（新課標(biāo)）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 力與曲線運(yùn)動(dòng) 第二講 天體運(yùn)動(dòng)素能演練提升（含解析）

《（新課標(biāo)）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 力與曲線運(yùn)動(dòng) 第二講 天體運(yùn)動(dòng)素能演練提升（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題三 力與曲線運(yùn)動(dòng) 第二講 天體運(yùn)動(dòng)素能演練提升（含解析）（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、素能演練提升三　(2)天體運(yùn)動(dòng) (時(shí)間:60分鐘　滿分:100分) 第Ⅰ卷(選擇題　共70分) 一、本題共10小題,每小題7分,共70分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~7題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第8~10題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分. 1.經(jīng)國(guó)際小行星命名委員會(huì)命名的神舟星和楊利偉星的軌道均處在火星和木星軌道之間,它們繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)行,其軌道參數(shù)如下表. 遠(yuǎn)日點(diǎn) 近日點(diǎn) 神舟星 3.575 AU 2.794 AU 楊利偉星 2.197 AU 1.649 AU 注:AU是天文學(xué)中的長(zhǎng)度單位,1

2、AU=149 597 870 700 m(大約是地球到太陽的平均距離).神舟星和楊利偉星繞太陽運(yùn)行的周期分別為T1和T2,它們?cè)诮拯c(diǎn)的加速度分別為a1和a2.則下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.T1>T2,a1T2,a1>a2 D.T1a2 解析:由圖表可知,神舟星的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間的距離較大,其軌道半長(zhǎng)軸較大,根據(jù)開普勒第三定律可知,其運(yùn)行周期較大;神舟星近日點(diǎn)到太陽中心的距離較大,所受引力較小,則加速度較小,選項(xiàng)A正確. 答案:A 2.嫦娥三號(hào)在月球正面的虹灣以東地區(qū)成功實(shí)現(xiàn)軟著陸,使

3、我國(guó)的探月計(jì)劃向前邁進(jìn)了一大步.已知月球表面的重力加速度為g,g為地球表面的重力加速度.月球半徑為R,引力常量為G.則下列說法正確的是(　　) A.嫦娥三號(hào)著陸前,在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度v= B.嫦娥三號(hào)著陸前,在月球表面附近繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2π C.月球的質(zhì)量m月= D.月球的平均密度ρ= 解析:嫦娥三號(hào)在月球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),由萬有引力定律可知=mg==mR,解得月球質(zhì)量m月=,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;線速度v=,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;周期T=2π,故選項(xiàng)B正確;密度ρ=,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:B 3.(2020四川德陽模擬)美國(guó)宇航局發(fā)現(xiàn)了太陽系外第一顆類

4、似地球的、可適合居住的行星“開普勒-226”,它每290天環(huán)繞著一顆類似于太陽的恒星運(yùn)轉(zhuǎn)一周,距離地球約600光年,體積是地球的2.4倍.已知萬有引力常量和地球表面的重力加速度.根據(jù)以上信息,下列推理中正確的是(　　) A.若能觀測(cè)到該行星的軌道半徑,可求出該行星所受的萬有引力 B.若該行星的密度與地球的密度相等,可求出該行星表面的重力加速度 C.根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑,可求出該行星的軌道半徑 D.若已知該行星的密度和半徑,可求出該行星的軌道半徑 解析:根據(jù)萬有引力公式F=G,由于不知道中心天體的質(zhì)量,無法算出向心力,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;該行星表面物體的重力等于所受萬有引力,即G=m

5、g,得g=G.若該行星的密度與地球的密度相等,體積是地球的2.4倍,則有=2.4,,根據(jù),可以求出該行星表面的重力加速度,故選項(xiàng)B正確;由于地球與行星不是圍繞同一個(gè)中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),故根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期與軌道半徑,無法求出該行星的軌道半徑,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于不知道中心天體的質(zhì)量,已知該行星的密度和半徑,無法求出該行星的軌道半徑,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:B 4.質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時(shí),引力勢(shì)能可表示為Ep=-,其中G為引力常量,M為地球質(zhì)量.該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由于受到極稀薄空氣的摩擦作用,飛行一段時(shí)間后其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變?yōu)镽2,此過程中

6、因摩擦而產(chǎn)生的熱量為(　　) A.GMm() B.GMm() C.) D.) 解析:根據(jù)萬有引力提供向心力可得,人造衛(wèi)星的動(dòng)能Ek=,又Ep=-,則在半徑為R1的軌道上的機(jī)械能E1=Ek1+Ep1=-,在半徑為R2的軌道上的機(jī)械能E2=Ek2+Ep2=-,因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q=E1-E2=),C項(xiàng)正確. 答案:C 5.一物體靜置在平均密度為ρ的球形天體表面的赤道上.已知引力常量G,若由于天體自轉(zhuǎn)使物體對(duì)天體表面壓力恰好為零,則天體自轉(zhuǎn)周期為(　　) A.( B.( C.( D.( 解析:物體與天體表面沒有作用力,萬有引力作為向心力有=mR()2,又有M=ρπR3,聯(lián)立以上兩式

