（新課標(biāo)）2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第四章 第六講 天體運(yùn)動中的四大難點練習(xí)（含解析）

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1、天體運(yùn)動中的四大難點 [A組·基礎(chǔ)題] 1．中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號乙”運(yùn)載火箭，將法國制造的“亞太7號”通信衛(wèi)星成功送入近地點209 km、遠(yuǎn)地點50 419 km的預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道，衛(wèi)星在此軌道上運(yùn)行一段時間后再經(jīng)變軌成為一顆地球同步衛(wèi)星，同步衛(wèi)星軌道離地高度為35 786 km，下列說法正確的是( B ) A．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動的周期大于在同步軌道上運(yùn)行的周期 B．衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)動時，經(jīng)過近地點時的速率大于經(jīng)過遠(yuǎn)地點的速率 C．衛(wèi)星在同步軌道運(yùn)動時，衛(wèi)星內(nèi)的物體處于超重狀態(tài) D．衛(wèi)星在同步軌道運(yùn)動時的向心加速度小于靜止于赤道上物體的向心加速度 2．有a、b、c、d四

2、顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在赤道表面上隨地球一起轉(zhuǎn)動，b是近地軌道衛(wèi)星，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，它們均做勻速圓周運(yùn)動，各衛(wèi)星排列位置如圖所示，則( B ) A．a(chǎn)的向心加速度等于重力加速度g B．在相同時間內(nèi)b轉(zhuǎn)過的弧長最長 C．c在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是 D．d的運(yùn)動周期有可能是20小時 3．極地衛(wèi)星的運(yùn)行軌道平面通過地球的南北兩極(軌道可視為圓軌道)．如圖所示，若某極地衛(wèi)星從北緯30°A點的正上方按圖示方向第一次運(yùn)行至南緯60°B點(圖中未畫出)的正上方，所用時間為6 h．則下列說法正確的是( B ) A．該衛(wèi)星的加速度為9.8 m/s2 B．該衛(wèi)星的軌道高

3、度約為36 000 km C．該衛(wèi)星的軌道與A、B兩點共面 D．該衛(wèi)星每隔12 h經(jīng)過A點的正上方一次 4. 如圖所示，發(fā)射遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈，彈頭脫離運(yùn)載火箭后，在地球引力作用下，沿橢圓軌道飛行，擊中地面目標(biāo)B.C為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點，距地面高度為h.已知地球半徑為R，地球質(zhì)量為M，引力常量為G.關(guān)于彈頭在C點處的速度v和加速度a，下列結(jié)論正確的是( B ) A．v＝ ，a＝ B．v＜ ，a＝ C．v＝ ，a＞ D．v＜ ，a＜ 5．(2018·河南七校摸底)2018年7月27日將發(fā)生火星沖日能量，那時火星、地球和太陽幾乎排列成一線，地球位于太陽與火星之間，已知地球和火星繞太陽

4、公轉(zhuǎn)的方向相同，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑約為地球的1.5倍，若將火星和地球的公轉(zhuǎn)軌跡近似看成圓， ?。?.45，則相鄰兩次火星沖日的時間間隔約為( C ) A．0.8年　　 B．1.6年　　 C．2.2年　　 D．3.2年 解析：根據(jù)開普勒定律：＝則有：＝＝＝，已知地球的公轉(zhuǎn)周期為1年，則火星的公轉(zhuǎn)周期為年，相鄰兩次火星沖日的時間間隔設(shè)為t，則：(ω地－ω火)·t＝2π，化簡得：－＝1，即：－＝1，求得t≈2.2年．本題選C. 6．(2018·安徽江南十校檢測)“天琴計劃”是中山大學(xué)發(fā)起的探測研究引力波的科研計劃．據(jù)介紹，“天琴計劃”實驗本身將由三顆全同衛(wèi)星(SC1，SC2，SC3)組成一個等

5、邊三角形陣列，衛(wèi)星本身作高精度無拖曳控制以抑制太陽風(fēng)、太陽光壓等外部干擾，衛(wèi)星之間以激光精確測量由引力波造成的距離變化．如圖所示是天琴計劃示意圖．設(shè)同步衛(wèi)星的運(yùn)行軌道半徑為R，三個全同衛(wèi)星組成等邊三角形的邊長約為4.4R.對于這三顆地球衛(wèi)星的認(rèn)識，正確的是( C ) A．全同衛(wèi)星平面一定與地球赤道平面重合 B．全同衛(wèi)星軌道半徑小于同步衛(wèi)星軌道半徑 C．全同衛(wèi)星周期約4天 D．全同衛(wèi)星周期約9天 解析：由題意知，全同衛(wèi)星處在一等邊三角形的三個頂點上，三角形邊長為4.4R，根據(jù)幾何關(guān)系可求，衛(wèi)星的軌道半徑為r＝，可知全同衛(wèi)星軌道半徑大于同步衛(wèi)星軌道半徑，該衛(wèi)星不是同步衛(wèi)星，軌道不需在

