止同步軌道衛(wèi)星。至此，北斗二號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)圓滿收官。則北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星在軌道運(yùn)行時，其 A．線速度大于第一宇宙速度 B．角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度 C．向心加速度大于地面的重力加速度 D

22、．每隔24 h都會有兩次經(jīng)過赤道上空 4．（多選）據(jù)《科技日報》報道，2020年前我國將發(fā)射8顆繞地球做勻速圓周運(yùn)動的海洋系列衛(wèi)星：包括4顆海洋水色衛(wèi)星、2顆海洋動力環(huán)境衛(wèi)星和2顆海陸雷達(dá)衛(wèi)星，以加強(qiáng)對黃巖島、釣魚島及西沙群島等島嶼附近海域的監(jiān)測。已知海陸雷達(dá)衛(wèi)星軌道半徑是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星軌道半徑的倍。則 A．海陸雷達(dá)衛(wèi)星加速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星加速度的 B．海陸雷達(dá)衛(wèi)星繞地周期是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星繞地周期的倍 C．海陸雷達(dá)衛(wèi)星線速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星線速度的倍 D．海陸雷達(dá)衛(wèi)星所受引力是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星所受引力的 5．【2019·浙江紹興一中高三月考】2018年12月30日，嫦娥四

23、號探測器在人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)了航天器在月球背面軟著陸和巡視勘察，獲取了世界第一張近距離拍攝的月背影像圖并傳回地面?！谤o橋號”中繼衛(wèi)星承擔(dān)了地面控制室與探測器的通信。如圖，“鵲橋號位于地月拉格朗日L2點(diǎn)，它與月球一起以相同的周期繞地球做勻速圓周運(yùn)動，從而節(jié)省衛(wèi)星燃料，有利于對其進(jìn)行軌道控制下列說法正確的是 A．“鵲橋號”的向心力僅由地球的引力提供 B．“鵲橋號”的繞行速度小于月球的繞行速度 C．“鵲橋號”向心加速度小于月球的向心加速度 D．月球的線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度 6．【2019·四川期末】如圖所示，甲是我國暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”，運(yùn)行軌道高度為500 km，乙是地

24、球同步衛(wèi)星。 關(guān)于甲、乙兩衛(wèi)星的運(yùn)動，下列說法中正確的是 A．衛(wèi)星乙的周期可能是20 h B．衛(wèi)星乙可能在瀘州正上空 C．衛(wèi)星甲的周期大于衛(wèi)星乙的周期 D．衛(wèi)星甲的角速度大于衛(wèi)星乙的角速度 7．（多選）我國正在建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)總體規(guī)劃，計劃2018年，面向“一帶一路”沿線及周邊國家提供基本服務(wù)，2020年前后，完成35顆衛(wèi)星發(fā)射組網(wǎng)，為全球用戶提供服務(wù)。2018年1月12日7時18分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運(yùn)載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第26、27顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，將與前25顆衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行.其中在赤道上空有2顆北斗衛(wèi)星A、B繞地球做同方向的勻速圓

25、周運(yùn)動，其軌道半徑分別為地球半徑的和，且衛(wèi)星B的運(yùn)動周期為T。某時刻兩顆衛(wèi)星與地心在同一直線上，如圖所示。則下列說法正確的是 A．衛(wèi)星A、B的加速度之比為 B．衛(wèi)星A、B的周期之比為是 C．再經(jīng)時間t=，兩顆衛(wèi)星之間可以直接通信 D．為了使赤道上任一點(diǎn)任一時刻均能接收到衛(wèi)星B所在軌道的衛(wèi)星的信號，該軌道至少需要4顆衛(wèi)星 8．【2019·江蘇期末】（多選）已知地球半徑為R，質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)角速度為w，萬有引力常量為G，地球同步衛(wèi)星與地心間的距離為r，近地人造衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行軌道可視為圓，則 A．地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的加速度為w2R B．地球同步衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的加速度為w

