2019-2020年高考物理一輪復習 高頻考點強化4 天體運動.doc

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2019-2020年高考物理一輪復習 高頻考點強化4 天體運動 一、單項選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．) 1．(xx武威模擬)2013年6月20日上午10點“神舟十號”航天員首次面向中小學生開展太空授課和天地互動交流等科普教育活動，這是一大亮點．“神舟十號”在繞地球做勻速圓周運動的過程中，下列敘述不正確的是(　　) A．指令長聶海勝做了一個“太空打坐”，是因為他不受力 B．懸浮在軌道艙內的水呈現(xiàn)圓球形 C．航天員在軌道艙內能利用彈簧拉力器進行體能鍛煉 D．盛滿水的敞口瓶，底部開一小孔，水不會噴出 【解析】　在飛船繞地球做勻速圓周運動的過程中，萬有引力充當向心力，飛船及航天員都處于完全失重狀態(tài)，聶海勝做太空打坐時同樣受萬有引力作用，處于完全失重狀態(tài)，所以A錯誤；由于液體表面張力的作用，處于完全失重狀態(tài)下的液體將以圓球形狀態(tài)存在，所以B正確；完全失重狀態(tài)下并不影響彈簧的彈力規(guī)律，所以拉力器可以用來鍛煉體能，所以C正確；因為敞口瓶中的水也處于完全失重狀態(tài)，即水對瓶底部沒有壓強，所以水不會噴出，故D正確． 【答案】　A 2．為研究太陽系內行星的運動，需要知道太陽的質量，已知地球半徑為R，地球質量為m，太陽與地球中心間距為r，地球表面的重力加速度為g，地球繞太陽公轉的周期T.則太陽的質量為(　　) A.　　　　　　　　B. C. D. 【解析】　 地球表面質量為m′的物體萬有引力等于重力，即G＝m′g，對地球繞太陽做勻速圓周運動有G＝m.解得M＝，D正確． 【答案】　D 3．(xx溫州質檢)經(jīng)國際小行星命名委員會命名的“神舟星”和“楊利偉星”的軌道均處在火星和木星軌道之間．已知“神舟星”平均每天繞太陽運行1.74109 m，“楊利偉星”平均每天繞太陽運行1.45109 m．假設兩行星都繞太陽做勻速圓周運動，則兩星相比較(　　) A．“神舟星”的軌道半徑大 B．“神舟星”的加速度大 C．“楊利偉星”的公轉周期小 D．“楊利偉星”的公轉角速度大 【解析】　由萬有引力定律有：G＝m＝ma＝m()2r＝mω2r，得運行速度v＝，加速度a＝G，公轉周期T＝2π，公轉角速度ω＝，由題設知“神舟星”的運行速度比“楊利偉星”的運行速度大，“神舟星”的軌道半徑比“楊利偉星”的軌道半徑小，則“神舟星”的加速度比“楊利偉星”的加速度大，“神舟星”的公轉周期比“楊利偉星”的公轉周期小，“神舟星”的公轉角速度比“楊利偉星”的公轉角速度大，故選項A、C、D錯誤，B正確． 【答案】　B 4．衛(wèi)星甲繞質量為M1的行星以r1為半徑做圓周運動，衛(wèi)星乙繞質量為M2的行星以r2為半徑做圓周運動．若不考慮某行星對另一行星的衛(wèi)星的影響，用T1、T2和v1、v2分別表示衛(wèi)星甲、乙的周期和線速度大小，則下列關系正確的是(　　) A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 【解析】　行星與衛(wèi)星間的萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動的向心力，對衛(wèi)星甲：有G＝m1＝m1r1；對衛(wèi)星乙：G＝m2＝m2r2.整理得＝，＝，選項D正確． 【答案】　D 5．如圖1所示是美國的“卡西尼”號探測器經(jīng)過長達7年的“艱苦”旅行，進入繞土星飛行的軌道．若“卡西尼”號探測器在半徑為R的土星上空離土星表面高h的圓形軌道上繞土星飛行，環(huán)繞n 圖1 周飛行時間為t，已知萬有引力常量為G，則下列關于土星質量M和平均密度ρ的表達式正確的是(　　) A．M＝，ρ＝ B．M＝，ρ＝ C．M＝，ρ＝ D．M＝，ρ＝ 【解析】　設“卡西尼”號的質量為m，“卡西尼”號圍繞土星的中心做勻速圓周運動，其向心力由萬有引力提供，G＝m(R＋h)()2，其中T＝， 解得M＝.又土星體積V＝πR3所以ρ＝＝，D正確． 【答案】　D 6．宇航員乘坐的宇宙飛船正在地球赤道平面內的圓周軌道上運行，其離地球表面的高度為同步衛(wèi)星離地球表面高度的十分之一，且運行方向與地球自轉方向一致．下列說法中正確的是(　　) A．飛船運行的加速度a1與同步衛(wèi)星運行的加速度a2的關系為a1＝100a2 B．飛船運行的速度等于同步衛(wèi)星運行速度的倍 C．