7、可求得T=(. 答案:D 6.(2020福建泉州模擬)某些衛(wèi)星因能量耗盡而報(bào)廢,成為太空垃圾,被稱為“垃圾衛(wèi)星”.“軌道康復(fù)者”簡(jiǎn)稱“CX”,是“垃圾衛(wèi)星”的救星,它可在太空中給“垃圾衛(wèi)星”補(bǔ)充能量,延長(zhǎng)衛(wèi)星的壽命.假設(shè)“CX”正在地球赤道平面內(nèi)的圓周軌道上運(yùn)行,運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致,軌道半徑為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的,則(　　) A.“CX”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的倍 B.“CX”的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的5倍 C.“CX”相對(duì)于地球赤道上的觀測(cè)者向西運(yùn)動(dòng) D.“CX”要實(shí)現(xiàn)對(duì)更低軌道上“垃圾衛(wèi)星”的拯救必須直接加速 解析:由萬有引力提供向心力G=m,得v=,“CX”

8、的軌道半徑為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的,故“CX”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的倍,選項(xiàng)A正確;由萬有引力提供向心力G=ma,得a=,故“CX”的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的25倍,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由萬有引力提供向心力G=mω2r,得ω=,故“CX”的角速度大于同步衛(wèi)星角速度,即大于地球自轉(zhuǎn)角速度,所以站在赤道上的人用儀器觀察到“CX”向東運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;“CX”若在原軌道上加速,則會(huì)使得萬有引力不足以提供向心力,而做離心運(yùn)動(dòng),會(huì)到達(dá)更高的軌道,不可能“拯救”更低軌道上的衛(wèi)星,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:A 7. 如圖所示,A是靜止在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體;B、C是同在赤道平面內(nèi)的兩顆人造衛(wèi)星,B

9、位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上,C是地球同步衛(wèi)星.則下列關(guān)系正確的是(　　) A.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大于衛(wèi)星B的角速度 B.衛(wèi)星B的線速度大于衛(wèi)星C的線速度 C.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的加速度大于衛(wèi)星C的加速度 D.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期大于衛(wèi)星C的周期 解析:地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星具有相同的角速度,所以ωA=ωC,根據(jù)萬有引力提供向心力=mω2r=mr=ma=m,ω=,所以衛(wèi)星B的角速度大于衛(wèi)星C的角速度,所以物體A隨地球自轉(zhuǎn)的角速度小于衛(wèi)星B的角速度,故A錯(cuò)誤;v=,所以衛(wèi)星B的線速度大于衛(wèi)星C的線速度,故B正確;根據(jù)a=ω2r,物體A隨地球自轉(zhuǎn)的加速度小于衛(wèi)星C的加速

10、度,故C錯(cuò)誤;地球赤道上的物體與同步衛(wèi)星C有相同的角速度,所以物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期等于衛(wèi)星C的周期,故D錯(cuò)誤. 答案:B 8.(2020江蘇南通模擬)據(jù)報(bào)道,一顆來自太陽系外的彗星于2020年10月20日擦火星而過.如圖所示,設(shè)火星繞太陽在圓軌道上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)半徑為r,周期為T.該彗星在穿過太陽系時(shí)由于受到太陽的引力,軌道發(fā)生彎曲,彗星與火星在圓軌道的A點(diǎn)“擦肩而過”.已知引力常量G,則(　　) A.可計(jì)算出太陽的質(zhì)量 B.可計(jì)算出彗星經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)受到的引力 C.可計(jì)算出彗星經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小 D.可確定彗星在A點(diǎn)的速度大于火星繞太陽的速度 解析:火星繞太陽在圓軌道上運(yùn)動(dòng),根據(jù)

11、萬有引力提供向心力知,得M=,故A正確;由于不知道彗星的質(zhì)量,所以無法求解彗星經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)受到的引力,故B錯(cuò)誤;彗星經(jīng)過A點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng),萬有引力小于向心力,不能根據(jù)v=求解彗星經(jīng)過A點(diǎn)的速度大小,該彗星在穿過太陽系時(shí)由于受到太陽的引力,軌道發(fā)生彎曲,彗星與火星在圓軌道的A點(diǎn)“擦肩而過”,所以可確定彗星在A點(diǎn)的速度大于火星繞太陽的速度,故C錯(cuò)誤,D正確. 答案:AD 9.(2020江蘇南京、鹽城模擬)據(jù)英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站2020年1月6日?qǐng)?bào)道,在太陽系之外,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆最適宜人類居住的類地行星,繞恒星橙矮星運(yùn)行,命名為“開普勒-438b”.假設(shè)該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其運(yùn)行的周期

