专题04 天体运动解析版

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1、第一部分力与运动专题 04 天体运动（测）（满分：100 分 建议用时：60 分钟）姓名： 班级： 得分： 选择题：本题共20小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，第110题只有一项符合题目要求，第 1120 题有多项符合题目要求。全部选对的得5 分，选对但不全的得3分，有选错的得 0 分。1.（2020河北省定州中学承智班月考）组成星球的物质靠万有引力吸引在一起随星球自转。若某质量分布均匀的 星球的角速度为，为使该星球不瓦解，该星球的密度至少为。下列图象可能正确的是（）答案】 B解析】由题意知，赤道处最易瓦解，对于赤道处质量为m的物体，恰好瓦解时，有GMmR2=mRrni，而M=4pR

2、i，解得3= 3， B正确。2. （2020广东省湛江市第二次模拟）2017年4月22 日，我国成功发射的“天舟一号”货运飞船与“天宫二号”空间实 验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿“天宫二号”原来的轨道（可视为圆轨道）运行，对接前“天宫二 号”的运行轨道高度为393 km, “天舟一号”货运飞船轨道高度为386 km，它们的运行轨道均视为圆周，贝）A. “组合体”比“天宫二号”加速度大B. “组合体”比“天舟一号”货运飞船角速度大C. “组合体”比“天宫二号”周期大D. “组合体”比“天舟一号”货运飞船机械能大【答案】 D【解析】 根据GMMm=ma=mm2r=nrT2-r，解得：

3、。=弓 rn=弓, T=2n GjMf因组合体仍沿天宫二号”原来的轨道，故组合体的加速度、周期与“天宫二号”的加速度、周期一样大，而组合体的轨道半径大于“天 舟一号”货运飞船轨道的半径，故组合体的角速度小于天舟一号”货运飞船的角速度，故A、B、C错误；“天舟 一号”货运飞船要从低轨道与较高轨道的“天宫二号”对接，必须加速做离心运动，所以对接后“天舟一号”货运飞 船的机械能将增大，而“天宫二号”的机械能不变，故组合体的机械能比“天舟一号”货运飞船机械能大，故D正 确3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。2018年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km， 之前已运行的“高

4、分四号”轨道高度约为36 000 km,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”较小的是（)A.周期B.角速度C.线速度D.向心加速度答案】 A【解析】 设卫星的质量为加，轨道半径为尸，地球的质量为卫星绕地球做匀速圆周运动，由地球的万有引力提供向心力，则得4n2v2mT2 r=m2r=m7=ma，GM“可知，卫星的轨道半径越大，周期越大，而角速度、线速度和向心加速度越小， “高分五号”的轨道半径比“高分四号”的小，所以“高分五号”较小的是周期，较大的是角速度、线速度和向心加速度，故选A项。4. 经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，

5、这种天体的逃逸速度非常大， 大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。已知 太阳的质量为M,光速为c,第二宇宙速度是第一宇宙速度的V2倍，引力常量为G,若太阳演变成一个黑洞， 其密度p至少达到（）C63C6A. 12nG3M2B.32nG3MC 3c6Dc6C16nG3M2D.16nG3 胚【答案】 B【解析】 根据万有引力提供向心力有GMm=mvR，得太阳的第一宇宙速度忻昂罟（式中R为太阳的半径）， 因第二宇宙速度V2是第一宇宙速度v1的迈倍，可得v2=d = !GM，由题意可知寸2GMa，得rGMM， 太阳变为黑洞后，其密度p=M =严之3

6、2：胚，选项B正确。nR35. （2020郑州模拟）我国在酒泉用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。如 图所示为“墨子号”卫星在距离地球表面500 km高的轨道上实现两地通信的示意图。若已知地球表面重力加速度 为g,地球半径为人，则下列说法正确的是（ ）A. 工作时，两地发射和接收信号的雷达方向一直是固定的B. 卫星绕地球做匀速圆周运动的速度大于7.9 km/sC. 可以估算出“墨子号”卫星所受到的万有引力大小D. 可以估算出地球的平均密度【答案】 D【解析】 由于地球自转的周期和“墨子号”的周期不同，转动的线速度不同，所以工作时，两地发射和接收信 号的雷达方向

7、不是固定的，故A错误；7.9 km/s是卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度，则卫星绕地球做匀 速圆周运动的速度小于7.9 km/s，故B错误；由于“墨子号”卫星的质量未知，则无法计算“墨子号”所受到的万 有引力大小，故C错误；根据万有引力等于重力，结合地球表面的重力加速度和半径可以求出地球的质量，结 合地球的体积可以求出地球的平均密度，故D正确。6. （2020山西太原一模）对于环绕地球做圆周运动的卫星来说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的 变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径尸与周期T关系作出如图2所示图象，则可求得地 球质量为（已知引力常量为G）（）,4n2a4n

8、2bB. GaGacC4n2bD Gb 4n2a答案】 AMm2nGMT2 口丿3 GM a4n2a【解析】 由G 丫？ =mr（T）2,得r3=厶血，即元=4血=b，求得地球的质量为 M= Gb，因此 A项正确。7（2020广东省茂名市第二次模拟）所谓“超级月亮”，就是月球沿椭圆轨道绕地球运动到近地点的时刻，此时的 月球看起来比在远地点时的月球大12%14%，亮度提高了 30%则下列说法中正确的是（）A. 月球运动到近地点时的速度最小B. 月球运动到近地点时的加速度最大C. 月球由远地点向近地点运动的过程，月球的机械能增大D. 月球由远地点向近地点运动的过程，地球对月球的万有引力做负功【答案