26、2r C．地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的線速度為wR D．地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的線速度為 9．【2019·廣東期末】如圖所示，a為固定在地球赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，b為沿地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的人造衛(wèi)星，c為地球同步衛(wèi)星，關(guān)于a、b、c的下列說法中正確的是 A．線速度的大小關(guān)系為vaTb C．加速度大小關(guān)系為aa >ab >ac D．地球?qū)、b、c的萬有引力等于其各自做圓周運(yùn)動所需的向心力 10．“天宮一號”是我國自主研發(fā)的目標(biāo)飛行器，是中國空間實(shí)驗(yàn)室的雛形。2013年6月，“神舟十號”與“天宮一號”成功對接，6月20日3

27、位航天員為全國中學(xué)生上了一節(jié)生動的物理課。已知“天宮一號”飛行器運(yùn)行周期T，地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，“天宮一號”環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動，引力常量為G。求： （1）地球的密度； （2）地球的第一宇宙速度v； （3）“天宮一號”距離地球表面的高度。 1．【2019·北京卷】2019年5月17日，我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星（同步衛(wèi)星）。該衛(wèi)星 A．入軌后可以位于北京正上方 B．入軌后的速度大于第一宇宙速度 C．發(fā)射速度大于第二宇宙速度 D．若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少 2．【2019·天津卷】2018年12月8日，肩負(fù)著億萬中

28、華兒女探月飛天夢想的嫦娥四號探測器成功發(fā)射，“實(shí)現(xiàn)人類航天器首次在月球背面巡視探測，率先在月背刻上了中國足跡”。已知月球的質(zhì)量為、半徑為，探測器的質(zhì)量為，引力常量為，嫦娥四號探測器圍繞月球做半徑為的勻速圓周運(yùn)動時，探測器的 A．周期為 B．動能為 C．角速度為 D．向心加速度為 3．【2018·江蘇卷】我國高分系列衛(wèi)星的高分辨對地觀察能力不斷提高。今年5月9日發(fā)射的“高分五號”軌道高度約為705 km，之前已運(yùn)行的“高分四號”軌道高度約為36 000 km，它們都繞地球做圓周運(yùn)動。與“高分四號”相比，下列物理量中“高分五號”較小的是 A．周期 B．角速度 C．線速度 D．向心加

29、速度 4．【2017·江蘇卷】（多選）“天舟一號”貨運(yùn)飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空，與“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室對接前，“天舟一號”在距離地面約380 km的圓軌道上飛行，則其 A．角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度 B．線速度小于第一宇宙速度 C．周期小于地球自轉(zhuǎn)周期 D．向心加速度小于地面的重力加速度 5．【2016·北京卷】如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動。下列說法正確的是 A．不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同 B．不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同 C．衛(wèi)星在

30、軌道1的任何位置都具有相同加速度 D．衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動量 6．【2016·四川卷】國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行，其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為 A．a(chǎn)2>a1>a3 B．a(chǎn)3>a2>a1

31、 C．a(chǎn)3>a1>a2 D．a(chǎn)1>a2>a3 7．【2016·天津卷】我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)生“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是 A．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接 B．使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接 C．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接 D．飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)

32、室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接 8．【2016·海南卷】（多選）通過觀測冥王星的衛(wèi)星，可以推算出冥王星的質(zhì)量。假設(shè)衛(wèi)星繞冥王星做勻速圓周運(yùn)動，除了引力常量外，至少還需要兩個物理量才能計算出冥王星的質(zhì)量。這兩個物理量可以是 A．衛(wèi)星的速度和角速度 B．衛(wèi)星的質(zhì)量和軌道半徑 C．衛(wèi)星的質(zhì)量和角速度 D．衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑 9．【2015·天津卷】未來的星際航行中，宇航員長期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設(shè)想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)倉”如圖所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力，為達(dá)到目的

33、，下列說法正確的是 A．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越大 B．旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應(yīng)越小 C．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大 D．宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越小 1．A 【解析】根據(jù)萬有引力充當(dāng)衛(wèi)星繞地球的向心力：G=m，衛(wèi)星的線速度v=，由題知，速度大小減小為原來的，則軌道半徑增大到原來的4倍，即變軌前后軌道半徑之比為 1:4；衛(wèi)星的角速度==，可得變軌前后角速度大小之比為8:1；衛(wèi)星的向心加速度a==，可得變軌前后向心加速度大小之比為16:1；衛(wèi)星的周期T=，可得變軌前后周期之比為1:8，故BCD錯誤，A正確。 2．A 【解析】由萬有引