12、為地球運(yùn)行周期的p倍,橙矮星的質(zhì)量為太陽的q倍.則該行星與地球的(　　) A.軌道半徑之比為 B.軌道半徑之比為 C.線速度之比為 D.線速度之比為 解析:行星公轉(zhuǎn)的向心力由萬有引力提供,根據(jù)牛頓第二定律,有 G=mR 解得R= 該行星與地球繞恒星均做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其運(yùn)行的周期為地球運(yùn)行周期的p倍,橙矮星的質(zhì)量為太陽的q倍,故,故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)v=,有,故C正確,D錯(cuò)誤. 答案:AC 10.假定地球、月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地月連線向月球發(fā)射一探測(cè)器.假定探測(cè)器在地球表面附近脫離火箭.用W表示探測(cè)器從脫離火箭處飛到月球的過程中克服地球引力做的功,用Ek表示探測(cè)器

13、脫離火箭時(shí)的動(dòng)能.若不計(jì)空氣阻力,則(　　) A.Ek必須大于或等于W,探測(cè)器才能到達(dá)月球 B.Ek小于W,探測(cè)器也可能到達(dá)月球 C.Ek=W,探測(cè)器一定能到達(dá)月球 D.Ek=W,探測(cè)器一定不能到達(dá)月球 解析: 如圖所示,設(shè)地球?qū)μ綔y(cè)器的引力為F1,月球?qū)μ綔y(cè)器的引力為F2,O為F1=F2的位置,根據(jù)萬有引力定律有G=G,又因M地>M月,故r1>r2;若能使探測(cè)器飛到O點(diǎn),則一定能靠月球的引力飛到月球.由于引力F∝,所以探測(cè)器飛到O點(diǎn)時(shí),克服地球的引力做功W'>,即若Ek=,則探測(cè)器不能到達(dá)O點(diǎn),不能靠月球的引力到達(dá)月球. 答案:BD 第Ⅱ卷(非選擇題　共30分) 二、本

14、題共2小題,共30分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 11.(14分)圖為嫦娥三號(hào)探測(cè)器在月球上著陸最后階段的示意圖.在發(fā)動(dòng)機(jī)作用下,探測(cè)器受到推力在距月面高度為h1處懸停(速度為0,h1遠(yuǎn)小于月球半徑);接著推力改變,探測(cè)器開始豎直下降,到達(dá)距月面高度為h2處的速度為v;此后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉,探測(cè)器僅受重力下落至月球表面.已知探測(cè)器總質(zhì)量為m(不包括燃料),地球和月球的半徑比為k1,質(zhì)量比為k2,地球表面附近的重力加速度為g,求: (1)月球表面附近的重力加速度大小及探測(cè)器剛接觸月球表面時(shí)的速度大小;

15、 (2)從開始豎直下降到剛接觸月球表面時(shí),探測(cè)器機(jī)械能的變化. 解析:(1)設(shè)地球質(zhì)量和半徑分別為M和R,月球的質(zhì)量、半徑和表面附近的重力加速度分別為M'、R'和g',探測(cè)器剛接觸月球表面時(shí)的速度大小為v1. 由mg'=G(1分) 和mg=G,(1分) 得g'=g(2分) 由-v2=2g'h2(2分) 得v1=.(2分) (2)設(shè)機(jī)械能變化量為ΔE,動(dòng)能變化量為ΔEk,重力勢(shì)能變化量為ΔEp. 由ΔE=ΔEk+ΔEp(2分) 有ΔE=m(v2+)-mgh1(2分) 得ΔE=mv2-mg(h1-h2).(2分) 答案:(1)g　 (2)mv2-mg(h1-h2) 12

16、.(16分)(2020河南焦作模擬)由于地球的自轉(zhuǎn),物體在地球上不同緯度處隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力的大小不同,因此同一個(gè)物體在地球上不同緯度處重力大小也不同,在地球赤道上的物體受到的重力與其在地球兩極點(diǎn)受到的重力大小之比約為299∶300,因此我們通常忽略兩者的差異,可認(rèn)為兩者相等.而有些星球,卻不能忽略.假如某星球因?yàn)樽赞D(zhuǎn)的原因,一物體在赤道上的重力與其在該星球兩極點(diǎn)受到的重力大小之比為7∶8,已知該星球的半徑為R. (1)求繞該星球運(yùn)動(dòng)的同步衛(wèi)星的軌道半徑r; (2)已知該星球赤道上的重力加速度大小為g,引力常量為G,求該星球的密度ρ. 解析:(1)設(shè)物體質(zhì)量為m,星球質(zhì)量為M,星球的自轉(zhuǎn)周期為T,物體在星球兩極時(shí),萬有引力等于重力,即F萬=G=G極(3分) 物體在星球赤道上隨星球自轉(zhuǎn)時(shí),向心力由萬有引力的一個(gè)分力提供,另一個(gè)分力就是重力G赤,有F萬=G赤+Fn(3分) 因?yàn)镚赤=G極, 得Fn==mR(2分) 該星球的同步衛(wèi)星的周期等于自轉(zhuǎn)周期T,則有 G=mr(2分) 聯(lián)立解得r=2R.(2分) (2)在星球赤道上,有=mg(1分) 可得M=(1分) 又因星球的體積V=πR3(1分) 所以該星球的密度ρ=.(1分) 答案:(1)2R　(2)