(新課標(biāo))2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時檢測(二十六)天體運動與人造衛(wèi)星(重點突破課)(含解析).doc
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課時檢測(二十六) 天體運動與人造衛(wèi)星 (重點突破課) 1.(2019天津模擬)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是我國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。預(yù)計2020年,北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。如圖所示是北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星的軌道示意圖,已知a、b、c三顆衛(wèi)星均做圓周運動,a是地球同步衛(wèi)星,則( ) A.a(chǎn)的角速度小于c的角速度 B.a(chǎn)的加速度大于b的加速度 C.a(chǎn)的運行速度大于第一宇宙速度 D.b的周期大于24 h 解析:選A 由萬有引力提供做圓周運動的向心力得=mω2r=mr==ma,解得v= ,ω= ,T= ,a=,由題圖可知,a的軌道半徑大于c的軌道半徑,因此a的角速度小于c的角速度,選項A正確;a的軌道半徑與b的軌道半徑相等,因此a的加速度等于b的加速度,選項B錯誤;a的軌道半徑大于地球半徑,因此a的運行速度小于第一宇宙速度,選項C錯誤;a的軌道半徑與b的軌道半徑相等,故b的周期等于a的周期,為24 h,選項D錯誤。 2.(2019南昌模擬)如圖所示,宇宙飛船A在低軌道上飛行,為了給更高軌道的宇宙空間站B輸送物資,需要與B對接,它可以采用噴氣的方法改變速度,從而達到改變軌道的目的,則以下做法可行的是( ) A.A應(yīng)沿運行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道時的小 B.A應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣,與B對接后周期比低軌道時的大 C.A應(yīng)沿運行速度方向噴氣,與B對接后周期比低軌道時的大 D.A應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣,與B對接后周期比低軌道時的小 解析:選B 由題意可知,A要實施變軌到更高的軌道與B對接,則應(yīng)做逐漸遠離圓心的運動,則萬有引力必須小于A所需的向心力,所以應(yīng)給A加速,增加其所需的向心力,故應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣,使得在短時間內(nèi)A的速度增加,與B對接后軌道半徑變大,根據(jù)開普勒第三定律=k得,周期變大,故選項B正確。 3.如圖所示,某極地軌道衛(wèi)星的運行軌道平面通過地球的南北兩極,已知該衛(wèi)星從北緯60的正上方按圖示方向第一次運行到南緯60的正上方時所用時間為1 h,則下列說法正確的是( ) A.極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行半徑之比為1∶4 B.極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行速度之比為1∶2 C.極地軌道衛(wèi)星的運行速度一定大于7.9 km/s D.極地軌道衛(wèi)星的機械能一定大于同步衛(wèi)星的機械能 解析:選A 由題意知極地軌道衛(wèi)星運行的軌跡所對圓心角為120,即運行了三分之一周期,用時1 h,因此衛(wèi)星的周期T=3 h,由G=mr可得T∝,又同步衛(wèi)星的周期T同=24 h,則極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行半徑之比為1∶4,A正確;由G=m,可得v∝ ,故極地軌道衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的運行速度之比為2∶1,B錯誤;第一宇宙速度v=7.9 km/s,是近地衛(wèi)星的運行速度,所以極地軌道衛(wèi)星的運行速度要小于7.9 km/s,C錯誤;因衛(wèi)星的質(zhì)量未知,則機械能無法比較,D錯誤。 4.(2019浙江高三聯(lián)考)我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射,將在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信?!澳印睂⒂苫鸺l(fā)射至高度為500 km的預(yù)定圓形軌道。