高考物理必修知識點鞏固練習 宇宙航行提高

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1、 【鞏固練習】 一、選擇題： 1．下列說法正確的是( ) A．行星的運動和地球上物體的運動遵循不同的規(guī)律 B．物體在轉彎時一定受到力的作用 C．月球繞地球運動時受到地球的引力和向心力的作用 D．物體沿光滑斜面下滑時受到重力、斜面的支持力和下滑力的作用 2．根據觀察，在土星外層有一個環(huán)，為了判斷它是土星的一部分還是小衛(wèi)星群，測出環(huán)中各層的線速度v與該層到土星中心的距離R之間的關系。下列判斷正確的是( ) A．若，則該環(huán)是土星的一部分 B．若，則該環(huán)是土星的衛(wèi)星群 C．若，則該環(huán)是土星的一部分 D．若，則該環(huán)是土星的衛(wèi)星群 3．關于地球同步衛(wèi)星下列

2、說法正確的是( ) A．地球同步衛(wèi)星和地球同步，因此同步衛(wèi)星的高度和線速度大小是一定的 B．地球同步衛(wèi)星的地球的角速度雖被確定，但高度和速度可以選擇，高度增加，速度增大，高度降低，速度減小 C. 地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空，相對地面靜止不動 D．以上均不正確 4．我國繞月探測工程的預先研究和工程實施已取得重要進展。設地球、月球的質量分別為m1、m2，半徑分別為R1、R2，人造地球衛(wèi)星的第一宇宙速度為ｖ，對應的環(huán)繞周期為Ｔ，則環(huán)繞月球表面附近圓軌道飛行的探測器的速度和周期分別為( ) A．， B．， C．， D． ， 5．土衛(wèi)十和土衛(wèi)十一是土星的兩

3、顆衛(wèi)星，都沿近似為圓周的軌道繞土星運動。其參數如表： 衛(wèi)星半徑(m) 衛(wèi)星質量(kg) 軌道半徑(m) 土衛(wèi)十 8.90×104 2.01×1018 1.51×108 土衛(wèi)十一 5.70×104 5.60×1017 1.51×108 兩衛(wèi)星相比土衛(wèi)十( ) A．受土星的萬有引力較大 B．繞土星的圓周運動的周期較大 C．繞土星做圓周運動的向心加速度較大 D．動能較大 6．天文學家發(fā)現了某恒星有一顆行星在圓形軌道上繞其運動，并測出了行星的軌道半徑和運行周期。由此可算出( ) A．行星的質量 B．行星的半徑 C．恒星的質量

4、 D．恒星的半徑 7．假設太陽系中天體的密度不變，天體直徑和天體之間距離都縮小到原來的一半，地球繞太陽公轉近似為勻速圓周運動，則關于下列物理量的變化正確的是( ) A．地球的向心力變?yōu)榭s小前的一半 B．地球的向心力變?yōu)榭s小前的 C．地球繞太陽公轉周期與縮小前的相同 D．地球繞太陽公轉周期變?yōu)榭s小前的一半 8. 甲、乙為兩顆地球衛(wèi)星，其中甲為地球同步衛(wèi)星，乙的運行高度低于甲的運行高度，兩衛(wèi)星軌道均可視為圓軌道．以下判斷正確的是( ) A．甲的周期大于乙的周期 B．乙的速度大于第一宇宙速度 C．甲的加速度小于乙的加速度 D．甲在運行時能經

5、過北極的正上方 9. “嫦娥二號”是我國月球探測第二期工程的先導星．若測得“嫦娥二號”在月球(可視為密度均勻的球體)表面附近圓形軌道運行的周期為T，已知引力常量為G，半徑為R的球體體積公式，則可估算月球的( ) A．密度 B．質量 C．半徑 D．自轉周期 10、（2015 永州三模）如圖所示，兩星球相距為L，質量比為，兩星球半徑遠小于L。從星球A沿A、B連線向星球B以某一初速度發(fā)射一探測器，只考慮星球A、B對探測器的作用，下列說法正確的是（ ） B A A．探測器的速度一直減小 B．探測器在距星球A為處加速度為零 C．若探測器能到達星球B，其

6、速度可能恰好為零 D．若探測器能到達星球B，其速度一定大于發(fā)射時的初速度 11、（2015 肇慶三模）“軌道康復者”是“垃圾”衛(wèi)星的救星，被稱為“太空110”，它可在太空中給“垃圾”衛(wèi)星補充能源，延長衛(wèi)星的使用壽命.假設“軌道康復者”的軌道半經為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一，其運動方向與地球自轉方向一致，軌道平面與地球赤道平面重合，下列說法正確的是( ) A．“軌道康復者”可在高軌道上加速，以實現對低軌道上衛(wèi)星的拯救 B．站在赤道上的人觀察到“軌道康復者”向西運動 C．“軌道康復者”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的5 倍 D．“軌道康復者”的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的25倍

