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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (五) 天体运动问题(限时 45 分钟)一、单项选择题(本题共 8 小题 )1(2014唐山模拟)如图 1 所示， a 为放在赤道上随地球一起自转的物体，b 为同步卫星，c 为一般卫星，d 为极地卫星。设 b、c、d 三卫星距地心的距离均为 r，做匀速圆周运动。则下列说法正确的是( )图 1Aa、b、c、d 线速度大小相等Ba、b、c、 d 向心加速度大小相等C若 b 卫星升到更高圆轨道上运动，则 b 仍可能与 a 物体相对静止Dd 可能在每天的同一时刻，出现在 a 物体上空2(2014北京东城区模拟)人造卫星以第一宇宙速度环绕地球运动。关于这个卫星的运
2、动情况，下列说法正确的是( )A卫星的周期比以其他速度环绕地球运动的人造卫星的周期都小B卫星必须在赤道平面内运动C卫星所受的万有引力大于它环绕地球运动所需的向心力D卫星的运行周期必须等于地球的自转周期3(2014日照模拟)“嫦娥三号 ”卫星在距月球 100 公里的圆形轨道上开展科学探测，其飞行的周期为 118 分钟。若已知月球半径和万有引力常量，由此可推算()A “嫦娥三号”卫星绕月运行的速度B “嫦娥三号”卫星的质量C月球对“嫦娥三号”卫星的吸引力D “嫦娥三号”卫星的向心力4(2014甘肃第一次诊考)星系由很多绕中心做圆形轨道运行的恒星组成。科学家研究星系的一种方法是测量恒星在星系中的运行
3、速度 v 和离星系中心的距离 r。用 vr 学家们特别关心指数 n。若作用于恒星的引力主要来自星系中心的巨型黑洞，则 n 的值为()A1 B1光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 12 125(2014福建高考)若有一颗 “宜居”行星，其质量为地球的 p 倍，半径为地球的 q 倍，则该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()A. 倍 B. 倍倍 D 倍pq 2013安徽高考)质量为 m 的人造地球卫星与地心的距离为 r 时，引力势能可表示为 ，其中 G 为引力常量，M 为地球质量。该卫星原来在半径为 轨道上绕于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为 过程中因摩擦而产生
4、的热量为()A ) B )1( ) D ( )2013山东高考)双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星做圆周运动的周期为 T，经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的 k 倍，两星之间的距离变为原来的 n 倍，则此时圆周运动的周期为()A. T B. T D 2014河北石家庄质检)太阳系中其行星 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
5、这种现象的原因可能是 A 外侧还存在着一颗未知星 B，它对 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()AR B. T)2 DR 3(t 2 3 、多项选择题(本题共 6 小题 )9(2014浙江五校联考)如果太阳系几何尺寸等比例地缩小，当太阳和地球之间的平均距离为 1 m 时，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是( 假设各星球的密度不变)( )A地球受到的向心力比缩小前的大B地球的向心加速度比缩小前的小C地球绕太阳公转周期与缩小前的相同D地球绕太阳公转的线速度比缩小前的大10(2014
6、东北三省模拟)一颗围绕地球运行的飞船，其轨道为椭圆。已知地球质量为M，地球半径为 R，万有引力常量为 G，地球表面重力加速度为 g。则下列说法正确的是()A飞船在远地点速度一定大于 船在近地点瞬间减速转移到绕地圆轨道后，周期一定变小C飞船在远地点瞬间加速转移到绕地圆轨道后，机械能一定变小D飞船在椭圆轨道上的周期可能等于 272014邯郸模拟) 我国自主研发的北斗导航系统 (被称为“双星定位系统” ，具有导航、定位等功能。北斗系统中有两颗工作卫星均绕地心 O 做匀速圆周运动，轨道半径为 r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、B 两位置，如图 2 所示。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加