站在地球赤道上的人觀察到飛船向東運動 D．在飛船上工作的宇航員因不受重力而在艙中懸浮或靜止 【解析】　設地球半徑為R，根據(jù)G＝ma得＝()＝(10－)2<100，所以a1<100a2，A錯；根據(jù)G＝m，B錯；根據(jù)G＝m(R＋h)得飛船運行的周期小于同步衛(wèi)星的周期，而地球自轉的周期與同步衛(wèi)星的周期相同，所以C對；完全失重不是不受重力，D錯． 【答案】　C 7．如圖2所示，設想軌道A為“天宮一號”運行的圓軌道，軌道B為“神舟九號”變軌前的橢圓軌道，如果它們的軌道平面相同，且A、B軌道相交于P、Q兩點，則下列關于“神舟九號”和“天宮一號”的物理量說法正確的 圖2 是(　　) A．一定具有相同的運動周期 B．一定具有相同的機械能 C．在軌道上的P點或Q點時具有相同的速度 D．在軌道上的P點或Q點時一定具有相同的加速度 【解析】　根據(jù)開普勒第三定律，如果“神舟九號”沿橢圓軌道運動的半長軸等于“天宮一號”圓軌道的半徑，則它們的運行周期相等，A錯誤；宇宙飛船的機械能是動能和引力勢能的總和，與飛船的質量有關，故機械能不一定相等，B錯誤；速度是矢量，因此在軌道上的P點或Q點即使速度大小相等，方向也不相同，C錯誤；由牛頓第二定律可知，它們在P點或Q點時的加速度一定相同，D正確． 【答案】　D 8．(xx石家莊模擬)宇宙中兩個相距較近的星球可以看成雙星，它們只在相互間的萬有引力作用下，繞兩球連線上的某一固定點做周期相同的勻速圓周運動．根據(jù)宇宙大爆炸理論，雙星間的距離在不斷緩慢增加，設雙星仍做勻速圓周運動，則下列說法正確的是(　　) A．雙星相互間的萬有引力不變 B．雙星做圓周運動的角速度均增大 C．雙星做圓周運動的動能均不變 D．雙星做圓周運動的半徑均增大 【解析】　由＝m1ω2r1＝m2ω2r2，L＝r1＋r2，可解得：ω＝，r1＝L，r2＝L，萬有引力F＝，由此可見隨著L的增大、F、ω均減小，r1、r2均增大，A、B錯誤，D正確；由v1＝ωr1＝，v2＝，故隨L的增大，v1、 v2均減小，雙星圓周運動的動能也減小，C錯誤． 【答案】　D 9．經(jīng)長期觀測，人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“雙星系統(tǒng)”，“雙星系統(tǒng)”由兩顆相距較近的恒星組成，每個恒星的線速度遠小于兩個星體之間的距離，而且雙星系統(tǒng)一般遠離其他天體．兩顆星球組成的雙星，在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動．現(xiàn)測得兩顆星之間的距離為L，質量之比為m1∶m2＝3∶2，則可知(　　) A．m1、m2做圓周運動的角速度之比為2∶3 B．m1、m2做圓周運動的線速度之比為3∶2 C．m1做圓周運動的半徑為L D．m2做圓周運動的半徑為L 【解析】　雙星系統(tǒng)在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上的O點做周期相同的勻速圓周運動，角速度相同，A錯誤；由G＝m1ω2r1＝m2ω2r2得r1∶r2＝m2∶m1＝2∶3，由v＝ωr得兩星球做圓周運動的線速度之比為v1∶v2＝r1∶r2＝2∶3，B錯誤；m1做圓周運動的半徑為L，m2做圓周運動的半徑為L，C正確，D錯誤． 【答案】　C 10．已知地球同步衛(wèi)星離地面的距離為地球半徑的約6倍，若某行星的平均密度約為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度約是其半徑的2.5倍，則該行星的自轉周期約為(　　) A．6小時　　　　　 B．12小時 C．24小時 D．36小時 【解析】　繞行地球有T地＝2π?、伲@行某行星有T某＝2π?、? 綜合體積與密度，對地球有M地＝ρ地πR?、?，對某行星有M某＝ρ某πR?、? ③式代入①式得T地＝2π，④式代入②式得T某＝2π，兩式相除得T某＝12小時，故選項B正確、選項A、C、D錯誤． 【答案】　B 二、多項選擇題(本題共5小題，每小題8分，共40分．) 11．衛(wèi)星在某一軌道上繞地球做圓周運動，由于受稀薄大氣阻力的影響，衛(wèi)星的繞行高度緩慢降低，對此下列說法正確的是(　　) A．衛(wèi)星運行的動能增大，機械能減小 B．衛(wèi)星運行的動能減小，機械能減小 C．空氣阻力做的功與衛(wèi)星機械能的變化大小相等 D．