7、 12、（2015 大慶三模）右圖為兩顆人造衛(wèi)星繞地球運動的軌道示意圖，Ⅰ為圓軌道，Ⅱ為橢圓軌道，AB為橢圓的長軸，兩軌道和地心都在同一平面內，C、D為兩軌道交點.己知軌道Ⅱ上的衛(wèi)星運動到C點時速度方向與AB平行，則下列說法正確的是（ ） Ⅰ Ⅱ A D B C A．兩個軌道上的衛(wèi)星運動到C點時的加速度不相同 B．兩個軌道上的衛(wèi)星運動到C點時的向心加速度大小相等 C．若衛(wèi)星在Ⅰ軌道的速率為v1，衛(wèi)星在Ⅱ軌道B點的速率為v2，則v1

8、小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經過時間5t小球落回原處。（取地球表面重力加速度g＝10m/s2，空氣阻力不計） （1）求該星球表面附近的重力加速度； （2）已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星：R地＝1：4，求該星球的質量與地球質量之比M星：M地。 2．土星周圍有許多大小不等的巖石顆粒，它們繞土星的運動可視為圓周運動。其中有兩個巖石顆粒A和B與土星中心距離分別位=8.0×104km和=1.2×105km。忽略所有巖石顆粒間的相互作用。（結果可用根式表示） （1）求巖石顆粒A和B的線速度之比； （2）求巖石顆粒A和B的周期之比； （3）土星探測器上有

9、一物體，在地球上重為10N，推算出他在距土星中心3.2×105km處受到土星的引力為0.38N。已知地球半徑為6.4×103km，請估算土星質量是地球質量的多少倍？ 3.我國發(fā)射的“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿近似于圓形的軌道繞月飛行．為了獲得月球表面全貌的信息，讓衛(wèi)星軌道平面緩慢變化．衛(wèi)星將獲得的信息持續(xù)用微波信號發(fā)回地球．設地球和月球的質量分別為M和m，地球和月球的半徑分別為R和R1，月球繞地球的軌道半徑和衛(wèi)星繞月球的軌道半徑分別為r和r1，月球繞地球轉動的周期為T．假定在衛(wèi)星繞月運行的一個周期內衛(wèi)星軌道平面與地月連心線共面，求在該周期內衛(wèi)星發(fā)射的微波信號因月球遮擋而不能到達地球的時間。(用M、

10、m、R、R1、r、r1和r表示，忽略月球繞地球轉動對遮擋時間的影響)． 【答案與解析】 一、選擇題： 1．B 解析：行星運動和地球上物體的運動都遵循相同的規(guī)律，故A錯誤；物體轉彎一定做圓周運動，做圓周運動必定有外力提供向心力，故B正確；向心力是效果力，受力分析不能分析上，故C錯誤；沒有下滑力之說，故D選項錯誤。 2．AD 解析：若該環(huán)是土星的一部分，則符合與土星同軸轉規(guī)律，即角速度相同周期相同，線速度和半徑成正比。 若該環(huán)是衛(wèi)星群則符合萬有引力提供向心力，可得，即。故答案選AD。 3．AC 解析：關于同步衛(wèi)星高度一定，周期一定，線速度一定，只能在赤道上空，相對地面靜止，故

11、選項AC正確。 4．A 解析：人造衛(wèi)星繞地球運轉時，萬有引力提供向心力，即，同理探測器繞月球運轉時，聯立得；人造衛(wèi)星繞地球運轉時，由，同理探測器繞月球運轉時，聯立得。故A選項正確。 5．AD 解析：萬有引力，由得：向心加速度，周期，動能，其中以M為土星的質量，m為衛(wèi)星的質量，r為衛(wèi)星的軌道半徑，代入數值比較可得AD是正確的。 6．C 解析：根據得，因此可以計算中心天體的質量，即恒星的質量，故C正確。 7．BC 解析：設太陽和地球的密度分別為、，太陽的直徑、地球的直徑、太陽與地球間的距離分別變?yōu)椋? 地球受到太陽的萬有引力： 變化前：， 變化后： 可得 由萬有引力提供向心

