高考物理天体运动 专项练习题含答案解析Word文档格式.docx

高考物理天体运动 专项练习题含答案解析Word文档格式.docx

《高考物理天体运动 专项练习题含答案解析Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理天体运动 专项练习题含答案解析Word文档格式.docx（40页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

A．地球的球心与椭圆的中心重合

B．卫星在近地点的速率小于在远地点的速率

C．卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度

D．卫星与椭圆中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积

【变式3】．（2018·

高考北京卷）若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在

已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（　　）

A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602

B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602

C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6

D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60

题型二万有引力与重力的关系

【例2】近期天文学界有很多新发现，若某一新发现的星体质量为m、半径为R、自转周期为T、引力常量为G.下列说法正确的是（　　）

A．如果该星体的自转周期T<

2π，则该星体会解体

B．如果该星体的自转周期T>

C．该星体表面的引力加速度为

D．如果有卫星靠近该星体表面做匀速圆周运动，则该卫星的速度大小为

安徽皖南八校联考）一颗在赤道上空做匀速圆周运动运行的人造卫星，其轨半径上对应的重

力加速度为地球表面重力加速度的四分之一，则某一时刻该卫星观测到地面赤道最大弧长为（已知地球半径

为R）（　　）

A.πR　　　　　　　　B.πRC.πRD.πR

【变式2】宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课，演示了一些完全失重状态下的物理现象．若飞船质量为m，距地面高度为h，地球质量为M，半径为R，引力常量为G，则飞船所在处的重力加速度大小为（　　）

A．0　　　B．C．D．

题型三　中心天体质量和密度的估算

【例2】为了研究某彗星，人类先后发射了两颗人造卫星．卫星A在彗星表面附近做匀速圆周运动，运行速

度为v，周期为T；

卫星B绕彗星做匀速圆周运动的半径是彗星半径的n倍．万有引力常量为G，则下列计

算不正确的是（　　）

A．彗星的半径为B．彗星的质量为

C．彗星的密度为D．卫星B的运行角速度为

高考全国卷Ⅱ）2018年2月，我国500m口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318＋0253”，

其自转周期T＝5.19ms.假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×

10－11N·

m2/kg2.以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为（　　）

A．5×

109kg/m3　　　　B．5×

1012kg/m3

C．5×

1015kg/m3D．5×

1018kg/m3

【变式2】我国计划于2019年发射“嫦娥五号”探测器，假设探测器在近月轨道上绕月球做匀速圆周运动，经过时间t（小于绕行周期），运动的弧长为s，探测器与月球中心连线扫过的角度为θ（弧度），引力常量为G，则（　　）

A．探测器的轨道半径为B．探测器的环绕周期为

C．月球的质量为D．月球的密度为

题型四　卫星运行参量的比较与计算

卫星运行参量的比较

【例4】．地球赤道上有一物体随地球的自转，所受的向心力为F1，向心加速度为a1，线速度为v1，角速度为ω1；

绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略），所受的向心力为F2，向心加速度为a2，线速度为v2，角速度为ω2；

地球的同步卫星所受的向心力为F3，向心加速度为a3，线速度为v3，角速度为ω3；

地球表面的重力加速度为g，第一宇宙速度为v，假设三者质量相等，则（　　）

A．F1＝F2＞F3B．a1＝a2＝g＞a3C．v1＝v2＝v＞v3D．ω1＝ω3＜ω2

同步卫星的运行规律分析

【例5】．（2016·

高考全国卷Ⅰ）利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为（　　）

A．1hB．4hC．8hD．16h

合肥调研）2018年7月27日，发生了“火星冲日”现象，火星运行至距离地球最近的位置，

火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列成一条直线，地球位于太阳与火星之间，此时火星被太阳照亮的

一面完全朝向地球，所以明亮易于观察，地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨道都近似为圆，火星公转

轨道半径为地球的1.5倍，则下列说法正确（　　）

A．地球与火星的公转角速度大小之比为2∶3B．地球与火星的公转线速度大小之比为3∶2

C．地球与火星的公转周期之比为∶D．地球与火星的向心加速度大小之比为∶

【变式2】.（2018·

高考江苏卷）我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高．今年5月9日发射的“高

分五号”轨道高度约为705km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km，它们都绕地球做圆周运

动．与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小（　　）

A．周期　　　　　　　　B．角速度C．线速度D．向心加速度

【变式3】．（2019·

湖北七市联考）人造地球卫星在绕地球做圆周运动的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．卫星离地球越远，角速度越大

B．同一圆轨道上运行的两颗卫星，线速度大小一定相等

C．一切卫星运行的瞬时速度都大于7.9km/s

D．地球同步卫星可以在以地心为圆心、离地高度为固定值的一切圆轨道上运动

【变式4】

广东省揭阳市期末）如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则（　　）

A．卫星a的角速度小于c的角速度B．卫星a的加速度大于b的加速度

C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D．卫星b的周期大于24h

题型五　宇宙速度的理解与计算

1．第一宇宙速度的推导

方法一：

由G＝m得v1＝＝7.9×

103m/s.