7、速度为 g，地球半径为 R，不计卫星间的相互作用。以下判断中正确的是()图 2A这两颗卫星的加速度大小相等，均为星 1 由位置 A 运动至位置 B 所需的时间为星 1 向后喷气就一定能追上卫星 2D卫星 1 要追上卫星 2 其轨道半径要先增大再减小12(2014淄博模拟)2013 年 12 月 2 日 1 时 30 分，我国成功发射了“嫦娥三号”探月卫星，12 月 6 日 17 时 47 分卫星顺利进入环月轨道。已知地球半径为 球半径为球表面处的重力加速度为 g。若该卫星在地球、月球表面的重力分别为 2 则()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 月球表面的重力加速度为 球与地球的质量之比为
8、星沿近月轨道做匀速圆周运动的周期为 2 球与地球的第一宇宙速度之比为 2014青岛模拟)我国于 2013 年 12 月发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面 H 处的环月轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为 T；随后“嫦娥三号”在该轨道上 A 点采取措施，降至近月点高度为 h 的椭圆轨道上，如图 3 所示。若以 R 表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则下述判断正确的是()图 3A月球的质量为42R H3球的第一宇宙速度为2RR h3“嫦娥三号”在环月轨道 上需加速才能降至椭圆轨道D “嫦娥三号”在图中椭圆轨道 上的周期为 T2R H h38R H314宇宙中存在一些由质量相等
9、的三颗星体组成的孤立三星系统。已观测到一种稳定的三星系统的构成形式是三颗星体位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设每个星体的质量均为 m，相邻星体之间的距离为 L，万有引力常量为G，则( )A每颗星体做圆周运动的线速度为 颗星体做圆周运动的角速度为 3颗星体做圆周运动的周期为 2 每颗星体做圆周运动的加速度与其质量无关答 案1选 D由 m 知，v ，a ，由 b、c 、d 三卫星的轨道半径其线速度和向心加速度均相同，由 vr 和 a 2a 的线速度和向心加速度都比同步卫星的小，A、 B 均错误；b 卫星轨道升高，周期大于 24 h，不可能与 错误；因 a和 出现 d
10、在 每天同一时刻均处于 正确。2选 A人造卫星以第一宇宙速度环绕地球运动，其运行半径等于地球半径，运行周期最短，小于地球自转周期，A 正确，D 错误；卫星所受的万有引力等于它环绕地球运动所需的向心力，C 错误；卫星的轨道平面不一定在赤道平面内，B 错误。3选 A由 v 可知， 可推算出“嫦娥三号” 卫星的绕月运行速度，A 正确；2R hm (Rh) 可知， M ，可以计算出月球的质量，但无法计算出 h2 422R h3娥三号”卫星的质量 m，也无法计算出对卫星的吸引力和向心力，故 B、C、D 均错误。4选 D恒星由受到的万有引力提供向心力，则有 G m ，可知，v Mrr ，所以 vr ，n
11、为 ，故 D 项正确。2125选 C卫星绕中心天体做圆周运动时，万有引力充当向心力，即 G m ，得 ，可见环绕速度与中心天体质量与半径比值的平方根成正比，题述行星卫星的，C 项正确。 C本题考查万有引力与航天，意在考查考生对万有引力定律、圆周运动相关公式的应用能力。卫星做匀速圆周运动，有 m ，变形得 ，即卫星的动2 ，结合题意，卫星的机械能 EE kE p ，题述过程中因摩擦产生的热 QE 1E 2 ( ) ( )。 B本题考查双星问题，意在考查考生利用万有引力定律及牛顿第二定律、圆周运动知识处理天体问题的能力。设两恒星的质量分别为 2，轨道半径分别为 据万有引力定律及牛顿第二定律可得 M
12、 1 2 2 2得2T) (2T) 2(r1r 2)，即 2，当两星的总质量变为原来的 们之间GM22T) 2T)的距离变为原来的 2，联立 两式可得 (2T )T T，故 B 项正确。 A在太阳系中行星 明A、B 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 的轨道半径，则有 ， t t 2，T T，利用开普勒第2T 2T ，解得 RR ，所以只有 A 项正确。3 2 3( T)29选 假设太阳系几何尺寸都等比例地缩小为原来的 (k1)，由于各星球的密1各星球的质量都变为原来的 ，星球间距变为原来的 ，由1k m m r F 向 可知，地球受到的向心力变为原来的 ，向心加速度变2线速度变为原来的 ，公转周期与原来相同，故 B、C 正确，A 、D 错误。1k 1 球的第一宇宙速度为 ，飞船在远地点速度小于 ，A 错误；由开gR 正确；飞船在远地点加速变轨过程中机械能增加，C 错误；飞船的最小运行周期为 2 ，只要飞船的周期大于 2 均有可能，故 D 正确。2g Rg光