地球引力做的功與衛(wèi)星機械能的變化大小相等 【解析】　衛(wèi)星圓形軌道半徑r緩慢減小，其動能增大、勢能減小、機械能減小，故選項A正確、選項B錯誤；由高軌道向低軌道變化，有|Wf|＝|ΔE機|，故選項C正確；而|WG|>|ΔE機|，故選項D錯誤． 【答案】　AC 12．(xx泉州質檢)如圖3所示，“嫦娥三號”從環(huán)月圓軌道Ⅰ上的P點實施變軌進入橢圓軌道Ⅱ，再由近月點Q開始進行動力下降，最后于2013年12月14日成功落月．下列說法正確的是(　　) 圖3 A．其軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道Ⅰ運行的周期 B．沿軌道Ⅰ運行至P點時，需制動減速才能進入軌道Ⅱ C．沿軌道Ⅱ運行時，在P點的加速度大于在Q點的加速度 D．沿軌道Ⅱ運動時，由P點到Q點的過程中萬有引力對其做正功 【解析】　由圖中幾何關系可知：圓軌道Ⅰ的半徑R大于橢圓軌道Ⅱ的半長軸r，根據(jù)開普勒第三定律可知：＝，則TⅠ>TⅡ，選項A錯誤；“嫦娥三號”從圓軌道Ⅰ到橢圓軌道Ⅱ需要變軌做向心運動，變軌需要改變速度，而在該點處受到的萬有引力不變，故需要減速，選項B正確；因Q點離月球較近，“嫦娥三號”受到月球的引力較大，根據(jù)牛頓第二定律，可知：其在P點的加速度小于在Q點的加速度，選項C錯誤；沿橢圓軌道Ⅱ運行時，“嫦娥三號”在Q點的速度大于在P點的速度，故從P點到Q點過程中萬有引力做正功，選項D正確． 【答案】　BD 13．宇宙中的有些恒星可組成雙星系統(tǒng)．它們之間的萬有引力比其他恒星對它們的萬有引力大得多，因此在研究雙星的運動時，可以忽略其他星球對它們的作用．已知S1和S2構成一個雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點O做勻速圓周運動．S1的質量是S2質量的k倍(k>1)，下列判斷正確的是(　　) A．S1、S2的角速度之比為1∶k B．S1、S2的線速度之比為1∶k C．S1、S2的加速度之比為1∶k D．S1、S2所受的向心力大小之比為k∶1 【解析】　雙星系統(tǒng)有彼此之間的萬有引力提供各自圓周運動的向心力，二者總保持在一條直線即直徑上，得到二者角速度之比為1∶1，A錯；二者的向心力是相互作用力，因此向心力之比為1∶1，D錯；根據(jù)萬有引力提供向心力有 ＝m1R1ω2＝m2R2ω2＝m1a1＝m2a2，＝＝＝k，即a1∶a2＝1∶k，C對；根據(jù)v＝ωR知＝＝1∶k，B對． 【答案】　BC 14．(xx合肥模擬)“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2在同一軌道上繞地心O沿順時針方向做勻速圓周運動，軌道半徑為r，某時刻它們分別位于軌道上的A、B兩位置，如圖4所示．已知地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R，不計衛(wèi)星間的相互作 圖4 用力．以下判斷中正確的是(　　) A．這兩顆衛(wèi)星的向心加速度大小為a＝g B．這兩顆衛(wèi)星的角速度大小為ω＝R C．衛(wèi)星1由位置A運動至位置B所需的時間為t＝ D．如果使衛(wèi)星1加速，它就一定能追上衛(wèi)星2 【解析】　衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力充當向心力，即：G＝ma，由萬有引力與重力關系，G＝mg，解兩式得：a＝g，A項對；由a＝ω2r，將上式代入得：ω＝，B項錯；衛(wèi)星1由位置A運動到位置B所需時間為衛(wèi)星周期的，由T＝，t＝，C項正確；衛(wèi)星1加速后做離心運動，進入高軌道運動，不能追上衛(wèi)星2，D項錯． 【答案】　AC 15．宇宙飛船繞地球做圓周運動時，由于地球遮擋陽光，會經(jīng)歷“日全食”過程，如圖5所示．已知地球的半徑為R，地球質量為M，引力常量為G，地球自轉周期為T0.太陽光可看作平行光，不考慮地球 圖5 公轉的影響，宇航員在A點測出地球的張角為α，下列說法中正確的是(　　) A．飛船的高度為 B．飛船的線速度為 C．飛船的周期為2π D．飛船每次“日全食”過程的時間為 【解析】　飛船繞行有：v＝　①，T＝2π　②. 應用幾何關系．在△OEA中有sin＝?、?，飛船高度為h＝r－R　④. ③式代入④式，解得h＝R(－1)，故選項A錯誤； 解①③得v＝，故選項B正確；解②③得T＝2π，選項C正確； 每次“日全食”時間t為繞行BAC時間． 由△ODB≌△OEA知γ＝，又有β＝γ， 解得β＝?、? 綜合圓周運動規(guī)律．有：2β＝ωt,2π＝ωT， 解得t＝　⑥，解⑤⑥式得t＝T，故選項D錯誤． 【答案】　BC