《高三物理二轮复习 课前诊断-天体运动-人教版高三物理试题》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高三物理二轮复习 课前诊断-天体运动-人教版高三物理试题(11页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、课前诊断天体运动考点一天体质量和密度的估算1.考查天体质量的估算(2016六安一中模拟)我国航天事业取得了突飞猛进地发展,航天技术位于世界前列,在航天控制中心对其正上方某卫星测控时,测得从发送“操作指令”到接收到卫星“已操作”的信息需要的时间为2t(设卫星接收到“操作指令”后立即操作,并立即发送“已操作”的信息到控制中心),测得该卫星运行周期为T,地球半径为R,电磁波的传播速度为c,由此可以求出地球的质量为()A.B.C. D.解析:选B由xvt可得:卫星与地球的距离为xc(2t)ct卫星的轨道半径为:rRxRct;由万有引力公式可得:Gmr解得:M故B正确。2考查天体密度的估算(2014全国
2、卷)假设地球可视为质量均匀分布的球体。已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常量为G。地球的密度为()A. B.C. D.解析:选B根据万有引力与重力的关系解题。物体在地球的两极时,mg0G,物体在赤道上时,mgm2RG,以上两式联立解得地球的密度。故选项B正确,选项A、C、D错误。3考查天体密度的估算与比较(2016安阳二模)“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在2017年由“长征五号”运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空,自动完成月面样品采集,并从月球起飞,返回地球,带回约2 kg月球样品。某同学从网上得到一些
3、信息,如表中数据所示,请根据题意,判断地球和月球的密度之比为()月球半径R0月球表面处的重力加速度g0地球和月球的半径之比4地球表面和月球表面的重力加速度之比6A. B.C4 D6解析:选B在地球表面,重力等于万有引力,则有Gmg,解得M,故密度为,同理,月球的密度为0,故地球和月球的密度之比为6,选项B正确。4考查天体质量和密度的估算与运动学规律的综合(2016哈尔滨三中模拟)宇航员站在某一星球上,将一个小球距离星球表面h高度处由静止释放使其做自由落体运动,经过t时间后小球到达星球表面,已知该星球的半径为R,引力常量为G,则下列选项正确的是()A该星球的质量为B该星球表面的重力加速度为C该星
4、球的第一宇宙速度为D通过以上数据无法确定该星球的密度解析:选A小球做自由落体运动,则有hgt2,解得该星球表面的重力加速度g,故B错误;对星球表面的物体,万有引力等于重力,即Gmg,可得该星球的质量M,故A正确;该星球的第一宇宙速度v ,故C错误;该星球的密度,故D错误。考点二卫星运行参量的比较5.考查不同轨道的卫星运行参量大小比较(2016连云港高三期末)2015年9月20日,我国成功发射“一箭20星”,在火箭上升的过程中分批释放卫星,使卫星分别进入离地200600 km高的轨道。轨道均视为圆轨道,下列说法正确的是()A离地近的卫星比离地远的卫星运动速率小B离地近的卫星比离地远的卫星向心加速
5、度小C上述卫星的角速度均大于地球自转的角速度D同一轨道上的卫星受到的万有引力大小一定相同解析:选C卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gm,解得:v ,故离地近的卫星比离地远的卫星运动速率大,故A错误;卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gma,解得:a,故离地近的卫星比离地远的卫星向心加速度大,故B错误;卫星做匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,有:Gm2r,解得: ,同步卫星的角速度等于地球自转的角速度,同步卫星的轨道离地面高度约为36 000千米,卫星分别进入离地200600 km高的轨道,是近地轨道,故角速度大于地球自转的角速度,故C正确;由于卫星的质量不一定相等,故同一轨道上
6、的卫星受到的万有引力大小不一定相等,故D错误。6考查椭圆轨道卫星及运行参量的比较(2016佛山模拟)如图所示,曲线是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图,其半径为R;曲线是一颗绕地球做椭圆运动卫星轨道的示意图,O点为地球球心,AB为椭圆的长轴,两轨道和地心都在同一平面内,已知在两轨道上运动的卫星的周期相等,万有引力常量为G,地球质量为M,下列说法正确的是()A椭圆轨道的长轴长度为RB卫星在轨道的速率为v0,卫星在轨道B点的速率为vB,则v0vBC卫星在轨道的加速度大小为a0,卫星在轨道A点加速度大小为aA,则a0 解析:选C根据开普勒第三定律得k,a为半长轴,已知卫星在两轨道上运动的卫星的周期
7、相等,所以椭圆轨道的长轴长度为2R,故A错误;B点为椭圆轨道的远地点,速度比较小,v0表示做匀速圆周运动的速度,v0vB,故B错误;根据牛顿第二定律得a,卫星在轨道距离地心的距离大于卫星在轨道A点距离地心的距离,所以a0aA,故C正确;若OA0.5R,则OB1.5R,人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,v ,如果卫星以OB为轨道半径做匀速圆周运动,v ,在轨道上,卫星在B点要减速,做近心运动,所以卫星在B点的速率vB ,故D错误。7考查赤道上物体与轨道卫星运行参量的比较与计算有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球赤道上随地球表面一起转动,b处于地面附近近地轨道上正常
8、运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,设地球自转周期为24 h,所有卫星均视为匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则有()Aa的向心加速度等于重力加速度gBc在4 h内转过的圆心角是Cb在相同时间内转过的弧长最长Dd的运动周期有可能是23 h解析:选C同步卫星的周期必须与地球自转周期相同,角速度相同,则知a与c的角速度相同,根据a2r知,c的向心加速度大。由ma,得a,卫星的轨道半径越大,向心加速度越小,则同步卫星的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度约为g,故知a的向心加速度小于重力加速度g,故A错误;c是地球同步卫星,周期是24 h,则c在4 h内转过的圆心角是,故B错误;