6、赤道正上方，故A、B錯誤；由開普勒定律＝可知T＝·T同，又同步衛(wèi)星的周期為1天，可求該衛(wèi)星的周約為4天，所以C正確． 7．(多選)“行星沖日”是指當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽之間且三者排成一條直線的天文現(xiàn)象.2016年5月22日發(fā)生了火星沖日的現(xiàn)象．已知火星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，軌跡都可近似為圓，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑為地球的1.5倍，以下說法正確的是( AD ) A．火星的公轉(zhuǎn)周期比地球的大 B．火星的運(yùn)行速度比地球的大 C．每年都會出現(xiàn)火星沖日現(xiàn)象 D．2017年一定不會出現(xiàn)火星沖日現(xiàn)象 8. (多選)如圖為哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系中被科學(xué)家稱為“羅盤座T星”系統(tǒng)的照片，該系

7、統(tǒng)是由一顆白矮星和它的類日伴星組成的雙星系統(tǒng)，圖片下面的亮點為白矮星，上面的部分為類日伴星(中央的最亮的為類似太陽的天體)．由于白矮星不停地吸收由類日伴星拋出的物質(zhì)致使其質(zhì)量不斷增加，科學(xué)家預(yù)計這顆白矮星在不到1 000萬年的時間內(nèi)會完全“爆炸”，從而變成一顆超新星．現(xiàn)假設(shè)類日伴星所釋放的物質(zhì)被白矮星全部吸收，并且兩星之間的距離在一段時間內(nèi)不變，兩星球的總質(zhì)量不變，不考慮其他星球?qū)υ摗傲_盤座T星”系統(tǒng)的作用，則下列說法正確的是( BD ) A．兩星之間的萬有引力不變 B．兩星的運(yùn)動周期不變 C．類日伴星的軌道半徑減小 D．白矮星的線速度變小 [B組·能力題] 9．(多選)(20

8、19·廣州惠州調(diào)研)2018年7月27日出現(xiàn)了“火星沖日”的天文奇觀，火星離地球最近最亮．當(dāng)?shù)厍蛭挥谔柡突鹦侵g且三者幾乎排成一條直線時，天文學(xué)稱之為“火星沖日”．火星與地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽近似做勻速圓周運(yùn)動．不考慮火星與地球的自轉(zhuǎn)，且假設(shè)火星和地球的軌道平面在同一個平面上，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表．則根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可知( BC ) 質(zhì)量 半徑 與太陽間距離 地球 m R r 火星 約0.1m 約0.5R 約1.5r A.在火星表面附近發(fā)射飛行器的速度至少為7.9 km/s B．理論上計算可知下一次“火星沖日”的時間大約在2020年9月份 C．火星表面的

9、重力加速度與地球表面的重力加速度之比約為2∶5 D．火星運(yùn)行的加速度比地球運(yùn)行的加速度大 解析：根據(jù)＝，解得v＝，則＝＝＝，則v火

10、行的加速度比地球運(yùn)行的加速度小，選項D錯誤． 10．(多選)(2019·江蘇天一中學(xué)調(diào)研)“伽利略”衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)由30顆軌道衛(wèi)星組成，分布在3個軌道面上，每個軌道部署9顆工作衛(wèi)星和1顆在軌備份衛(wèi)星，當(dāng)某顆工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時可及時頂替工作．若某顆替補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，則以下說法中正確的是( AD ) A．替補(bǔ)衛(wèi)星的線速度大于工作衛(wèi)星的線速度 B．替補(bǔ)衛(wèi)星的周期大于工作衛(wèi)星的周期 C．工作衛(wèi)星沿其軌道切線方向向后噴出氣體，可能追上前面的工作衛(wèi)星 D．替補(bǔ)衛(wèi)星沿其軌道切線方向向后噴出氣體，可能到達(dá)工作衛(wèi)星的軌道 解析：根據(jù)萬有引力提供向心力＝m，得：v＝，知替補(bǔ)衛(wèi)星處在

11、略低于工作衛(wèi)星的軌道上，所以替補(bǔ)衛(wèi)星的線速度大于工作衛(wèi)星的線速度，A正確；根據(jù)＝m·r得周期T＝2π.可知替補(bǔ)衛(wèi)星處在略低于工作衛(wèi)星的軌道上，所以替補(bǔ)衛(wèi)星的周期小于工作衛(wèi)星的周期，B錯誤；工作衛(wèi)星沿其軌道切線方向向后噴出氣體，速度增加，將做離心運(yùn)動，偏離原軌道，到達(dá)高軌道，C錯誤；替補(bǔ)衛(wèi)星沿其軌道切線方向向后多次噴出氣體，速度增加，將做離心運(yùn)動，到達(dá)高軌道，可能到達(dá)工作衛(wèi)星的軌道，D正確． 11．(多選) (2019·山西榆社中學(xué)聯(lián)考)在1802年，科學(xué)家威廉·赫歇爾首次提出了“雙星”這個名詞．現(xiàn)有由兩顆中子星A、B組成的雙星系統(tǒng)，可抽象為如圖所示繞O點做勻速圓周運(yùn)動的模型，已知A的軌道半徑