12、力有，得，所以。故選項BC正確。 8. AC 解析：本題考查萬有引力與航天中的衛(wèi)星問題，意在考查考生對天體運動規(guī)律、第一宇宙速度的理解和同步衛(wèi)星的認識．對同一個中心天體而言，根據開普勒第三定律可知，衛(wèi)星的軌道半徑越大，周期就越長，A正確．第一宇宙速度是環(huán)繞地球運行的最大線速度，B錯．由可得軌道半徑大的天體加速度小，C正確．同步衛(wèi)星只能在赤道的正上空，不可能過北極的正上方，D錯． 9. A 解析：本題考查萬有引力的應用，意在考查考生應用萬有引力解決宇宙航天問題的能力．“嫦娥二號”在近月表面做勻速圓周運動，已知周期T，有．故無法求出月球半徑R及質量M，但結合球體體積公式可估算出密度，A正確

13、． 10、BD 解析：A、探測器從A向B運動，所受的萬有引力合力先向左再向右，則探測器的速度先減小后增大，故A錯誤； B、當探測器合力為零時，加速度為零，則有：，因為，則：，知探測器距離星球A的距離為：，故B正確； CD、探測器到達星球B的過程中，由于B的質量大于A的質量，從A到B萬有引力的合力做正功，則動能增加，所以探測器到達星球B的速度一定大于發(fā)射時的速度，故C錯誤，D正確； 故選：BD． 11、D 解析：“軌道康復者”要在原軌道上加速，使得萬有引力不足以提供向心力，而做離心運動，會到達更高的軌道，不可能“拯救”更低軌道上的衛(wèi)星，選項A錯誤；角速度，“軌道康復者”角速度大于同

14、步衛(wèi)星角速度，即大于地球自轉角速度，所以站在赤道上的人用儀器觀察到“軌道康復者”向東運動，選項B錯誤；因為“軌道康復者”繞地球做勻速圓周運動時的軌道半徑為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一，由＝m，得： “軌道康復者”的速度是地球同步衛(wèi)星速度的倍．選項C錯誤．萬有引力即衛(wèi)星合力，根據牛頓第二定律有，即，根據“軌道康復者”繞地球做勻速圓周運動時的軌道半徑為地球同步衛(wèi)星軌道半徑的五分之一可得“軌道康復者”的加速度是地球同步衛(wèi)星加速度的25倍，選項D正確。 12、D 解析：A、兩個軌道上的衛(wèi)星運動到C點時，所受的萬有引力相等，根據牛頓第二定律知，加速度相同，故A正確； B、因為兩個軌道上的衛(wèi)星在C

15、點的速度不等，根據知，向心加速度大小不等，故D錯誤； C、B點為橢圓軌道的遠地點，速度比較小，表示做勻速圓周運動的速度，，故C錯誤； D、根據幾何關系知，橢圓的半長軸與圓軌道的半徑相同，根據開普勒第三定律知，兩顆衛(wèi)星的運動周期相等，故D正確。 故選：D 二、解答題： 1．解析：（1）豎直上拋運動的物體落回原處的時間t＝，所以g/＝g＝2m/s2， （2）根據，所以 所以 2．解析：（1）設土星質量為M0，顆粒質量為m，顆粒距土星中心距離為r，線速度為v， 根據牛頓第二定律和萬有引力定律： 解得： 對于A、B兩顆粒分別有： 和 得： （2）設顆粒繞土星做圓周運動的周期為

16、T， 根據得 對于A、B兩顆粒分別有： 和 所以 （3）設地球質量為M，地球半徑為r0，地球上物體的重力可視為萬有引力，探測器上物體質量為m0，在地球表面重力為G0，距土星中心r0/=km處的引力為G0/，根據萬有引力定律： ， 所以 (倍) 3. 解析：如圖所示，O和O′分別表示地球和月球的中心．在衛(wèi)星軌道平面上，A是地月連心線OO′與地月球面的公切線ACD的交點，D、C和B分別是該公切線與地球表面、月球表面和探月衛(wèi)星圓軌道的交點．根據對稱性，過A點在另一側作地月球面的公切線，交探月衛(wèi)星軌道于E點．探月衛(wèi)星在BE上運動時發(fā)出的信號被遮擋． 設探月衛(wèi)星的質量為m0，萬有引力常量為G， 根據萬有引力定律有， ① ， ② 式中，T1是探月衛(wèi)星繞月球轉動的周期．由①②式得： ， ③ 設探月衛(wèi)星的微波信號被遮擋的時間為t，則由于探月衛(wèi)星繞月球做勻速圓周運動， 應有，④ 式中，α＝∠CO′A，β＝∠CO′B．由幾何關系得： r cosα＝R-R1， ⑤ r1 cosβ＝R1，⑥ 由③④⑤⑥式得： ．