2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版
《2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版(7頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星作業(yè) 新人教版 [課時(shí)作業(yè)] 單獨(dú)成冊(cè) 方便使用 [基礎(chǔ)題組] 一、單項(xiàng)選擇題 1.牛頓時(shí)代的科學(xué)家們圍繞引力的研究,經(jīng)歷了大量曲折頑強(qiáng)而又閃爍智慧的科學(xué)實(shí)踐.在萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)歷程中,下列敘述不符合史實(shí)的是( ) A.開普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄,得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 B.牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體,得出了萬有引力定律 C.卡文迪許首次在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值 D.根據(jù)天
2、王星的觀測(cè)資料,哈雷利用萬有引力定律計(jì)算出了海王星的軌道 解析:開普勒研究了第谷的行星觀測(cè)記錄,得出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,選項(xiàng)A正確;牛頓將行星與太陽、地球與月球、地球與地面物體之間的引力規(guī)律推廣到宇宙中的一切物體,得出了萬有引力定律,選項(xiàng)B正確;卡文迪許首次在實(shí)驗(yàn)室中比較準(zhǔn)確地得出了引力常量G的數(shù)值,選項(xiàng)C正確;英國(guó)人亞當(dāng)斯和法國(guó)人勒維耶根據(jù)萬有引力推測(cè)出“新”行星的軌道和位置,柏林天文臺(tái)年輕的天文學(xué)家伽勒和他的助手根據(jù)勒維耶計(jì)算出來的“新”行星的位置,發(fā)現(xiàn)了海王星,故D錯(cuò)誤. 答案:D 2.若有一顆“宜居”行星,其質(zhì)量為地球的p倍,半徑為地球的q倍,則該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度是地球衛(wèi)星環(huán)
3、繞速度的( ) A.倍 B.倍 C.倍 D.倍 解析:對(duì)于中心天體的衛(wèi)星,G=m,v=,設(shè)該行星衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v′,地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度為v,則==,C正確. 答案:C 3.如圖,若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),a、b到地心O的距離分別為r1、r2,線速度大小分別為v1、v2,則( ) A.= B.= C.=()2 D.=()2 解析:萬有引力提供衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,有G=m,所以v=,=,A項(xiàng)正確. 答案:A 4.(2018·山西五校四聯(lián))天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運(yùn)行的兩顆恒星稱為雙星.若某雙星的質(zhì)量分
4、別為M、m,間距為L(zhǎng),雙星各自圍繞其連線上的某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其角速度分別為ω1、ω2,質(zhì)量為M的恒星軌道半徑為R,已知引力常量為G,則描述該雙星運(yùn)動(dòng)的上述物理量滿足( ) A.ω1<ω2 B.ω1>ω2 C.GM=ω(L-R)L2 D.Gm=ωR3 解析:雙星系統(tǒng)中兩顆星的角速度相同,ω1=ω2,則A、B項(xiàng)錯(cuò)誤.由=mω(L-R),得GM=ω(L-R)L2,C項(xiàng)正確.由=MωR,得Gm=ωRL2,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:C 5.(2018·四川成都高三質(zhì)檢)如圖所示,2016年10月19日,神舟十一號(hào)入軌后,經(jīng)歷5次變軌,到達(dá)距離地面393公里軌道,與天宮二號(hào)成功對(duì)接,對(duì)接之后
5、兩者一起繞著地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知地球的質(zhì)量M=5.97×1024 kg,地球的半徑R=6 378公里,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,地球表面的重力加速度g取10 m/s2.則( ) A.神舟十一號(hào)為了追上天宮二號(hào),無論在什么軌道上只要加速就行 B.天宮二號(hào)運(yùn)行的速度大于7.9 km/s C.神舟十一號(hào)變軌前后忽略其質(zhì)量的變化,則變軌后動(dòng)能減小,引力勢(shì)能增大 D.對(duì)接成功后兩者一起運(yùn)行的周期為1 h 解析:神舟十一號(hào)為了追上天宮二號(hào),必須在低軌道加速,A錯(cuò)誤;第一宇宙速度大小為7.9 km/s,而第一宇宙速度為近地軌道環(huán)繞速度,根據(jù)公式G=m,解得v=,軌道半