34、力提供向心力得：，解得：，，，。a的軌道半徑大于c的軌道半徑，因此衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度，A正確；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，因此衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度，B錯誤；a的軌道半徑大于地球半徑，因此衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，C錯誤；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，衛(wèi)星b的周期等于a的周期，為24 h，D錯誤；故選A。 3．B 【解析】第一宇宙速度是近地飛行的線速度，則可知北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度，故選項A錯誤；由題意可知北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星是地球同步衛(wèi)星，則其運(yùn)行周期為24 h，小于月球繞運(yùn)行的周期，根據(jù)可知其角速度大于月球繞地球運(yùn)行的角速度，故選項

35、B正確，D錯誤；在地球表面上的物體有重力等于萬有引力，即，可得地面的重力加速度為，對北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星有，得其向心加速度為，則可知北斗二號GEO﹣8衛(wèi)星的向心加速度小于地面的重力加速度，故選項C錯誤。 4．AC 【解析】由萬有引力提供向心力：，可得，，，由可得海陸雷達(dá)衛(wèi)星加速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星加速度的，所以A正確。由可得海陸雷達(dá)衛(wèi)星線速度是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星線速度的，C正確；由可得海陸雷達(dá)衛(wèi)星繞地周期是海洋動力環(huán)境衛(wèi)星繞地周期的倍，故B錯誤。因不知兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量，故無法比較萬有引力的大小，故D錯誤。所以選擇AC。 5．D 【解析】 “鵲橋號”的向心力由月球和地球引力的合力提供，故A錯誤

36、；因?yàn)椤谤o橋號”與月球起以相同的周期繞地球做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)v=ωr知“鵲橋號”的線速度大于月球的線速度，故B錯誤；根據(jù)a=ω2r知，“鵲橋號”的向心加速度大于月球的向心加速度，故C錯誤；月球的軌道半徑大于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑，根據(jù)v=可知，月球的線速度小于地球同步衛(wèi)星的線速度，故D正確。 6．D 【解析】乙為同步衛(wèi)星，其周期為24 h，A錯誤；同步衛(wèi)星的軌道只能在赤道上空，B錯誤； ，解得，可知軌道半徑小的周期小，角速度大，C錯誤，D正確。 7．AD 【解析】由萬有引力提供向心力有，解得，衛(wèi)星A、B的加速度之比為，故A正確；解得，衛(wèi)星A、B的周期之比為，故B錯誤；再經(jīng)時間t兩顆衛(wèi)星之

37、間可以直接通信，則有，又，解得，故C錯誤；由B衛(wèi)星的分布圖求得所輻射的最大角度，，則，則輻射的最大角度為，需要的衛(wèi)星個數(shù)，為了使赤道上任一點(diǎn)任一時刻均能接收到衛(wèi)星B所在軌道的衛(wèi)星的信號，該軌道至少需要4顆衛(wèi)星，故D正確；故選AD。 8．BD 【解析】衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動時，由地球的萬有引力提供向心力，有：，解得：，地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度ω，得地球近地衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星的角速度之比為：，則得：，所以地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的加速度為，故A錯誤。地球同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)角速度ω，則地球同步衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的加速度為：a同=ω2r，故B正確。地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的

38、線速度為：v近=ω近R=，故C錯誤。地球近地衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動時，根據(jù)得近地衛(wèi)星的線速度為，故D正確。 9．B 【解析】a、c運(yùn)行的角速度相等，根據(jù)v=ωr知，va＜vc。對于b、c衛(wèi)星，根據(jù)萬有引力提供了向心力，得，可得，，知vc＜vb，所以有va＜vc＜vb，故A錯誤。a、c轉(zhuǎn)動的周期相等。根據(jù)可得，知Tc＞Tb，所以有Ta=Tc＞Tb，故B正確。a、c運(yùn)行的角速度相等，根據(jù)a=ω2r，知ac＞aa，根據(jù)可得，知ab＞ac。所以有ab＞ac＞aa，故C錯誤。地球?qū)、c的萬有引力等于其各自做圓周運(yùn)動所需的向心力，而對于a，地球?qū)Φ娜f有引力和地面支持力的合力等于a做圓周運(yùn)動所需的向心力，故