12、小于B的軌道半徑，若A、B的總質(zhì)量為M，A、B間的距離為L，其運(yùn)動周期為T，則( BC ) A．中子星B的線速度一定小于中子星A的線速度 B．中子星B的質(zhì)量一定小于中子星A的質(zhì)量 C．L一定，M越大，T越小 D．M一定，L越大，T越小 解析：因雙星的角速度相等，故軌道半徑小的線速度小，選項A錯誤；由于每顆星的向心力都是由雙星間相互作用的萬有引力提供的，因此大小必然相等，由F＝mω2r可得各自的軌道半徑與其質(zhì)量成反比，即r∝，所以軌道半徑小的質(zhì)量大，選項B正確；對質(zhì)量為m1的星球，有G＝m12r1，對質(zhì)量為m2的星球有G＝m22r2，又因為，r1＋r2＝L，m1＋m2＝M，解得：T

13、＝2π，由此式可知，L一定，M越大，T越小，選項C正確；M一定，L越大，T越大，選項D錯誤． 12．(多選)(2019·山東臨沂十九中調(diào)研)如圖所示，發(fā)射升空的衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移橢圓軌道Ⅰ上A點處經(jīng)變軌后進(jìn)入運(yùn)行圓軌道Ⅱ.A、B分別為軌道Ⅰ的遠(yuǎn)地點和近地點．則衛(wèi)星在軌道Ⅰ上( AD ) A．經(jīng)過A點的速度小于經(jīng)過B點的速度 B．經(jīng)過A點的動能大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的動能 C．運(yùn)動的周期大于在軌道Ⅱ上運(yùn)動的周期 D．經(jīng)過A點的加速度等于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的加速度 解析：由B運(yùn)動到A引力做負(fù)功，動能減小的，所以經(jīng)過A點的速度小于經(jīng)過B點的速度，A正確；同在A點，只有加速它的軌道半徑才會變大

14、，所以軌道Ⅰ上經(jīng)過A點的動能小于在軌道Ⅱ上經(jīng)過A點的動能，B錯誤；軌道Ⅰ 的半長軸小于軌道Ⅱ的半徑，根據(jù)開普勒第三定律，在軌道Ⅰ上運(yùn)動的周期小于在軌道Ⅱ上運(yùn)動的周期，C錯誤；根據(jù)＝ma，在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度等于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度，D正確． 13．萬有引力定律揭示了天體運(yùn)動規(guī)律與地上物體運(yùn)動規(guī)律具有內(nèi)在的一致性． (1)用彈簧測力計稱量一個相對于地球靜止的小物體的重量，隨稱量位置的變化可能會有不同的結(jié)果．已知地球質(zhì)量為M，自轉(zhuǎn)周期為T，引力常量為G.將地球視為半徑為R、質(zhì)量均勻分布的球體，不考慮空氣的影響．設(shè)在地球北極地面稱量時，彈簧測力計的讀數(shù)是F0. a．若在北極上空高出地

15、面h處稱量，彈簧測力計讀數(shù)為F1，求比值的表達(dá)式，并就h＝1.0%R的情形算出具體數(shù)值(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)； b．若在赤道地面稱量，彈簧測力計讀數(shù)為F2，求比值的表達(dá)式． (2)設(shè)想地球繞太陽公轉(zhuǎn)的圓周軌道半徑r、太陽的半徑RS和地球的半徑R三者均減小為現(xiàn)在的1.0%，而太陽和地球的密度均勻且不變．僅考慮太陽和地球之間的相互作用，以現(xiàn)實地球的1年為標(biāo)準(zhǔn)，計算“設(shè)想地球”的一年將變?yōu)槎嚅L？ 解析：(1)在地球北極點不考慮地球自轉(zhuǎn)，則彈簧測力計所稱得的重力即為其萬有引力，于是 F0＝，F(xiàn)1＝G. 可以得出：＝()2＝1.02. 在赤道處：F2＝G－mR， 可得：＝1－. (2)根據(jù)萬有引力定律有＝m()2r，得T＝. 又因為M＝ρV＝ρ·πR，解得T＝. 從上式可知地球的公轉(zhuǎn)周期不變． 答案：(1)()2　1.02　1－　(2)一年 7