《2020版高考物理教科版大一轮复习训练：第四章 能力课 天体运动中常考易错的“两个命题点” Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理教科版大一轮复习训练：第四章 能力课 天体运动中常考易错的“两个命题点” Word版含解析.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、能力课 天体运动中常考易错的“两个命题点”能力课 天体运动中常考易错的“两个命题点” 选择题(18 题为单项选择题，912 题为多项选择题) 1.如图 1 所示，a 是地球赤道上的一点，t0 时刻在 a 的正上空有 b、c、d 三颗 轨道均位于赤道平面的地球卫星， 这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均 与地球自转方向(顺时针方向)相同，其中 c 是地球同步卫星。设卫星 b 绕地球运 行的周期为 T，则在 t T 时刻这些卫星相对 a 的位置最接近实际的是( ) 1 4 图 1 解析 a 是地球赤道上的一点，c 是地球同步卫星，则 c 始终在 a 的正上方 ； 由 G mr，得 T，故 r
2、越大，T 越大，则 b 比 d 超前。 Mm r2 42 T2 42r3 GM 答案 C 2某卫星在半径为 r 的轨道 1 上做圆周运动，动能为 Ek，变轨到轨道 2 上后， 动能比在轨道1上减小了E， 在轨道2上也做圆周运动， 则轨道2的半径为( ) A.r B.rC.r D.r Ek EkE Ek E E EkE EkE E 解析 卫星在轨道 1 上时，Gm，因此 Ek，同样，在轨道 2 Mm r2 v2 r 2Ek r GMm 2r 上，EkE，因此 r2r，A 项正确。 GMm 2r2 Ek EkE 答案 A 3中国航天局秘书长田玉龙 2015 年 3 月 6 日证实，将在 2015
3、年年底发射高分 四号卫星， 这是中国首颗地球同步轨道高时间分辨率对地观测卫星。 如图 2 所示， A是静止在赤道上随地球自转的物体 ； B、 C是同在赤道平面内的两颗人造卫星， B 位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上，C 是地球同步卫星。下列关系正确的 是( ) 图 2 A物体 A 随地球自转的角速度大于卫星 B 的角速度 B卫星 B 的线速度大于卫星 C 的线速度 C物体 A 随地球自转的加速度大于卫星 C 的加速度 D物体 A 随地球自转的周期大于卫星 C 的周期 解析 由于 A 是静止在赤道上随地球自转的物体， C 是地球同步轨道卫星， 所以 两者角速度大小相等，周期相同，即 TATC
4、，AC，由 T2得 TCTB， r3 GM 根据 T，可得 CB，所以 AB，选项 A、D 错误 ； 由 a2r 得 aAaC， 2 选项C错误 ； 根据v， 可知卫星B的线速度大于卫星C的线速度， 即vBvC， GM r 选项 B 正确。 答案 B 4(2016贵州贵阳监测)“天宫二号”目标飞行器与“神舟十一号”飞船自动交 会对接前的示意图如图 3 所示， 圆形轨道为 “天宫二号” 运行轨道， 圆形轨道 为 “神舟十一号” 运行轨道。 此后 “神舟十一号” 要进行多次变轨， 才能实现与 “天 宫二号”的交会对接，则( ) 图 3 A“天宫二号”的运行速率大于“神舟十一号”在轨道上的运行速率
5、B“神舟十一号”变轨后比变轨前高度增加，机械能减少 C“神舟十一号”可以通过减速而使轨道半径变大 D“天宫二号”和“神舟十一号”对接瞬间的向心加速度大小相等 解析 做圆周运动的天体，线速度大小 v，因此轨道半径较大的“天宫二 GM r 号”速率较小，A 项错误；“神舟十一号”由低轨道到高轨道运动需要消耗火箭 燃料加速，由功能关系可知在高轨道上飞船机械能更大，B 项错误；飞船在圆周 轨道上减速时， 万有引力大于所需要的向心力， 飞船做近心运动， 轨道半径减小， C 项错误；在对接瞬间，“神舟十一号”与“天宫二号”所受的万有引力提供向 心力，向心加速度大小相等，D 项正确。 答案 D 5 (201
6、6木渎中学模拟)如图 4 所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图， 嫦娥三号沿椭圆轨道运动到近月点 P 处变轨进入圆轨道，嫦娥三号在圆轨 道做圆周运动的轨道半径为 r，周期为 T，已知引力常量为 G，下列说法中正 确的是( ) 图 4 A由题中(含图中)信息可求得月球的质量 B由题中(含图中)信息可求得月球第一宇宙速度 C嫦娥三号在 P 处变轨时必须点火加速 D 嫦娥三号沿椭圆轨道运动到 P 处时的加速度大于沿圆轨道运动到 P 处时 的加速度 解析 由万有引力提供向心力得 Gmr，得：M，即根据轨道半径 Mm r2 42 T2 42r3 GT2 为 r，周期为 T，万有引力常量为 G，可以