39、D錯誤。 10．（1） （2） （3） 【解析】（1）在地球表面重力與萬有引力相等：， 地球密度： 解得： （2）第一宇宙速度是近地衛(wèi)星運(yùn)行的速度， （3）天宮一號的軌道半徑， 根據(jù)萬有引力提供圓周運(yùn)動向心力有：， 解得： 1．D 【解析】由于衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，所以入軌后一定只能與赤道在同一平面內(nèi)，故A錯誤；由于第一宇宙速度為衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度，所以衛(wèi)星入軌后的速度一定小于第一宇宙速度，故B錯誤；由于第二宇宙速度為衛(wèi)星脫離地球引力的最小發(fā)射速度，所以衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于第二宇宙速度，故C錯誤；將衛(wèi)星發(fā)射到越高的軌道克服引力所作的功越大，所以發(fā)射到近地圓軌道所

40、需能量較小，故D正確。 2．C 【解析】由萬有引力提供向心力可得，可得，故A正確；解得，由于，故B錯誤；解得，故C錯誤；解得，故D錯誤。綜上分析，答案為A。 3．A 【解析】本題考查人造衛(wèi)星運(yùn)動特點(diǎn)，意在考查考生的推理能力。設(shè)地球質(zhì)量為M，人造衛(wèi)星質(zhì)量為m，人造衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動時，根據(jù)萬有引力提供向心力有，得，，，，因?yàn)椤案叻炙奶枴钡能壍腊霃奖取案叻治逄枴钡能壍腊霃酱?，所以選項A正確，BCD錯誤。 4．BCD 【解析】根據(jù)知，“天舟一號”的角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，而同步衛(wèi)星的角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度，所以“天舟一號”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)角的速度，周期小于地球自轉(zhuǎn)的周期，故A錯誤；

41、C正確；第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，所以“天舟一號”的線速度小于第一宇宙速度，B正確；地面重力加速度為，故“天舟一號”的向心加速度a小于地面的重力加速度g，故D正確。 5．B 【解析】從軌道1變軌到軌道2，需要加速逃逸，故A錯誤；根據(jù)公式可得，故只要半徑相同，加速度就相同，由于衛(wèi)星在軌道1做橢圓運(yùn)動，運(yùn)動半徑在變化，所以運(yùn)動過程中的加速度在變化，B正確，C錯誤；衛(wèi)星在軌道2做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動過程中的速度方向時刻在變，所以動量方向不同，D錯誤。 6．D 【解析】東方紅二號和固定在地球赤道上的物體轉(zhuǎn)動的角速度相同，根據(jù)a=ω2r可知，a2>a3；根據(jù)可知a1>a2，故選D。 7．C 【解

42、析】若使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，飛船加速會進(jìn)入較高的軌道，空間實(shí)驗(yàn)室減速會進(jìn)入較低的軌道，都不能實(shí)現(xiàn)對接，選項AB錯誤；要想實(shí)現(xiàn)對接，可使飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑較小的軌道上加速，然后飛船將進(jìn)入較高的空間實(shí)驗(yàn)室軌道，逐漸靠近空間站后，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接，選項C正確，選項D錯誤。 8．AD 【解析】根據(jù)線速度和角速度可以求出半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力則有，整理可得，故選項A正確；由于衛(wèi)星的質(zhì)量m可約掉，故選項BC錯誤；若知道衛(wèi)星的運(yùn)行周期和軌道半徑，則，整理得，故選項D正確。 9．B 【解析】在外太空，宇航員處于完全失重狀態(tài)，所以在旋轉(zhuǎn)倉中我們不需要考慮地球引力作用；宇航員在旋轉(zhuǎn)倉中做圓周運(yùn)動所需要的向心力由側(cè)壁支持力提供，根據(jù)題意有，故可知，與宇航員質(zhì)量無關(guān)，所以選項CD錯誤；旋轉(zhuǎn)半徑越大，轉(zhuǎn)運(yùn)角速度就越小，故選項A錯誤、B正確。 21