此前在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7,G7屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 km),它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進一步提高。關(guān)于衛(wèi)星以下說法中正確的是( ) A.這兩顆衛(wèi)星的運行速度可能大于7.9 km/s B.通過地面控制可以將北斗G7定點于西昌正上方 C.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7的周期小 D.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的小 解析:選C 根據(jù)G=m,知軌道半徑越大,線速度越小,第一宇宙速度的軌道半徑為地球的半徑,所以第一宇宙速度是繞地球做勻速圓周運動最大的環(huán)繞速度,所以北斗G7和量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的線速度均小于地球的第一宇宙速度,故A錯誤;北斗G7即同步衛(wèi)星,只能定點于赤道正上方,故B錯誤;根據(jù)G=mr,得T= ,所以量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期小,故C正確;衛(wèi)星的向心加速度a=,半徑小的量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的大,故D錯誤。 5.質(zhì)量不等的兩星體在相互間的萬有引力作用下,繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動,構(gòu)成雙星系統(tǒng)。由天文觀察測得其運動周期為T,兩星體之間的距離為r,已知引力常量為G。下列說法正確的是( ) A.雙星系統(tǒng)的平均密度為 B.O點離質(zhì)量較大的星體較遠 C.雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為 D.若在O點放一物體,則物體受兩星體的萬有引力合力為零 解析:選C 根據(jù)G=mr1,G=Mr2,解得M+m=,因為雙星的體積未知,無法求出雙星系統(tǒng)的平均密度,故A錯誤,C正確;根據(jù)mω2r1=Mω2r2,可知mr1=Mr2,質(zhì)量大的星體離O點較近,故B錯誤;因為O點離質(zhì)量較大的星體較近,根據(jù)萬有引力定律可知若在O點放一物體,則物體受到質(zhì)量大的星體的萬有引力較大,故所受合力不為零,故D錯誤。 6.如圖所示,有A、B兩顆衛(wèi)星繞地心O做圓周運動,旋轉(zhuǎn)方向相同。A衛(wèi)星的周期為T1,B衛(wèi)星的周期為T2,在某一時刻兩衛(wèi)星相距最近,則(引力常量為G)( ) A.兩衛(wèi)星下一次相距最近需經(jīng)過時間t=T1+T2 B.兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為T1∶T2 C.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離,可求出地球的密度 D.若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離,可求出地球表面的重力加速度 解析:選B 兩衛(wèi)星相距最近時,兩衛(wèi)星應(yīng)該在同一半徑方向上,A衛(wèi)星多轉(zhuǎn)動一圈時,第二次相距最近,兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)動的角度相差2π,即t-t=2π,解得t=,故A錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得=mr,A衛(wèi)星的周期為T1,B衛(wèi)星的周期為T2,所以兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比為T1∶T2,故B正確;若已知兩顆衛(wèi)星相距最近時的距離,結(jié)合兩顆衛(wèi)星的軌道半徑之比可以求出兩顆衛(wèi)星的軌道半徑,根據(jù)萬有引力提供向心力得=mr,可求出地球的質(zhì)量,但不知道地球的半徑,所以不可求出地球的密度和地球表面的重力加速度,故C、D錯誤。 7.(多選)2018年5月25日21時46分,探月工程嫦娥四號任務(wù)“鵲橋”中繼衛(wèi)星成功實施近月制動,進入月球至地月拉格朗日L2點的轉(zhuǎn)移軌道。當(dāng)“鵲橋”位于拉格朗日點(如圖中的L1、L2、L3、L4、L5所示,人們稱為地月系統(tǒng)拉格朗日點)上時,會在月球與地球的共同引力作用下,幾乎不消耗燃料而保持與月球同步繞地球做圓周運動,下列說法正確的是(月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞地球運動的周期)( ) A.