方法二：

由mg＝m得v1＝＝7.9×

第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，也是地球人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin＝2π≈85min.

2．宇宙速度与运动轨迹的关系

（1）v发＝7.9km/s时，卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动．

（2）7.9km/s＜v发＜11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆．

（3）11.2km/s≤v发＜16.7km/s，卫星绕太阳做椭圆运动．

（4）v发≥16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．

【例6】

（多选）（2019·

河南新乡模拟）美国国家科学基金会宣布，天文学家发现一颗迄今为止与地球最类似的

行星，该行星绕太阳系外的红矮星Gliese581做匀速圆周运动．这颗行星距离地球约20光年，公转周期约

为37天，它的半径大约是地球的1.9倍，表面重力加速度与地球相近．下列说法正确的是（　　）

A．该行星的公转角速度比地球大

B．该行星的质量约为地球质量的3.6倍

C．该行星第一宇宙速度为7.9km/s

D．要在地球上发射航天器到达该星球，发射速度只需达到地球的第二宇宙速度即可

【变式1】.（多选）（2019·

安徽师大附中期中）登上火星是人类的梦想，“嫦娥之父”欧阳自远透露：

中国计划于

2020年登陆火星．地球和火星的公转视为匀速圆周运动．忽略行星自转影响，火星和地球相比（　　）

行星

半径/m

质量/kg

公转轨道半径/m

地球

6.4×

106

6.0×

1024

1.5×

1011

火星

3.4×

1023

2.3×

A.火星的“第一宇宙速度”约为地球的第一宇宙速度的0.45倍

B．火星的“第一宇宙速度”约为地球的第一宇宙速度的1.4倍

C．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.43倍

D．火星公转的向心加速度约为地球公转的向心加速度的0.28倍

【变式3】．（多选）据悉，2020年我国将进行第一次火星探测，向火星发射轨道探测器和火星巡视器．已知火星的质量约为地球质量的，火星的半径约为地球半径的.下列关于火星探测器的说法中正确的是（　　）

A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可

B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以

C．发射速度应大于第二宇宙速度且小于第三宇宙速度

D．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为地球的第一宇宙速度的

题型六　近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的运行问题

三种匀速圆周运动的参量比较

近地卫星

（r1、ω1、v1、a1）

同步卫星

（r2、ω2、v2、a2）

赤道上随地球

自转的物体

（r3、ω3、v3、a3）

向心力来源

万有引力

万有引力的一个分力

线速度

由G＝m得

v＝，故v1＞v2

由v＝rω得

v2＞v3

v1＞v2＞v3

向心

加速度

由G＝ma得a＝，故a1＞a2

由a＝ω2r得a2＞a3

a1＞a2＞a3

轨道半径

r2＞r3＝r1

角速度

由G＝mω2r得ω＝，故ω1＞ω2

同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2＝ω3

ω1＞ω2＝ω3

【例7】

大庆中学模拟）如图所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C

为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、

运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是（　　）

A．vB＞vA＞vC　　B．ωA＞ωB＞ωCC．FA＞FB＞FCD．TA＝TC＞TB

【变式1】.（多选）地球同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随

地球自转的向心加速度为a2，地球的半径为R，第一宇宙速度为v2，则下列比例关系中正确的是（　　）

A.＝B.＝（）2C.＝D.＝

题型七双星及多星模型

1．模型特征

（1）多星系统的条件

①各星彼此相距较近．

②各星绕同一圆心做匀速圆周运动．

（2）多星系统的结构

类型

双星模型

三星模型

结构图

向心力

由两星之间的万有引力提供，故两星的向心力大小相等

运行所需向心力都由其余行星对其万有引力的合力提供

运动参量

两星转动方向相同，周期、角速度相等

—

2.思维引导

【例8】

全国卷Ⅰ·

20）2017年，人类第一次直接探测到来自双