江苏专用高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天能力课时6天体运动中的四大难点含解.docx

1、江苏专用高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天能力课时6天体运动中的四大难点含解能力课时6天体运动中的“四大难点”、单项选择题1.一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动， 假如该卫星变轨后做匀速圆周运动， 动1能减小为原来的4,不考虑卫星质量的变化，则变轨前后卫星的（ ）A.向心加速度大小之比为 4 ：1B.角速度大小之比为2 ：1C.周期之比为1 ：8D.轨道半径之比为1 ：21 1卫星动能减小为原来的4,速度减小为原来的2,2则轨道半径增加到原来的4倍，故D错误；由an =半可知向心加速度减小为原来的v 1故A错误；由3 =-可知，角速度减小为原来的7,故B错误；由周期与角速度成反r 8

2、比可知，周期增大到原来的8倍，故C正确。答案 C2.（2020 湖南师范大学附属中学月考）北斗导航系统又被称为“双星定位系统”， 具有导航、定位等功能。如图1所示，北斗导航系统中的两颗工作卫星均绕地心做 匀速圆周运动，且轨道半径均为 r，某时刻工作卫星1、2分别位于轨道上的 A、B两个位置，若两卫星均沿顺时针方向运行，地球表面的重力加速度为 g,地球半径为R,不计卫星间的相互作用力，下列判断正确的是 （ ）2r gA.这两颗卫星的加速度大小相等，均为-R2C卫星1由A位置运动到B位置的过程中万有引力做正功D.卫星1向后喷气就一定能够追上卫星 2m 口 _=亠 Mm 一/口 GM十厶，Mnh ,

3、解析 根据F合=ma对卫星有 G2 = ma可得a = ，取地面一物体由 G氏 =m g,联立解得a=肆，故A错误；根据G2 m r，得T=GM，又t = 6联 立可解得t=nnRg，故b正确；卫星1由位置a运动到位置b的过程中，由于万 有引力方向始终与速度方向垂直，故万有引力不做功， C错误；若卫星1向后喷气，则其速度会增大，卫星1将做离心运动，所以卫星1不可能追上卫星2, D错误。 答案 B3.（2020 安徽滁州中学期末）太空行走又称为出舱活动。狭义的太空行走即指航天 员离开载人航天器乘员舱，只身进入太空的出舱活动。假设某宇航员出舱离开飞船 后身上的速度计显示其对地心的速度为 v,该航天

4、员从离开舱门到结束太空行走所 用时间为t，已知地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g，则（ ）图2A.航天员在太空行走时可模仿游泳向后划着前进B.该航天员在太空“走”的路程估计只有几米gR2C.该航天员离地高度为 人-Rv2D.该航天员的加速度为gR解析由于太空没有空气，因此航天员在太空中行走时，无法模仿游泳向后划着前 进，选项A错误；航天员在太空行走的路程是以速度 v运动的路程，即为vt，选项Mm 宀 Mm v2 g氏 aB错误；由 Gr2 = mg和 G(r+门2 = nRjh，得 h = 疋一 R 选项 C正确；再由g=+Rh)2得a=鲁，选项D错误。(R+ h) gR答案 C4.假设

5、将来人类登上了火星，航天员考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图3所示的变轨过程，则有关这艘飞船的说法，下列正确的是( )轨逍十 F 執范IL”一亠f fv*软道f.A.飞船在轨道I上运动到 P点的速度大于在轨道U上运动到 P点的速度B.飞船绕火星在轨道I上运动的周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以与轨道I同样的轨道半径运动的周期相同C.飞船在轨道川上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道U上运动到 P点时的加速D.飞船在轨道U上运动时，经过 P点时的速度大于经过 Q点时的速度解析 飞船在轨道I上经过P点时，要点火加速，使其速度增大做离心运动，从而 转移到轨道U上，所以飞船在轨道I

6、上运动到 P点的速度小于在轨道U上运动到 P点的速度，A错误；根据Gri = mr(T)：得周期公式T= 2 n但是由于地球和火星的质量不等，所以周期 T不相等，故B错误；飞船在轨道川上 运动到P点时与飞船在轨道U上运动到 P点时受到的万有引力大小相等，加速度相 等，故C错误；飞船在轨道U上从 P点运动到Q点时，飞船做离心运动，P点速度 大于Q点的速度，故D正确。答案 D5.（2020 河北石家庄质检）太阳系中某行星A运行的轨道半径为R,周期为T,但 科学家在观测中发现，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且每隔时间 t发生一次最大的偏离。天文学家认为形成这种现象的原因可能是 A外侧还存在着

7、一颗未知星B,它对A的万有引力引起A行星轨道的偏离，假设其运行轨道与 A在同一平面内，且与A的绕行方向相同，由此可推测未知行星 B绕太阳运行的圆轨道半径为（）解析 在太阳系中行星A每隔时间t实际运行的轨道发生一次最大偏离，说明此时相距最近，此过程类似于钟表中时、分两针从重合到再次重合，已知 A的轨道Q Q X半径小于B的轨道半径，则有3 At 一3 Bt = 2 n，即二T t t = 2n，得T= II t Ir3 t2T，利用开普勒第三定律有RP = t2，解得R答案 A、多项选择题6.如图4所示，飞船从轨道1变轨至轨道2。若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动, 不考虑质量变化，相对于在轨道1

