2019年度高考物理一轮复习第四章曲线运动万有引力与航天专题强化五天体运动的“四类热点”问题课时达标训练.doc

1、【 精品教育资源文库 】 天体运动中常 考易错的“两个命题点” 选择题 (1 9 题为单项选择题， 10 14 题为多项选择题 ) 1如图 1 所示， a 是地球赤道上的一点， t 0 时刻在 a 的正上空有 b、 c、 d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针方向 )相同，其中 c 是地球同步卫星。设卫星 b 绕地球运行的周期为 T，则在 t 14T 时刻这些卫星相对 a 的位置最接近实际的是 ( ) 图 1 解析 a 是地球赤道上的一点， c 是地球同步卫星，则 c 始终在 a 的正上方；由 GMmr2 m42T2r，得 T 4

2、2r3GM ，故 r 越大， T 越大，则 b 比 d 超前。 答案 C 2某卫星在半径为 r 的轨道 1 上做圆周运动，动能为 Ek，变轨到轨道 2 上后，动能比在轨道 1 上减小了 E，在轨道 2 上也做圆周运动，则轨 道 2 的半径为 ( ) A. EkEk Er B. Ek Er C. EEk Er D.Ek E E r 解析 卫星在轨道 1 上时， GMmr2 mv2r2Ekr ，因此 EkGMm2r ，同样，在轨道 2 上， Ek E GMm2r2，因此 r2 EkEk Er， A 项正确。 答案 A 3中国航天局秘书长田玉龙 2015 年 3 月 6 日证实，将在 2015 年年

3、底发射高分四号卫星，【 精品教育资源文库 】 这是中国首颗地球同步轨道高时间分辨率对地观测卫星。如图 2 所示， A 是静止在赤 道上随地球自转的物体； B、 C 是同在赤道平面内的两颗人造卫星， B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上， C 是地球同步卫星。下列关系正确的是 ( ) 图 2 A物体 A 随地球自转的角速度大于卫星 B 的角速度 B卫星 B 的线速度大于卫星 C 的线速度 C物体 A 随地球自转的加速度大于卫星 C 的加速度 D物体 A 随地球自转的周期大于卫星 C 的周期 解析 由于 A 是静止在赤道上 随地球自转的物体， C 是地球同步轨道卫星，所以两者角速度大小相等，

4、周期相同，即 TA TC， A C，由 T 2 r3GM得 TC TB，根据 T2 ，可得 C B，所以 A B，选项 A、 D 错误；由 a 2r 得 aA aC，选项 C 错误；根据 v GMr ，可知卫星 B 的线速度大于卫星 C 的线速度，即 vB vC，选项 B 正确 。 答案 B 4 (2018 贵州贵阳监测 )“ 天宫二号 ” 目标飞行器与 “ 神舟十一号 ” 飞船自动交会对接前的示意图如图 3 所示，圆形轨道 为 “ 天宫二号 ” 运行轨道，圆形轨道 为 “ 神舟十一号 ” 运行轨道。此后 “ 神舟十一号 ” 要进行多次变轨，才能实现与 “ 天宫二号 ” 的交会对接，则 ( )

5、 图 3 A “ 天宫二号 ” 的运行速率大于 “ 神舟十一号 ” 在轨道 上的运行速率 B “ 神舟十一号 ” 变轨后比变轨前高度增加，机械能减少 C “ 神舟十一号 ” 可以通过减速而使轨道半径变大 【 精品教育资源文库 】 D “ 天宫二号 ” 和 “ 神舟十一号 ” 对接瞬间的向心加速度大小相等 解析 做圆周运动的天体，线速度大小 v GMr ，因此轨道半径较大的 “ 天宫二号 ” 速率较小， A 项错误； “ 神舟十一号 ” 由低轨道到高轨道运动需要消耗火箭燃料加速，由功能关系可知在高轨道上飞船机械 能更大， B 项错误；飞船在圆周轨道上减速时，万有引力大于所需要的向心力，飞船做近

6、心运动，轨道半径减小， C 项错误；在对接瞬间，“ 神舟十一号 ” 与 “ 天宫二号 ” 所受的万有引力提供向心力，向心加速度大小相等， D项正确。 答案 D 5 (2018 木渎中学模拟 )如图 4 所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图，嫦娥三号沿椭圆轨道 运动到近月点 P 处变轨进入圆轨道 ，嫦娥三号在圆轨道 做圆周运动的轨道半径为 r，周期为 T，已知引力常量为 G，下列说法中正确的是 ( ) 图 4 A由题中 (含图中 )信息可求得月球的质量 B由题中 (含图中 )信息可求得月球第一宇宙速度 C嫦娥三号在 P 处变轨时必须点火加速 D嫦娥三号沿椭圆轨道 运动到 P 处时的加速度大

7、于沿圆轨道 运 动到 P 处时的加速度 解析 由万有引力提供向心力得 GMmr2 m42T2 r，得： M4 2r3GT2 ，即根据轨道半径为 r，周期为 T，万有引力常量为 G，可以计算出月球的质量，故 A 项正确；万有引力提供向心力GMmr2 mv2r，得： vGMr ，由于不知道月球半径，所以不能计算月球第一宇宙速度，故B 项错误；椭圆轨道和圆轨道是不同的轨道，航天飞机不可能自主改变轨道，只有在减速后，做近心运 动，才能进入圆轨道，故 C 项错误；嫦娥三号沿椭圆轨道 运动到 P 处时和沿圆轨道 运动到 P 处时，所受万有引力大小相等，所以加速度大小也相等，故 D项错误。 答案 A 【

