2022屆高考物理一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 第5講 天體運動與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版

2022屆高考物理一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 第5講 天體運動與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版課時作業(yè)單獨成冊方便使用基礎題組一、單項選擇題1牛頓時代的科學家們圍繞引力的研究，經(jīng)歷了大量曲折頑強而又閃爍智慧的科學實踐在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中，下列敘述不符合史實的是()A開普勒研究了第谷的行星觀測記錄，得出了開普勒行星運動定律B牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律C卡文迪許首次在實驗室中比較準確地得出了引力常量G的數(shù)值D根據(jù)天王星的觀測資料，哈雷利用萬有引力定律計算出了海王星的軌道解析：開普勒研究了第谷的行星觀測記錄，得出了開普勒行星運動定律，選項A正確；牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體，得出了萬有引力定律，選項B正確；卡文迪許首次在實驗室中比較準確地得出了引力常量G的數(shù)值，選項C正確；英國人亞當斯和法國人勒維耶根據(jù)萬有引力推測出“新”行星的軌道和位置，柏林天文臺年輕的天文學家伽勒和他的助手根據(jù)勒維耶計算出來的“新”行星的位置，發(fā)現(xiàn)了海王星，故D錯誤答案：D2若有一顆“宜居”行星，其質(zhì)量為地球的p倍，半徑為地球的q倍，則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)繞速度的()A.倍B.倍C.倍 D.倍解析：對于中心天體的衛(wèi)星，Gm，v，設該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v，地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v，則，C正確答案：C3.如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2，則()A.B.C.()2D.()2解析：萬有引力提供衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的向心力，有Gm，所以v，A項正確答案：A4(2018·山西五校四聯(lián))天文學家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星若某雙星的質(zhì)量分別為M、m，間距為L，雙星各自圍繞其連線上的某點O做勻速圓周運動，其角速度分別為1、2，質(zhì)量為M的恒星軌道半徑為R，已知引力常量為G，則描述該雙星運動的上述物理量滿足()A12 B12CGM(LR)L2 DGmR3解析：雙星系統(tǒng)中兩顆星的角速度相同，12，則A、B項錯誤由m(LR)，得GM(LR)L2，C項正確由MR，得GmRL2，D項錯誤答案：C5.(2018·四川成都高三質(zhì)檢)如圖所示，2016年10月19日，神舟十一號入軌后，經(jīng)歷5次變軌，到達距離地面393公里軌道，與天宮二號成功對接，對接之后兩者一起繞著地球做勻速圓周運動，已知地球的質(zhì)量M5.97×1024 kg，地球的半徑R6 378公里，引力常量G6.67×1011N·m2/kg2，地球表面的重力加速度g取10 m/s2.則()A神舟十一號為了追上天宮二號，無論在什么軌道上只要加速就行B天宮二號運行的速度大于7.9 km/sC神舟十一號變軌前后忽略其質(zhì)量的變化，則變軌后動能減小，引力勢能增大D對接成功后兩者一起運行的周期為1 h解析：神舟十一號為了追上天宮二號，必須在低軌道加速，A錯誤；第一宇宙速度大小為7.9 km/s，而第一宇宙速度為近地軌道環(huán)繞速度，根據(jù)公式Gm，解得v，軌道半徑越大，線速度越小，所以天宮二號運行的速度小于7.9 km/s，B錯誤；變軌后軌道半徑增大，根據(jù)v可知變軌后速度減小，動能減小，變軌時，需要克服萬有引力做功，故引力勢能增大，C正確；根據(jù)公式Gmr可得T2，代入數(shù)據(jù)可得T5.54×103 s>3 600 s，D錯誤答案：C二、多項選擇題6(2017·高考江蘇卷)“天舟一號”貨運飛船于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”空間實驗室對接前，“天舟一號”在距地面約380 km的圓軌道上飛行，則其()A角速度小于地球自轉角速度B線速度小于第一宇宙速度C周期小于地球自轉周期D向心加速度小于地面的重力加速度解析：由m(Rh)知，周期T與軌道半徑的關系為k(恒量)，同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉周期相同，但同步衛(wèi)星的軌道半徑大于“天舟一號”的軌道半徑，則“天舟一號”的周期小于同步衛(wèi)星的周期，也就小于地球的自轉周期，C對由知，“天舟一號”的角速度大于地球自轉的角速度，A錯由m知，線速度v，而第一宇宙速度v，則vv，B對設“天舟一號”的向心加速度為a，則ma，而mg，可知ag，D對答案：BCD7.(2018·江西贛州模擬)如圖所示，運行軌道在同一平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星A、B，同方向繞地心做勻速圓周運動，此時刻A、B與地心恰在同一直線上且相距最近，已知A的周期為T，B的周期為.