9、由m,得v ,卫星的半径越大,线速度越小,所以b的线速度最大,在相同时间内转过的弧长最长,故C正确;由开普勒第三定律k知,卫星的半径越大,周期越大,所以d的运动周期大于c的周期24 h,故D错误。8考查卫星向心加速度大小的比较(2015山东高考)如图,拉格朗日点L1位于地球和月球连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此,科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站,使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小,a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是()Aa2a3a1Ba2a1a3Ca3a1a2 Da3
10、a2a1解析:选D空间站和月球绕地球运动的周期相同,由a2r知,a2a1;对地球同步卫星和月球,由万有引力定律和牛顿第二定律得Gma,可知a3a2,故选项D正确。考点三卫星变轨问题9.考查卫星变轨及变轨前后运行参量的比较(2016九江市三十校联考)我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动,在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图所示,假设月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道运动,到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道,到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道绕月球做圆周运动,则()A飞行器在B点处点火后,动能增加B由已知条件不能求出飞行器在轨
11、道上运行周期C只有万有引力作用下,飞行器在轨道上通过B点的加速度大于在轨道上通过B点的加速度D飞行器在轨道上绕月球运行一周所需的时间为2解析:选D在椭圆轨道近地点变轨成为圆轨道,要实现这个运动应给飞船点火减速,减小所需的向心力,故点火后动能减小,故A错误;设飞船在近月轨道绕月球运行一周所需的时间为T3,则:mg0mR,解得:T32,根据几何关系可知,轨道的半长轴a2.5R,根据开普勒第三定律k以及轨道的周期可求出轨道的运行周期,故B错误,D正确。只有万有引力作用下,飞行器在轨道上通过B点的加速度与在轨道上通过B点的加速度相等,故C错误。10考查卫星的变轨与回收(2016三门峡市陕州中学检测)2
12、014年10月24日,“嫦娥五号”探测器发射升空,为计划于2017年左右发射的“嫦娥五号”探路,并在8天后以“跳跃式返回技术”成功返回地面。“跳跃式返回技术”指航天器在关闭发动机后进入大气层,依靠大气升力再次冲出大气层,降低速度后再进入大气层。如图所示,虚线为大气层的边界。已知地球半径R,地心到d点距离r,地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是()A“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态B“嫦娥五号”在d点的加速度小于C“嫦娥五号”在a点速率大于在c点的速率D“嫦娥五号”在c点速率大于在e点的速率解析:选C“嫦娥五号”沿abc轨迹做曲线运动,曲线运动的合力指向曲线弯曲的内侧,所以在b点合力向上,
13、即加速度向上,因此“嫦娥五号”在b点处于超重状态,故A错误。在d点,“嫦娥五号”的加速度a,又GMgR2,所以a,故B错误。“嫦娥五号”从a点到c,万有引力不做功,由于阻力做功,则a点速率大于c点速率,故C正确。从c点到e点,没有空气阻力,机械能守恒,则c点速率和e点速率相等,故D错误。11考查卫星变轨前后速率与能量的比较探月卫星绕地运行一段时间后,离开地球飞向月球。如图所示是绕地飞行的三条轨道,轨道1是近地圆形轨道,2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是轨道2的近地点,B点是轨道2的远地点,卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s,则下列说法中正确的是()A卫星在轨道2经过A点时的速率一定小于7.
14、7 km/sB卫星在轨道2经过B点时的速率一定小于7.7 km/sC卫星在轨道3所具有的机械能小于在轨道2所具有的机械能D卫星在轨道3所具有的最大速率小于在轨道2所具有的最大速率解析:选B卫星从圆轨道1的A点变为椭圆轨道2的A点需要做离心运动,则要加速,故卫星在椭圆轨道2经过A点时的速率一定大于7.7 km/s,选项A错误。假设有一圆轨道2过B点,卫星在椭圆轨道2的B点的速率小于其所在圆轨道的速率,卫星在椭圆轨道2经过B点时的速率一定小于7.7 km/s,选项B正确。卫星运动到离地球越远的地方,需要的能量越大,具有的机械能也越大,则卫星在轨道3所具有的机械能大于在轨道2所具有的机械能,选项C错
15、误。根据开普勒第二定律可知椭圆轨道上近地点的速度最大,远地点的速度最小,则椭圆轨道3和2的最大速率都出现在A点,而从轨道1变成轨道2和3都要做离心运动,速度越大,做离心运动离圆心越远,故卫星在轨道3所具有的最大速率大于在轨道2所具有的最大速率,选项D错误。12考查卫星的变轨与对接问题(多选)(2016河南省实验中学模拟)“神舟十号”与“天宫一号”已5次成功实现交会对接。如图所示,交会对接前“神舟十号”飞船先在较低圆轨道1上运动,在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫一号”对接。M、Q两点在轨道1上,P点在轨道2上,三点连线过地球球心,把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列关于“神舟十号”变轨过程的描述,正确的有()A“神舟十号”在