8、精品教育资源文库 】 6 (2018 甘肃武威月考 )嫦娥三号的飞行轨道示意图如图 5 所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则 ( ) 图 5 A若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度 B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速 C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上 P 点的 速度大于 Q 点的速度 D嫦娥三号在动力下降段，其引力势能减小 解析 利用环月圆轨道半径、运动周期和引力常量，可以计算出月球的质量，月球半径未知，不能计算出月球的密度， A 错误；由环月圆轨道进入椭圆轨道时，在 P 点让发动机点

9、 火使其减速， B 错误；嫦娥三号在椭圆轨道上 P 点速度小于在 Q 点速度， C 错误；嫦娥三号在动力下降段，高度减小，引力势能减小， D 正确。 答案 D 7 “ 嫦娥五号 ” 探路兵发射升空，为计划于 2017 年左右发射的 “ 嫦娥五号 ” 探路，并在 8天后以 “ 跳跃式返回技术 ” 成功返回地面。 “ 跳跃式返回技术 ” 指航天器在 关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度 后再进入大气层。如图 6 所示，虚线为大气层的边界。已知地球半径为 R，地心到 d 点距离为 r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是 ( ) 图 6 A “ 嫦娥五号 ” 在 b 点处

10、于完全失重状态 B “ 嫦娥五号 ” 在 d 点的加速度小于 gR2r2 C “ 嫦娥五号 ” 在 a 点速率大于在 c 点的速率 【 精品教育资源文库 】 D “ 嫦娥五号 ” 在 c 点速率大于在 e 点的速率 解析 根据曲线运动的规律，运动轨迹在合力和速度的交角之间 (合力指向运动轨迹的凹侧 )，由题图可知航天器在 b 点 处于超重状态，故 A 错误；在 d 点 GMmr2 ma，且在地面附近万有引力近似等于重力： GMmR2 mg，可得加速度 a gR2r2 ，故 B 错误；航天器在 a、 c、 e三点到地心距离相等，航天器从 a 到 c 克服大气阻力，动能减少；从 c 到 e 无大

11、气阻力，va vc， vc ve，故 C 正确， D 错误。 答案 C 8 “ 高分一号 ” 卫星是一种高分辨率对地观测卫 星，突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的关键技术。如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动 的示意图。“北斗”系统中两颗卫星“ G1” 和 “ G3” 以及 “ 高分一号 ” 均可认为绕地心 O 做匀速圆周运动。卫星 “ G1” 和 “ G3” 的轨道半径为 r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、 B 两位置， “ 高分一号 ” 在 C 位置。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，不计卫星间的相互作用力。则下列说

12、法正确的是 ( ) 图 7 A卫星 “ G1” 和 “ G3” 的加速度大小相等且为 Rrg B如果调动 “ 高分一号 ” 卫星快速到达 B 位置的下方，必须对其加速 C卫星 “ G1” 由位置 A 运动到位置 B 所 需的时间为 r3R rg D若 “ 高分一号 ” 所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大 解析 对地球表面上的物 体有 GMmR2 mg?gR2 GM，对于卫星 “ G1”“ G3” 有 GMmr2 ma?aGMr2 gR2r2， A 错；若对 “ 高分一号 ” 加速，则卫星将到更高的轨道上运行，脱离原轨道，此法不可取， B 错；对于卫星 “ G1” ，有 GMm

13、r2 m(2T )2r?T 42r3GM 4 2r3gR2 2 rRrg，卫星 “ G1” 由 A 到 B 用时 t16T r3Rrg， C 对； “ 高分一号 ” 卫星由于气体的阻力，高度会降低，速度会增大，机械能要减小， D 错。 【 精品教育资源文库 】 答案 C 9设地球的自转角速度为 0，地球半径为 R， 地球表面重力加速度为 g，某人造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为 r，且 r 5R，飞行方向与地球的自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它下一次通过该建筑物正上方所需要的时间为 (地球同步卫星轨道半径约为 6R)( ) A 2 ? ?gR2r

14、3 0 B.2gR2r3 0C 2 r3gR2 D.2gR2r3 0解析 因为同步卫星的轨道半径大约为地球半 径的 6 倍，根据卫星的特点知，越向外的卫星运行角速度越小，而同步卫星与地球自转的角速度相同，因此人造卫星运行的角速度比地球上建筑物的运行角速度快，因此再次出现在建筑物上方时，说明卫星已经比建筑物多走了一圈，故 卫 地 2 ， 卫 1t， 地 0t，由于卫星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力 GMmr2 m 21r，在地球表面，物体受到的万有引力等于重力 GMmR2 mg，联立得 t 2gR2r3 0， D 项正确。 答案 D 10 (2017 西安八校联考 )据报 道，北斗卫星导航系统利用其定位、导航、短报文通信功能加入到马航 MH370 失联客机搜救工作，为指挥中心调度部署人力、物力提供决策依据，保证了搜救船只准确抵达相关海域。帮助搜救船只规划搜救航线，避免搜救出现遗漏海域，目前北斗卫星导航定位系统由高度均约为 36 000 km 的 5 颗静止轨道卫星和 5 颗倾斜地球同步轨道卫星以及高度约为 21 500 km 的 4 颗中轨道卫星组网运行，则下列说法正确的是 ( ) A中轨道卫星的