下列說法正確的是()AA的線速度小于B的線速度BA的角速度小于B的角速度CA的重力小于B的重力D從此時刻到下一次A、B相距最近的時間為2T解析：根據(jù)萬有引力提供向心力得Gmm2r，解得v，可知軌道半徑越大，線速度、角速度都越小，故A的線速度和角速度都較小，故A、B正確由于不知道A、B兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量關系，所以無法判斷兩顆衛(wèi)星的重力大小關系，故C錯誤從此時刻到下一次A、B相距最近，轉過的角度差為2，即()t2，解得t2T，故從此時刻到下一次A、B相距最近的時間為2T，故D正確答案：ABD8.(2018·鄭州質(zhì)量預測)中國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個成熟的衛(wèi)星導航系統(tǒng)預計2020年左右，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力如圖所示是北斗導航系統(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的加速度等于b的加速度C衛(wèi)星a的運行速度大于第一宇宙速度D衛(wèi)星b的周期大于24 h解析：a的軌道半徑大于c的軌道半徑，則衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度，選項A正確；a的軌道半徑與b的軌道半徑相等，則衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度，選項B正確；a的軌道半徑大于地球半徑，則衛(wèi)星a的運行速度小于第一宇宙速度，選項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，選項D錯誤答案：AB能力題組一、選擇題9(2018·四川雙流高三質(zhì)檢)2016年2月11日美國科學家宣布人類首次直接探測到引力波.1974年美國物理學家泰勒和赫爾斯發(fā)現(xiàn)了一顆編號為PSRB191316的脈沖星，該天體是一個孤立雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較大的一顆他們對這個雙星系統(tǒng)的軌道進行了長時間的觀測，發(fā)現(xiàn)雙星間的距離正以非常緩慢的速度逐漸減小該觀測結果和廣義相對論預言的數(shù)值符合得非常好，這間接證明了引力波的存在泰勒和赫爾斯也因這項工作于1993年榮獲諾貝爾物理學獎那么由于雙星間的距離減小，下列關于雙星運動的說法中正確的是()A周期逐漸減小B角速度逐漸減小C兩星的向心加速度都逐漸減小D兩星之間的萬有引力逐漸減小解析：根據(jù)Gm12r1m22r2，r1r2L知，因雙星間的距離減小，則雙星角速度變大，周期變小，故A正確，B錯誤；兩星間距離減小，則兩星間萬有引力增大，D錯誤；根據(jù)Gm1am2a知，L變小，則兩星的向心加速度增大，故C錯誤答案：A10.已知，某衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r1的圓形軌道上繞地運行的周期為T，衛(wèi)星運動方向與地球自轉方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方，假設某時刻，該衛(wèi)星在A點變軌進入橢圓軌道(如圖)，近地點B到地心距離為r2.設衛(wèi)星由A到B運動的時間為t，地球自轉周期為T0，不計空氣阻力，則()ATT0BtC衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B時，機械能增大D衛(wèi)星由圖中圓軌道進入橢圓軌道過程中，機械能不變解析：根據(jù)題意有·3T0·3T05·2，得TT0，所以A正確；由開普勒第三定律有，得t，所以B錯誤；衛(wèi)星在橢圓軌道中運行時，機械能是守恒的，所以C錯誤；衛(wèi)星從圓軌道進入橢圓軌道過程中在A點需點火減速，衛(wèi)星的機械能減小，所以D錯誤答案：A11(多選)已知月球圍繞地球運動的周期大約為27天，某顆近地衛(wèi)星繞地球運動的周期大約為1.4 h，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r2，地球半徑為R.下列說法中正確的是()A地球同步衛(wèi)星距離地球中心的距離r2與月球中心到地球中心的距離r3之比為19B近地衛(wèi)星距離地球中心的距離r1與月球中心到地球中心的距離r3之比為348C地球同步衛(wèi)星繞地球運動的加速度a2與赤道上物體隨地球自轉的加速度a0之比為r2RD地球同步衛(wèi)星繞地球運動的加速度a2與月球繞地球運動的加速度a3之比為91解析：根據(jù)開普勒第三定律有k，可得r，代入已知條件得選項A正確，B錯誤地球同步衛(wèi)星繞地球運動的角速度和地球自轉角速度相等，由a2r可知，a2a0r2R，選項C正確根據(jù)萬有引力提供向心力有Gma，得a2a3rr(9r2)2r811，選項D錯誤答案：AC二、非選擇題12.(2017·高考天津卷)我國自主研制的首艘貨運飛船“天舟一號”發(fā)射升空后，與已經(jīng)在軌運行的“天宮二號”成功對接形成組合體假設組合體在距地面高為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運動，已知地球的半徑為R，地球表面處重力加速度為g，且不考慮地球自轉的影響則組合體運動的線速度大小為_，向心加速度大小為_解析：設組合體的質(zhì)量為m、運動線速度為v，地球質(zhì)量為M，則Gma向m，又有Gmg聯(lián)立上述兩式得a向g，vR.答案：Rg13.(2018·湖北武漢調(diào)研)如圖所示，一宇航員站在質(zhì)量分布均勻的某星球表面的一斜坡上的A點，沿水平方向以速度v0拋出一個小球，測得經(jīng)過時間t小球落到斜坡上的另一點B，斜坡的傾角為，已知該星球的半徑為R，求：(1)該星球表面的重力加速度；(2)該星球的第一宇宙速度解析：(1)設該星球表面的重力加速度為g，由平拋運動規(guī)律，則xv0t，ygt2，tan ，解得g(2)一質(zhì)量為m的衛(wèi)星在該星球表面附近環(huán)繞星球運行時，重力提供向心力，則mgm解得v ，此即該星球的第一宇宙速度答案：(1)(2)