高考物理天体运动 专项练习题含答案解析Word文档格式.docx
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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
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