“鵲橋”位于L2點時,“鵲橋”繞地球運動的周期和月球的自轉(zhuǎn)周期相等 B.“鵲橋”位于L2點時,“鵲橋”繞地球運動的向心加速度大于月球繞地球運動的向心加速度 C.L3點和L2點到地球中心的距離相等 D.“鵲橋”在L2點所受月球和地球引力的合力比在其余四個點都要大 解析:選ABD “鵲橋”位于L2點時,由于“鵲橋”與月球同步繞地球做圓周運動,所以“鵲橋”繞地球運動的周期和月球繞地球運動的周期相等,又月球的自轉(zhuǎn)周期等于月球繞地球運動的周期,故選項A正確;“鵲橋”位于L2點時,由于“鵲橋”與月球繞地球做圓周運動的周期相同,“鵲橋”的軌道半徑大,根據(jù)公式a=r分析可知,“鵲橋”繞地球運動的向心加速度大于月球繞地球運動的向心加速度,故選項B正確;若L3點和L2點到地球中心的距離相等,則“鵲橋”在L2點受到月球與地球引力的合力更大,加速度更大,所以周期更短,故L2點到地球中心的距離大于L3點到地球中心的距離,故選項C錯誤;在5個點中,L2點離地球最遠,所以在L2點“鵲橋”所受合力最大,故選項D正確。 8.(多選)澳大利亞科學(xué)家宣布,在離地球約14光年的紅矮星Wolf 1061周圍發(fā)現(xiàn)了三顆行星b、c、d,它們的公轉(zhuǎn)周期分別是5天、18天、67天,公轉(zhuǎn)軌道可視為圓,如圖所示。已知引力常量為G。下列說法正確的是( ) A.可求出b、c的公轉(zhuǎn)半徑之比 B.可求出c、d的向心加速度之比 C.若已知c的公轉(zhuǎn)半徑,可求出紅矮星的質(zhì)量 D.若已知c的公轉(zhuǎn)半徑,可求出紅矮星的密度 解析:選ABC b、c的周期分別為5天、18天,均做勻速圓周運動,根據(jù)開普勒第三定律=k,可以求出公轉(zhuǎn)半徑之比,故A正確;c、d的周期分別為18天、67天,均做勻速圓周運動,根據(jù)開普勒第三定律=k,可以求出公轉(zhuǎn)半徑之比,根據(jù)萬有引力提供向心力,有G=ma,解得a=,故可以求出c、d的向心加速度之比,故B正確;已知c的公轉(zhuǎn)半徑和周期,根據(jù)牛頓第二定律有G=mr,解得M=,故可以求出紅矮星的質(zhì)量,但不知道紅矮星的半徑,無法求得其體積,無法求出紅矮星的密度,故C正確,D錯誤。 9.(多選)(2018天津高考)2018年2月2日,我國成功將電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”發(fā)射升空,標(biāo)志我國成為世界上少數(shù)擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一。通過觀測可以得到衛(wèi)星繞地球運動的周期,并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運動看作是勻速圓周運動,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計算出衛(wèi)星的( ) A.密度 B.向心力的大小 C.離地高度 D.線速度的大小 解析:選CD 不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,則在地球表面物體所受的重力等于它受到的萬有引力:m0g=G,整理得GM=gR2,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力:G=m2(R+h),可求得衛(wèi)星的離地高度h=-R,再由v=,可求得衛(wèi)星的線速度的大小,選項C、D正確;衛(wèi)星的質(zhì)量未知,故衛(wèi)星的密度和向心力的大小不能求出,選項A、B錯誤。 10.(多選)如圖所示,三個質(zhì)點a、b、c的質(zhì)量分別為m1、m2、M(M遠大于m1及m2),在萬有引力作用下,a、b在同一平面內(nèi)繞c沿逆時針方向做勻速圓周運動。已知軌道半徑之比為ra∶rb=1∶4,則下列說法中正確的有( ) A.a(chǎn)、b運動的周期之比為Ta∶Tb=1∶8 B.a(chǎn)、b運動的周期之比為Ta∶Tb=1∶4 C.從圖示位置開始,在b轉(zhuǎn)動一周的過程中,a、b、c共線12次 D.從圖示位置開始,在b轉(zhuǎn)動一周的過程中,a、b、c共線14次 解析:選AD 根據(jù)開普勒第三定律:周期的平方與半徑的三次方成正比,則a、b運動的周期之比為1∶8,A對,B錯;設(shè)題圖所示位置夾角為θ<,b轉(zhuǎn)動一周(圓心角為2π)的時間為t=Tb,則a、b相距最遠時:Tb-Tb=π-θ+n2π(n=0,1,2,3,…),可知n<6.75,n可取7個值;a、b相距最近時:Tb-Tb=2π-θ+m2π(m=0,1,2,3,…),可知m<6.25,m可取7個值,故在b轉(zhuǎn)動一周的過程中,a、b、c共線14次,D對,C錯。- 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