6、徑越大,線速度越小,所以天宮二號(hào)運(yùn)行的速度小于 7.9 km/s,B錯(cuò)誤;變軌后軌道半徑增大,根據(jù)v=可知變軌后速度減小,動(dòng)能減小,變軌時(shí),需要克服萬有引力做功,故引力勢(shì)能增大,C正確;根據(jù)公式G=mr可得T=2π,代入數(shù)據(jù)可得T≈5.54×103 s>3 600 s,D錯(cuò)誤. 答案:C 二、多項(xiàng)選擇題 6.(2017·高考江蘇卷)“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船于2017年4月20日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空.與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前,“天舟一號(hào)”在距地面約380 km的圓軌道上飛行,則其( ) A.角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度 B.線速度小于第一宇宙速度 C.周期小于地球自轉(zhuǎn)周期
7、 D.向心加速度小于地面的重力加速度 解析:由=m(R+h)知,周期T與軌道半徑的關(guān)系為=k(恒量),同步衛(wèi)星的周期與地球的自轉(zhuǎn)周期相同,但同步衛(wèi)星的軌道半徑大于“天舟一號(hào)”的軌道半徑,則“天舟一號(hào)”的周期小于同步衛(wèi)星的周期,也就小于地球的自轉(zhuǎn)周期,C對(duì).由ω=知,“天舟一號(hào)”的角速度大于地球自轉(zhuǎn)的角速度,A錯(cuò).由=m知,線速度v=,而第一宇宙速度v′=,則v<v′,B對(duì).設(shè)“天舟一號(hào)”的向心加速度為a,則ma=,而mg=,可知a<g,D對(duì). 答案:BCD 7.(2018·江西贛州模擬)如圖所示,運(yùn)行軌道在同一平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星A、B,同方向繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)刻A、B與地心恰
8、在同一直線上且相距最近,已知A的周期為T,B的周期為.下列說法正確的是( ) A.A的線速度小于B的線速度 B.A的角速度小于B的角速度 C.A的重力小于B的重力 D.從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近的時(shí)間為2T 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力得G=m=mω2r,解得v=,ω=,可知軌道半徑越大,線速度、角速度都越小,故A的線速度和角速度都較小,故A、B正確.由于不知道A、B兩顆衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系,所以無法判斷兩顆衛(wèi)星的重力大小關(guān)系,故C錯(cuò)誤.從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近,轉(zhuǎn)過的角度差為2π,即(-)t=2π,解得t=2T,故從此時(shí)刻到下一次A、B相距最近的時(shí)間為2T,故D正確. 答案
9、:ABD 8.(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國(guó)自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),是繼美國(guó)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(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng).預(yù)計(jì)2020年左右,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(yùn)動(dòng),a是地球同步衛(wèi)星,則( ) A.衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度 B.衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度 C.衛(wèi)星a的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 D.衛(wèi)星b的周期大于24 h 解析:a的軌道半徑大于c的軌道半徑,則衛(wèi)星a的角速度小于c的角速度,選項(xiàng)A
10、正確;a的軌道半徑與b的軌道半徑相等,則衛(wèi)星a的加速度等于b的加速度,選項(xiàng)B正確;a的軌道半徑大于地球半徑,則衛(wèi)星a的運(yùn)行速度小于第一宇宙速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;a的軌道半徑與b的軌道半徑相等,衛(wèi)星b的周期等于a的周期,為24 h,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AB [能力題組] 一、選擇題 9.(2018·四川雙流高三質(zhì)檢)2016年2月11日美國(guó)科學(xué)家宣布人類首次直接探測(cè)到引力波.1974年美國(guó)物理學(xué)家泰勒和赫爾斯發(fā)現(xiàn)了一顆編號(hào)為PSRB1913+16的脈沖星,該天體是一個(gè)孤立雙星系統(tǒng)中質(zhì)量較大的一顆.他們對(duì)這個(gè)雙星系統(tǒng)的軌道進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)雙星間的距離正以非常緩慢的速度逐漸減?。撚^測(cè)結(jié)
