天体运动总复习绝对经典.doc

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一．考点梳理

1．考纲要求：

万有引力定律的应用、人造地球卫星的运动（限于圆轨道）、动量知识和机械能知识的应用（包括碰撞、反冲、火箭）都是Ⅱ类要求；航天技术的发展和宇宙航行、宇宙速度属Ⅰ类要求。

2．命题趋势：

本章内容高考年年必考，题型主要有选择题：

如2004年江苏物理卷第4题、2004上海卷第3题、2005年安徽卷第16题、2005年全国卷第3题、2005年北京物理卷第20题、2005年江苏物理卷第5题；计算题：

如2001年全国卷第31题、2003年第24题、2004年全国卷第23题、2004年广西物理卷第16题、2005年江苏物理卷第18题、2005年广东卷第15题等。

飞船、卫星运行问题与物理知识（如万有引力定律、匀速圆周运动、牛顿运动定律等）及地理知识有十分密切的相关性，以此为背景的高考命题立意高、情景新、综合性强，对考生的理解能力、综合分析能力、信息提炼处理能力及空间想象能力提出了极高的要求，是新高考突出学科内及跨学科间综合创新能力考查的命题热点，亦是考生备考应试的难点.特别是今年10月神州六号飞船再次实现载人航天飞行试验以来，明年高考有很大可能考查与“神六”相关的天体运动问题。

3．思路及方法：

（1）.基本方法：

把天体运动近似看作圆周运动，它所需要的向心力由万有引力提供，

即：

　　　　Ｇ＝ｍω２ｒ＝ｍ

（2）.估算天体的质量和密度

由G＝ｍ得：

Ｍ＝．即只要测出环绕星体M运转的一颗卫星运转的半径和周期，就可以计算出中心天体的质量.

由ρ＝，Ｖ＝πＲ３得：

ρ＝．R为中心天体的星体半径

特殊:

当ｒ＝Ｒ时，即卫星绕天体M表面运行时，ρ＝（2003年高考），由此可以测量天体的密度.

（3）行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题

表面重力加速度g0,由　得：

轨道重力加速度g，由　得：

（４）卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系

（1）由Ｇ得:

ｖ＝．即轨道半径越大，绕行速度越小

（2）由Ｇ＝ｍω２ｒ得：

ω＝即轨道半径越大，绕行角速度越小

（3）由得：

即轨道半径越大，绕行周期越大.

（５）地球同步卫星

所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T＝24h．要使卫星同步，同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h．

由:

Ｇ（Ｒ＋ｈ）得：



=3.6×104ｋｍ=5.6ＲＲ表示地球半径

二.热身训练

1．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周。

由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得

A．火星和地球的质量之比 B．火星和太阳的质量之比

C．火星和地球到太阳的距离之比 D．火星和地球绕太阳运动速度之比

2．某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆．由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r1慢慢变到r2，用EKl、EK2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则

（A）r1r2，EK1

（C）r1EK2（D）r1>r2，EK1>EK2

3.宇航员在探测某星球时，发现该星球均匀带电，且电性为负，电荷量为Q．在一次实验时，宇航员将一带负电q（q<

A．仍处于悬浮状态B．背向该星球球心方向飞向太空

C．向该星球球心方向下落D．沿该星球自转的线速度方向飞向太空

b

a

c

地球

图3-1

4．如图3-1所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是：

A．b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度；

B．b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度；

C．c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的c；

D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大。

三．讲练平台

图3-2

y

x

P1

P2

P4

P3

【例１】如图3-2所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与y轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动。

开始时，探测器以恒定的速率v0向x方向平动，要使探测器改为向正x偏负y60°方向以原速率v0平动，则可

A．先开动P1适当时间，再开动P4适当时间

B．先开动P3适当时间，再开动P2适当时间

C．开动P4适当时间

D．先开动P3适当时间，再开动P4适当时间

【例2】中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。

现有一中子星，观测到它的自转周期为。

问该中子星的最小密度应是多少才能维持该星的稳定，不致因自转而瓦解。

计算时星体可视为均匀球体。

（引力常量：

G=6.6710m/kg·s）

【例３】宇航员在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。

经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。

若抛出时初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。

已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。

求该星球的质量M。

【例４】侦察卫星在通过地球两极上的圆轨道上运行，它的运行轨道距地面高度为h，要使卫星在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件的情况下全都拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？

