2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星練習(xí) 魯科版.doc

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第5講 天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星 [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；英國人亞當(dāng)斯和法國人勒維耶根據(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)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)量分別為M、m，間距為L，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＝5.971024 kg，地球的半徑R＝6 378公里，引力常量G＝6.6710－11Nm2/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≈5.54103 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 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：ABD 8.(2018鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(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日美國科學(xué)家宣布人類首次直接探測(cè)到引力波.1974年美國物理學(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)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r1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＝52π，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)