11、果和廣義相對(duì)論預(yù)言的數(shù)值符合得非常好,這間接證明了引力波的存在.泰勒和赫爾斯也因這項(xiàng)工作于1993年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).那么由于雙星間的距離減小,下列關(guān)于雙星運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是( ) A.周期逐漸減小 B.角速度逐漸減小 C.兩星的向心加速度都逐漸減小 D.兩星之間的萬有引力逐漸減小 解析:根據(jù)G=m1ω2r1=m2ω2r2,r1+r2=L知ω=,因雙星間的距離減小,則雙星角速度變大,周期變小,故A正確,B錯(cuò)誤;兩星間距離減小,則兩星間萬有引力增大,D錯(cuò)誤;根據(jù)G=m1a=m2a知,L變小,則兩星的向心加速度增大,故C錯(cuò)誤. 答案:A 10.已知,某衛(wèi)星在赤道上空軌道半徑為r
12、1的圓形軌道上繞地運(yùn)行的周期為T,衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同,赤道上某城市的人每三天恰好五次看到衛(wèi)星掠過其正上方,假設(shè)某時(shí)刻,該衛(wèi)星在A點(diǎn)變軌進(jìn)入橢圓軌道(如圖),近地點(diǎn)B到地心距離為r2.設(shè)衛(wèi)星由A到B運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,地球自轉(zhuǎn)周期為T0,不計(jì)空氣阻力,則( ) A.T=T0 B.t= C.衛(wèi)星在圖中橢圓軌道由A到B時(shí),機(jī)械能增大 D.衛(wèi)星由圖中圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過程中,機(jī)械能不變 解析:根據(jù)題意有·3T0-·3T0=5·2π,得T=T0,所以A正確;由開普勒第三定律有=,得t=,所以B錯(cuò)誤;衛(wèi)星在橢圓軌道中運(yùn)行時(shí),機(jī)械能是守恒的,所以C錯(cuò)誤;衛(wèi)星從圓軌道進(jìn)入橢圓軌道過程中在A
13、點(diǎn)需點(diǎn)火減速,衛(wèi)星的機(jī)械能減小,所以D錯(cuò)誤. 答案:A 11.(多選)已知月球圍繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大約為27天,某顆近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期大約為1.4 h,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r2,地球半徑為R.下列說法中正確的是( ) A.地球同步衛(wèi)星距離地球中心的距離r2與月球中心到地球中心的距離r3之比為1∶9 B.近地衛(wèi)星距離地球中心的距離r1與月球中心到地球中心的距離r3之比為 3∶48 C.地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a2與赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度 a0之比為r2∶R D.地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a2與月球繞地球運(yùn)動(dòng)的加速度a3之比為9∶1 解析:根據(jù)開普勒第三
14、定律有=k,可得r=,代入已知條件得選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤.地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度和地球自轉(zhuǎn)角速度相等,由a=ω2r可知,a2∶a0=r2∶R,選項(xiàng)C正確.根據(jù)萬有引力提供向心力有G=ma,得a2∶a3=r∶r=(9r2)2∶r=81∶1,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:AC 二、非選擇題 12.(2017·高考天津卷)我國(guó)自主研制的首艘貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”發(fā)射升空后,與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天宮二號(hào)”成功對(duì)接形成組合體.假設(shè)組合體在距地面高為h的圓形軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知地球的半徑為R,地球表面處重力加速度為g,且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響.則組合體運(yùn)動(dòng)的線速度大小為________,向心加速度
15、大小為________. 解析:設(shè)組合體的質(zhì)量為m、運(yùn)動(dòng)線速度為v,地球質(zhì)量為M,則 G=ma向=m,又有G=mg 聯(lián)立上述兩式得a向=g,v=R. 答案:R g 13.(2018·湖北武漢調(diào)研)如圖所示,一宇航員站在質(zhì)量分布均勻的某星球表面的一斜坡上的A點(diǎn),沿水平方向以速度v0拋出一個(gè)小球,測(cè)得經(jīng)過時(shí)間t小球落到斜坡上的另一點(diǎn)B,斜坡的傾角為θ,已知該星球的半徑為R,求: (1)該星球表面的重力加速度; (2)該星球的第一宇宙速度. 解析:(1)設(shè)該星球表面的重力加速度為g,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,則x=v0t,y=gt2,=tan θ,解得g= (2)一質(zhì)量為m的衛(wèi)星在該星球表面附近環(huán)繞星球運(yùn)行時(shí),重力提供向心力,則mg=m 解得v== ,此即該星球的第一宇宙速度. 答案:(1) (2)
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