设地球半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转的周期为T。

四.达标测试

1.太空被称为是21世纪技术革命的摇篮。

摆脱地球引力，在更“纯净”的环境中探求物质的本质，拨开大气层的遮盖，更直接地探索宇宙的奥秘，一直是科学家们梦寐以求的机会。

“神州号”两次载人飞船的成功发射与回收给我国航天界带来足够的信心，我国提出了载人飞船——太空实验室——空间站的三部曲构想。

某宇航员要与轨道空间站对接，飞船为了追上轨道空间站（）

A.只能从较低轨道上加速

B.只能从较高轨道上加速

C.只能从空间站同一高度的轨道上加速

D.无论在什么轨道上，只要加速都行

2.）2007年3月26日，中俄共同签署了《中国国家航天局和俄罗斯联邦航天局关于联合探测火星——火卫一合作的协议》，双方确定2008年联合对火星及其卫星“火卫一”进行探测．“火卫一”在火星赤道正上方运行，与火星中心的距离为9450km．绕火星1周需7h39min，若其绕行轨道简化为圆轨道，引力常量G已知．则由以上信息能求出（）

A．“火卫一”的质量　B．火星的质量

C．“火卫一”受到火星的引力　　D．火星的密度

3.）我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星。

某双星由质量不等的星体S1和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动。

由天文观察测得其运动周期为T。

S1到C点的距离为r1，S1和S2的距离为r，已知引力常量为G。

由此可求出S2的质量为　　　　　　（）

A． B． C．　　D．

4.三颗人造地球卫星A、B、C绕地球作匀速圆周运动，如图所示，已知MA=MB

A.运行线速度关系为

B.运行周期关系为TA

C.向心力大小关系为FA=FB

D.半径与周期关系为

5.如图所示，从地面上A点发射一枚远程弹道导弹，在引力作用下沿ACB椭圆轨道飞行击中地面目标B，C为轨道的远地点，距地面高度为h.已知地球半径为R，地球质量为M，引力常量力G。

没距地面高度为h的圆轨道上卫星运动周期为T0，下列结论中正确的是（）

A．导弹在c点的速度大于

B．导弹在C点的加速度等于GM/（R+h）2

C．地球球心为导弹椭圆轨道的—个焦点

D．导弹从A点运动到B点的时间—定小于To

B

A

P

C

6.如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点．已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是（）

A．物体A和卫星C具有相同大小的加速度

B．卫星C的运行速度小于物体A的速度

C．可能出现：

在每天的某一时刻卫星B在A的正上方

D．卫星B在P点运行的加速度大于卫星C的加速度

7.2008年9月25日21时10分，载着翟志刚、刘伯明、景海鹏三位宇航员的神舟七号飞船在中国酒泉卫星发射中心发射成功，9月27日翟志刚成功实施了太空行走。

已知神舟七号飞船在离地球表面高处的轨道上做周期为的匀速圆周运动，地球的半径，万有引力常量为。

在该轨道上，神舟七号航天飞船（）

A．运行的线速度大小为

航天飞机

月球

空间站

B

B．运行的线速度小于第一宇宙速度

C．运行时的向心加速度大小

D．地球表面的重力加速度大小为

8我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站．如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接.已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中正确的是（）

A．图中航天飞机在飞向B处的过程中，月球引力做正功

B．航天飞机在B处由椭圆轨道可直接进入空间一站轨道

C．根据题中条件可以算出月球质量

D．根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小

9.2008年9月25日，我国利用“神州七号”飞船将翟志刚、刘伯明、景海鹏三名宇航员送入太空。

设宇航员测出自己绕地球做圆周运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，能计算出的物理量是（）

A．地球的质量　　　　　　　　　　　B．地球的平均密度

C．飞船所需的向心力　　　　　　　　D．飞船线速度的大小

10.2008年9月25日我国成功发射了“神舟七号”载人飞船，随后航天员圆满完成了太空出舱任务并释放了伴飞小卫星，若小卫星和飞船在同一圆轨道上，相隔一段距离一前一后沿同一方向绕行。

下列说法正确的（.）

A．由飞船的轨道半径、周期和引力常量，可以算出飞船质量

B．小卫星和飞船的加速度大小相等

C．航天员踏在飞船表面进行太空漫步时，对表面的压力等于航天员的重力

D．飞船只需向后喷出气体，就可以和小卫星对接

11.如图，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是（）

A、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变小

B、它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变大

C、它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期变大

D、它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期变小

12.1930年美国天文学家汤博发现冥王星，当时错估了冥王星的质量，以为冥王星比地球还大，所以命名为大行星．然而，经过近30年的进一步观测，发现它的直径只有2300公里，比月球还要小．2006年8月24日晚在布拉格召开的国际天文学联合会（IAU）第26届大会上，来自各国天文界权威代表投票通过联合会决议，今后原来九大行星中的冥王星将不再位于“行星”之列，而属于矮行星，并提出了行星的新定义．行星新定义的两个关键：

一是行星必须是围绕恒星运转的天体；二是行星的质量必须足够大，它自身的重力必须和表面力平衡使其形状呈圆球．一般来说，行星直径必须在800公里以上，质量必须在50亿亿吨以上．假如冥王星的轨道是一个圆形，则由以下几个条件能估测出其质量的是（其中万有引力常量为G）（）

A．冥王星围绕太阳运转的周