9、】 B【解析】由开普勒第二定律，月球运动到近地点时的速度最大，A错误；由牛顿第二定律和万有引力定律可得a=GrM，月球运动到近地点时所受引力最大，加速度最大，B正确；月球绕地球运动过程仅受地球的万有引 力，机械能守恒，C错误；月球由远地点向近地点运动的过程中二者间距变小，地球对月球的万有引力做正功， D 错误.8. （2020河南省新乡市第三次模拟）中国将建由156颗卫星组成的天基互联网，建成后WiFi信号覆盖全球.假设 这些卫星中有一颗卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为1.1R（R为地球的半径），已知地球的第一宇宙速度 为y,地球表面的重力加速度为g,则该卫星绕地球做匀速圆周运动的周期可表

10、示为（）A. 1.11.1R【答案】 D【解析】根据尸逬,则第一宇宙速度帮，卫星的速度儿=”/GR，卫星的周期T=2n， 联立解得 t=2/1：1，又 GM=gR2，则 T=9. （2020福建省南平市第一次质检）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，a和b的轨道半径相同，且均为c的k倍，已知地球自转周期为厂.则（ ）A. 卫星b也是地球同步卫星B .卫星a的向心加速度是卫星c的向心加速度的k2倍C. 卫星c的周期为沽丁D. a、b、c三颗卫星的运行速度大小关系为va=vb=fkvc【答案】 CMm GM【解析】 卫星b相对地球不

11、能保持静止，故不是地球同步卫星，A错误；根据公式G, = ma可得a=， 即予=$=2，B错误；根据开普勒第三定律TAT!可得Tc=jrfT严 首鶴=1：”，C正确；根据公式 c aa caG詈=mr可得v=字，故va=vbvc，D错误.10(2020福建省泉州市考前适应性模拟)当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星 冲日”， 2016 年 3 月 8 日出现了一次“木星冲日”.已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做 匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍.则下列说法正确的是( )A. 下一次的“木星冲日”时间肯定在2018年B.下一次的

12、“木星冲日”时间肯定在2017年C.木星运行的加速度比地球的大D.木星运行的周期比地球的小答案】 B【解析】 地球公转周期T1 = 1年，土星公转周期码=百丟T产11.18年设经时间/,再次出现“木星冲日”,2n2n则有rn1trn2t=2n，其中叫=,，解得E.1年，因此下一次“木星冲日”发生在2017年，故A错误, 121 T12 T2B正确；设太阳质量为行星质量为m,轨道半径为r,周期为T,加速度为a.对行星由牛顿第二定律可得Mm4n2GM: r3G罟=ma=mTrr,解得a=, 22叭岳 由于木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5 倍,因此, 木星运行的加速度比地球的小，木星运行的周

13、期比地球的大，故C、D错误.11. (2020济南市高三质量评估)如图所示，卫星1为地球同步卫星，卫星2是周期为3小时的极地卫星，只考虑 地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星1 和卫星 2 均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过 程中卫星 1 和卫星 2 有时处于地球赤道上某一点的正上方。下列说法中正确的是( )A. 卫星1和卫星2的向心加速度之比为1口16B. 卫星1和卫星2的速度之比为2：1C. 卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为24小时D. 卫星1和卫星2处在地球赤道的某一点正上方的周期为3小时【答案】 AC【解析】 由万有引力提供向心力有GM% 得出r=JGM

14、乎，卫星1和卫星2的周期之比为8口1,Mm则轨道半径之比为4口1。由GMm=maMMm得出a=Gn，可知向心加速度之比为1：16, A项正确；根据GT2m*得出7=晋,可知线速度之比为1口2, B项错误；两卫星从赤道处正上方某点开始计时，卫星1转8圈 时，卫星2刚好转一圈在该点相遇，C项正确，D项错误。12. （2020陕西省宝鸡市质检二）如图所示，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 Ep=-GMm，其中G为引力常量，M为地球质量，该卫星原来在半径为R的轨道上绕地球做匀速圆周运动， 经过椭圆轨道的变轨过程进入半径为R3的圆形轨道继续绕地球运动，其中P点为轨道与轨道的切点

15、，0 点为轨道与轨道的切点，下列判断正确的是（）Mma.卫星在轨道上的动能为MmB. 卫星在轨道上的机械能等于一g2RC. 卫星在轨道经过Q点时的加速度小于在轨道上经过Q点时的加速度D. 卫星在轨道上经过P点时的速率大于在轨道上经过P点时的速率答案】 ABMm v 2GM1 GMm【解析】 在轨道上，有：GR2=mR，解得：V=R，则动能为k1=2mv122R ;故A正确；在轨Mm v 2（GM1 GMmGMm道上，有：Gr2 fR，解得：vJ嚣，则动能为Ek3=2m片仝R，引力势能为Ep=胃，则机械能为 E=Ek3+Ep =眯，故B正确；由=ma得：。=絆,两个轨道上 Q 点到地心的距离不变，故向心加速度的大小不变，故C错误；卫星要从轨道变到轨道上，经过P点时必须点火加速，即卫星在轨道 上经过P点时的速率小于在轨道上经过P点时的速率，故D错误.13（2020