8、上，飞船在轨道2上的（ ）IO+命图4A.动能大 B.向心加速度大C运动周期长 D.角速度小2 2根据GM巴mV- = m妾= mo 2r知，一 2mV =聲半径越大,选项A错误；飞船在轨道2上向心加速度、线速度、角速度均较小，运行周期长。 故选项B错误，选项C、D正确。答案 CD7.（2020 江西上饶一模）在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上升式 攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨道平面相同而高度较低的追赶轨道， 然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫星”摧毁。图 5为追赶过程轨道示意图。下列叙述正确的是（ ）A.图中A是“目标卫星”，B是“拦截器”B.“拦截器”和“目

9、标卫星”的绕行方向为图中的顺时针方向C“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大D. “拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小解析 拦截卫星的高度要比目标卫星的高度低，所以 A是“拦截器”，B是“目标卫星”，A错误；由于“拦截器”轨道低，速度大，应落后于“目标卫星”，绕行方向应为图中的顺时针方向，B正确；“拦截器”在上升过程中要克服重力做功，所以重力势能增大，C正确；根据公式a = 可知“拦截器”的加速度比“目标卫 星”的加速度大，D错误。答案 BC8.北京时间2020年7月24日，美国宇航局宣布，可能发现了“另一个地球”开普勒452b。将开普勒452b简化成如图6所示的模型：MN为该星球的自转

10、轴，A、B是该星球表面的两点，它们与地心O的连线OAOB与MN勺夹角分别为a= 30,T,60。；在A、B两点处放置质量分别为 m、m的物体。设该星球的自转周期为2nRFr2则星球的质量为GmG则下列说法正确的是（ ）2错误；若不考虑该星球自转，A点处的重力加速度g=F，由Gmg得MhFr，B nA R Gnu正确；放在A、B两处的物体随星球自转的向心力大小分别为 Fa= RAW 2a= RAW 2Rsin2 2 . Fa RASin a RA 比 屮、口a, Fb= rbw rb= rbw Rsin B,匚= =, ,C正确，D错误。Fb RBSin B 彳 3m答案 BC9.（2020 苏

11、北四市联考）2020年5月10日，天文爱好者迎来了“土星冲日”的美 丽天象。“土星冲日”是指土星和太阳正好分处地球的两侧， 三者几乎成一条直线。该天象每378天发生一次，土星和地球绕太阳公转的方向相同，公转轨迹都近似为圆，地球绕太阳公转周期和半径以及引力常量均已知，根据以上信息可求出 （ ）图7A.土星质量B.地球质量C.土星公转周期D.土星和地球绕太阳公转速度之比解析 行星受到的万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律列方程后，行星的质量 会约去，故无法求解行星的质量，选项 A B错误；“土星冲日”天象每378天发生2 n 2 n一次，即每经过378天地球比土星多转动一圈，根据（一三八=2n可以

12、求解土星公转周期，选项C正确；知道土星和地球绕太阳的公转周期之比，根据开普勒第2 nR三定律，可以求解公转半径之比，根据 V二可以进一步求解土星和地球绕太阳公转速度之比，选项D正确。答案 CD10.如图8所示，A是静止在赤道上的物体，B、C是同一平面内两颗人造卫星。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。则以下判断正确的是（ ）图8A.卫星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B.A、B的线速度大小关系为Va VbC周期大小关系为6= TcTbD.若卫星B要靠近C所在轨道，需要先加速解析 第一宇宙速度为近地卫星的环绕速度，为最大环绕速度，所以 B的速度小于 第一宇宙速度，故A错

13、误；A C相比较，角速度相等，由r，可知vaV vc,根据卫星的线速度公式V = 得VcV Vb,则VaV VcV Vb,故B错误；卫星C为同步地球卫星，所以Ta= Tc,再根据v=/寳t=得：卫星的周期T= 2冗/匕 可 知TcTb,所以Ta= TcTb,故C正确；卫星要想从低轨道到达高轨道，需要加速做离心运动，故D正确。答案 CD11.（2020 黑龙江绥化三校联考）发射地球同步卫星要经过三个阶段：先将卫星发射至近地圆轨道1,然后使其沿椭圆轨道2运行，最后将卫星送入同步圆轨道3。轨 道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图9所示。当卫星分别在1、2、3 轨道上正常运行时，其中说法正确

14、的是（ ）图9A. 卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度B. 卫星在轨道3上的动能小于它在轨道1上的动能C. 卫星在轨道3上的引力势能小于它在轨道1上的引力势能D.卫星在轨道3上的机械能大于它在轨道1上的机械能Mm Mm GMGp,由Gp = ma可得卫星在Q点的加速度,故选项A正确；轨道1、3均为圆轨道，由GM2 nv，可得v = M由于轨道3的半r r r径大于轨道1的半径，故卫星在轨道3上的动能小于在轨道1上的动能，故选项B 正确；从轨道1至V轨道3,地球与卫星间的引力做负功，引力势能将增加，选项 C 错误；由轨道1到轨道3经过两次加速，外力做正功，所以卫星在轨道 3上的机械 能大于它在轨道1上的机械能，故选项D正确。答案 ABD