2020版高考物理一輪復習 分層規(guī)范快練14 天體運動中?？家族e的“三個難點” 新人教版.doc

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分層規(guī)范快練(十四)　天體運動中?？家族e的“三個難點” [雙基過關練] 1．[2016北京卷，18] 如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運行，在P點變軌后進入軌道2做勻速圓周運動．下列說法正確的是(　　) A．不論在軌道1還是軌道2運行，衛(wèi)星在P點的速度都相同 B．不論在軌道1還是軌道2運行，衛(wèi)星在P點的加速度都相同 C．衛(wèi)星在軌道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 解析：衛(wèi)星在軌道1上運行到P點，經加速后才能在軌道2上運行，故A錯誤．由G＝ma得：a＝，由此式可知B正確、C錯．衛(wèi)星在軌道2上的任何位置具有動量大小相等，但方向不同，故D錯． 答案：B 2．(多選)如圖所示，同步衛(wèi)星與地心的距離為r，運行速率為v1，向心加速度為a1；地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度為a2，第一宇宙速度為v2，地球半徑為R，則下列比值正確的是(　　) A.＝　B.＝2 C.＝ D.＝ 解析：對于衛(wèi)星，其共同特點是由萬有引力提供向心力，有G＝m，故＝.對于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體，其共同特點是角速度相等，有a＝ω2r，故＝. 答案：AD 3．2016年10月17日，“神舟十一號”載人飛船發(fā)射升空，運送兩名宇航員前往在2016年9月15日發(fā)射的“天宮二號”空間實驗室，宇航員計劃在“天宮二號”駐留30天進行科學實驗．“神舟十一號”與“天宮二號”的對接變軌過程如圖所示，AC是橢圓軌道Ⅱ的長軸．“神舟十一號”從圓軌道Ⅰ先變軌到橢圓軌道Ⅱ，再變軌到圓軌道Ⅲ，與在圓軌道Ⅲ運行的“天宮二號”實施對接．下列描述正確的是(　　) A．“神舟十一號”在變軌過程中機械能不變 B．可讓“神舟十一號”先進入圓軌道Ⅲ，然后加速追趕“天宮二號”實現(xiàn)對接 C．“神舟十一號”從A到C的平均速率比“天宮二號”從B到C的平均速率大 D．“神舟十一號”在橢圓軌道上運動的周期與“天宮二號”運行周期相等 解析：“神舟十一號”飛船變軌過程中軌道升高，機械能增加，A選項錯誤；若飛船在進入圓軌道Ⅲ后再加速，則將進入更高的軌道飛行，不能實現(xiàn)對接，選項B錯誤；飛船軌道越低，速率越大，軌道Ⅱ比軌道Ⅲ的平均高度低，因此平均速率要大，選項C正確；由開普勒第三定律可知，橢圓軌道Ⅱ上的運行周期比圓軌道Ⅲ上的運行周期要小，D項錯誤． 答案：C 4．(多選) 宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉，稱之為雙星系統(tǒng)．在浩瀚的銀河系中，多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng)．設某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動，如圖所示．若AO>OB，則(　　) A．星球A的質量一定大于B的質量 B．星球A的線速度一定大于B的線速度 C．雙星間距離一定，雙星的質量越大，其轉動周期越大 D．雙星的質量一定，雙星之間的距離越大，其轉動周期越大 解析：設雙星質量分別為mA、mB，軌道半徑為RA、RB，兩者間距為L，周期為T，角速度為ω，由萬有引力定律可知：＝mAω2RA?、伲絤Bω2RB?、冢琑A＋RB＝L?、郏散佗谑娇傻茫?，而AO>OB，故mARB，則vA>vB，B正確．聯(lián)立①②③得G(mA＋mB)＝ω2L3，又因為T＝，可知D正確，C錯誤． 答案：BD 5．[2016全國卷Ⅰ，17]利用三顆位置適當?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星，可使地球赤道上任意兩點之間保持無線電通訊．目前，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍．假設地球的自轉周期變小，若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實現(xiàn)上述目的，則地球自轉周期的最小值約為(　　) A．1 h　　　B．4 h　　　C．8 h　　　D．16 h 解析：地球自轉周期變小，衛(wèi)星要與地球保持同步，則衛(wèi)星的公轉周期也應隨之變小，由開普勒第三定律＝k可知衛(wèi)星離地球的高度應變小，要實現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球的目的，則衛(wèi)星周期最小時，由數(shù)學幾何關系可作出它們間的位置關系如圖所示． 衛(wèi)星的軌道半徑為r＝＝2R 由＝得＝. 解得T2≈4 h，選項B正確． 答案：B 6.[2018河北唐山期末](多選) 荷蘭某研究所推出了2023年讓志愿者登陸火星、建立人類聚居地的計劃．登陸火星需經歷如圖所示的變軌過程，已知引力常量為G，則下列說法正確的是(　　) A．飛船在軌道上運動時，運行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ B．飛船在軌道Ⅰ上的機械能大于在軌道Ⅱ上的機械能 C．飛船在P點從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在P點朝速度方向噴氣 D．