7、计算出月球的质量，故 A 项正确；万 有引力提供向心力 Gm，得：v，由于不知道月球半径，所以不能 Mm r2 v2 r GM r 计算月球第一宇宙速度，故 B 项错误；椭圆轨道和圆轨道是不同的轨道，航天 飞机不可能自主改变轨道，只有在减速后，做近心运动，才能进入圆轨道，故 C 项错误；嫦娥三号沿椭圆轨道运动到 P 处时和沿圆轨道运动到 P 处时，所 受万有引力大小相等，所以加速度大小也相等，故 D 项错误。 答案 A 6(2016甘肃武威月考)嫦娥三号的飞行轨道示意图如图 5 所示。假设嫦娥三号 在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则( ) 图 5 A若已知嫦娥三号环月段
8、圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球 的密度 B嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其 加速 C嫦娥三号在环月段椭圆轨道上 P 点的速度大于 Q 点的速度 D嫦娥三号在动力下降段，其引力势能减小 解析 利用环月圆轨道半径、运动周期和引力常量，可以计算出月球的质量，月 球半径未知，不能计算出月球的密度，A 错误；由环月圆轨道进入椭圆轨道时， 在 P 点让发动机点火使其减速，B 错误；嫦娥三号在椭圆轨道上 P 点速度小于 在 Q 点速度，C 错误；嫦娥三号在动力下降段，高度减小，引力势能减小，D 正确。 答案 D 7“高分一号”卫星是一种高分辨率对地观测卫星，
9、突破了空间分辨率、多光 谱与大覆盖面积相结合的关键技术。如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫 星在空中某一面内运动的示意图。 “北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高 分一号”均可认为绕地心 O 做匀速圆周运动。卫星“G1”和“G3”的轨道半径为 r， 某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的 A、B 两位置，“高分一号”在 C 位置。 若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，不计卫星 间的相互作用力。则下列说法正确的是( ) 图 6 A卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等且为g R r B如果调动“高分一号”卫星快速到达 B 位置的下方，必须对其加速 C卫星“
10、G1”由位置 A 运动到位置 B 所需的时间为 r 3R r g D若“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大 解析 对地球表面上的物体有mggR2GM， 对于卫星 “G1”“G3”有 GMm R2 GMm r2 maag， A 错 ； 若对 “高分一号” 加速， 则卫星将到更高的轨道上运行， GM r2 R2 r2 脱离原轨道，此法不可取，B 错 ； 对于卫星“G1”，有m()2rT GMm r2 2 T 42r3 GM ，卫星“G1”由 A 到 B 用时 t T，C 对；“高分一号”卫星 42r3 gR2 2r R r g 1 6 r 3R r g 由于气体的阻力，
11、高度会降低，速度会增大，机械能要减小，D 错。 答案 C 8设地球的自转角速度为 0，地球半径为 R，地球表面重力加速度为 g，某人 造卫星在赤道上空做匀速圆周运动，轨道半径为 r，且 r5R，飞行方向与地球 的自转方向相同，在某时刻，该人造卫星通过赤道上某建筑物的正上方，则到它 下一次通过该建筑物正上方所需要的时间为(地球同步卫星轨道半径约为 6R)( ) A2 B. ( gR2 r3 0) 2 gR2 r3 0 C2 D. r3 gR2 2 gR2 r3 0 解析 因为同步卫星的轨道半径大约为地球半径的 6 倍，根据卫星的特点知，越 向外的卫星运行角速度越小，而同步卫星与地球自转的角速度相
12、同，因此人造卫 星运行的角速度比地球上建筑物的运行角速度快，因此再次出现在建筑物上方 时， 说明卫星已经比建筑物多走了一圈， 故 卫地2， 卫1t，地0t， 由于卫星做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力m r，在地球表面， GMm r2 2 1 物体受到的万有引力等于重力mg，联立得 t，D 项正确。 GMm R2 2 gR2 r3 0 答案 D 9(2017西安八校联考)据报道，北斗卫星导航系统利用其定位、导航、短报文 通信功能加入到马航 MH370 失联客机搜救工作，为指挥中心调度部署人力、物 力提供决策依据，保证了搜救船只准确抵达相关海域。帮助搜救船只规划搜救航 线，避免搜救出现遗漏海