若軌道Ⅰ貼近火星表面，已知飛船在軌道Ⅰ上運動的角速度，可以推知火星的密度 解析：根據(jù)開普勒第三定律可知，飛船在軌道上運動時，運行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ，選項A正確；飛船在P點從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ，需要在P點朝速度方向噴氣，從而使飛船減速到達軌道Ⅰ，則飛船在軌道Ⅰ上的機械能小于在軌道Ⅱ上的機械能，選項B錯誤，C正確；根據(jù)G＝mω2R以及M＝πR3ρ，解得ρ＝，已知飛船在軌道Ⅰ上運動的角速度，可以推知火星的密度，選項D正確；故選A、C、D. 答案：ACD 7．2016年2月11日，美國科學家宣布探測到引力波．雙星的運動是產生引力波的來源之一，假設宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成，這兩顆星繞它們連線的某一點在萬有引力作用下做勻速圓周運動，測得a星的周期為T，a、b兩顆星的距離為l，a、b兩顆星的軌道半徑之差為Δr(a星的軌道半徑大于b星的)，則(　　) A．b星的周期為T B．a星的線速度大小為 C．a、b兩顆星的半徑之比為 D．a、b兩顆星的質量之比為 解析：由雙星系統(tǒng)的運動規(guī)律可知，兩星的周期相等，均為T，則A錯．由ra＋rb＝l，ra－rb＝Δr，得ra＝(l＋Δr)，rb＝(l－Δr)，則a星的線速度大小va＝＝，則B正確.＝，則C錯．雙星運動中滿足＝＝，則D錯． 答案：B [技能提升練] 8．[2019福建廈門質檢]科學界經過論證認定：肉眼無法從太空看到長城，但遙感衛(wèi)星可以“看”到長城．已知某遙感衛(wèi)星在離地高度約為300 km的圓軌道上運行，地球半徑約為6 400 km，地球表面重力加速度g＝9.8 m/s2，地球同步衛(wèi)星離地高度約為地球半徑的5.6倍．則以下說法正確的是(　　) A．遙感衛(wèi)星的發(fā)射速度不超過7.9 km/s B．遙感衛(wèi)星運行速度約為7.7 km/s C．地球同步衛(wèi)星運行速度約為第一宇宙速度的 D．遙感衛(wèi)星只需加速，即可追上同軌道運行的其他衛(wèi)星 解析：遙感衛(wèi)星的發(fā)射速度是飛離地面的初速度，一定大于第一宇宙速度，故A錯誤；由G＝m，可得v＝，而GM＝R2g，r＝6 700 km，解得衛(wèi)星的線速度v≈7.7 km/s，則B正確；同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球半徑的1＋5.6倍，所以同步衛(wèi)星運行速度約為第一宇宙速度的，故C錯誤；遙感衛(wèi)星加速后將脫離原軌道，D錯誤． 答案：B 9．[2019吉林長春一模]如圖所示，某雙星系統(tǒng)的兩星A和B各自繞其連線上的O點做勻速圓周運動，已知A星和B星的質量分別為m1和m2，相距為d.下列說法正確的是(　　) A．A星的軌道半徑為d B．A星和B星的線速度之比為m1：m2 C．若在O點放一個質點，它受到的合力一定為零 D．若A星所受B星的引力可等效為位于O點處質量為m′的星體對它的引力，則m′＝ 解析：雙星的角速度相等，是靠它們之間的萬有引力來提供向心力，G＝m1ω2r1＝m2ω2r2，且r1＋r2＝d，聯(lián)立解得r1＝，r2＝，故A錯誤；根據(jù)v＝ωr，可得＝＝，故B錯誤；若在O點放一個質點，此質點受到的兩顆星對它的作用力大小不等，則受到的合力不為零，故C錯誤；若A星所受B星的引力可等效為位于O點處質量為m′的星體對它的引力，則G＝G，得m′＝，故D正確． 答案：D 10．[2019江西鷹潭一模] 我國首顆量子科學實驗衛(wèi)星于2016年8月16日1點40分成功發(fā)射．量子衛(wèi)星成功運行后，我國將在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系．假設量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示．已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍，圖中P點是地球赤道上一點，由此可知(　　) A．同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運行周期之比為 B．同步衛(wèi)星與P點的速度之比為 C．量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為 D．量子衛(wèi)星與P點的速度之比為 解析：根據(jù)G＝mr，得T＝，由題意知r量＝mR，r同＝nR，所以＝＝＝，故A錯誤；P為地球赤道上一點，P點角速度等于同步衛(wèi)星的角速度，根據(jù)v＝ωr，所以有＝＝＝，故B錯誤；根據(jù)G＝m，得v＝，所以＝＝＝，故C錯誤；v同＝nvP，＝＝，得＝，故D正確． 答案：D 11．如圖為三顆衛(wèi)星a、b、c繞地球做勻速圓周運動的示意圖，其中衛(wèi)星b和c都在半徑為r的軌道上，a是地球同步衛(wèi)星，此時衛(wèi)星a和b恰好相距最近．已知地球的質量為M，地球自轉的角速度為ω，引力常量為G，則(　　) A．衛(wèi)星b的周期小于24 h B．衛(wèi)星b和c的機械能相等 C．衛(wèi)星a和b下一次相距最近所需時間 t＝ D．衛(wèi)星a的動能較大 解析：根據(jù)開普勒第三定律，有＝C(常量)，可知衛(wèi)星越高(運動軌道半徑大)，周期越長，衛(wèi)星a為地球同步衛(wèi)星，周期是24 h，則衛(wèi)星b的周期大于24 h，A錯誤；衛(wèi)星的動能和機械能不僅與軌道半徑有關，還與衛(wèi)星的質量有關，由于三個衛(wèi)星的質量大小關系不確定，因此無法進行比較，B、D均錯誤；衛(wèi)星a為地球同步衛(wèi)星，角速度為ω，設衛(wèi)星b運動的角速度為ωb，有＝mωr得ωb＝，衛(wèi)星a和b下一次相距最近所需時間t應滿足關系式(ω－ωb)t＝2π，解得t＝，因此C正確． 答案：C