13、域，目前北斗卫星导航定位系统由高度均约为 36 000 km 的 5 颗静止轨道卫星和 5 颗倾斜地球同步轨道卫星以及高度约为 21 500 km 的 4 颗中轨道卫星组网运行，则下列说法正确的是( ) A中轨道卫星的周期比同步卫星周期大 B所有卫星均位于以地心为中心的圆形轨道上 C同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于地球的第一宇宙速度 D赤道上随地球自转的物体向心加速度比同步卫星向心加速度大 解析 由开普勒第三定律可知，轨道半径较小的中轨道卫星周期较同步卫星小， A 项错；由题意知，北斗导航系统的卫星轨道高度一定，因此卫星均位于以地心 为中心的圆形轨道上，B 项正确；第一宇宙速度是卫星绕地球做
14、圆周运动的最大 运行速度，C 项正确；赤道上物体与同步卫星的角速度相同，由 a2r 可知， 同步卫星的向心加速度较大，D 项错。 答案 BC 10如图 7 所示，一颗地球同步卫星先沿椭圆轨道 1 飞行，后在远地点 P 处点 火加速，由椭圆轨道 1 变轨到地球同步圆轨道 2。下列说法正确的是( ) 图 7 A卫星在轨道 2 运行时的速度大于 7.9 km/s B卫星沿轨道 2 运动的过程中，卫星中的仪器处于失重状态 C卫星沿轨道 2 运动的过程中，有可能经过北京的正上空 D卫星经过轨道 1 上的 P 点和轨道 2 上的 P 点的加速度大小相等 解析 同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，
15、同步卫星运行的线速度 一定小于第一宇宙速度，故 A 错误；卫星绕地球做匀速圆周运动时所受万有引 力提供向心力，处于完全失重状态，故 B 正确；地球同步卫星只能在赤道的正 上空，故 C 错误 ； 根据ma，得 a，卫星在轨道 1 上的 P 点和轨道 2 GMm r2 GM r2 上的 P 点的轨道半径相等，故加速度相等，D 正确。 答案 BD 11目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可 近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到 地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是( ) A卫星的动能逐渐减小 B由于地球引力做正功，引力势能一定
16、减小 C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 解析 卫星半径减小时，分析各力做功情况可判断卫星能量的变化。卫星运转过 程中，地球的引力提供向心力，Gm，受稀薄气体阻力的作用时，轨道半 Mm r2 v2 r 径逐渐变小，地球的引力对卫星做正功，势能逐渐减小，动能逐渐变大，由于气 体阻力做负功，卫星的机械能减小，选项 B、D 正确。 答案 BD 12(2016江西上饶一模)在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上 升式攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨道平面相同而高度较低的追赶 轨道，然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫星
17、”摧毁。图 8 为追赶过 程轨道示意图。下列叙述正确的是( ) 图 8 A图中 A 是“目标卫星” ，B 是“拦截器” B“拦截器”和“目标卫星”的绕行方向为图中的顺时针方向 C“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大 D“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小 解析 拦截卫星的高度要比目标卫星的高度低，所以 A 是“拦截器” ，B 是“目 标卫星” ，A 错误；由于“拦截器”轨道低，速度大，应落后于“目标卫星” ，绕 行方向应为图中的顺时针方向，B 正确；“拦截器”在上升过程中要克服重力做 功， 所以重力势能增大， C 正确 ； 根据公式 a可知 “拦截器” 的加速度比 “目 GM r2 标
18、卫星”的加速度大，D 错误。 答案 BC 二、非选择题 13(2017四川雅安阶段考试)已知地球的半径为 R，地球卫星 A 的圆轨道半径 为 2R，卫星 B 的圆轨道半径为R，两卫星均在地球赤道的正上方运行，两卫2 星运行方向与地球自转方向相同。已知地球表面的重力加速度大小为 g，求： (1)两卫星做圆周运动的周期 TA和 TB； (2)卫星 A 和 B 连续地不能直接通讯的最长时间间隔。(信号传输时间可忽略) 解析 (1)设卫星 B 绕地心转动的周期为 TB，卫星 A 绕地心转动的周期为 TA，根 据万有引力定律和圆周运动的规律有 G2m()2R Mm （2R）2 2 TA Gm()2R Mm 2R2 2 2 TB m0gGMm 0 R2 解得：TA4 2R g TB2 2 2R g (2)将卫星间的通讯信号视为沿直线传播，由于地球遮挡，使卫星 A、B 不能直接 通讯，如图所示。设遮挡时间为 t，则有它们转过的角度之差为 150时就不能通 讯，即tt 2 TB 2 TA 5 6 可得 t 10 4 2 3（2 2 2 2） R g 答案 (1)4 2 (2) 2R g 2 2R g 10 4 2 3（2 2 2 2） R g