2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練4 天體運(yùn)動(dòng).doc
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專題限時(shí)訓(xùn)練4 天體運(yùn)動(dòng) 時(shí)間:45分鐘 一、單項(xiàng)選擇題 1.關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,下列說法符合史實(shí)的是( B ) A.開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 B.開普勒在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 C.開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動(dòng)的原因 D.開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律 解析:在天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了開普勒天體運(yùn)動(dòng)三定律,找出了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,而牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律. 2.對(duì)于環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星來說,它們繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期會(huì)隨著軌道半徑的變化而變化,某同學(xué)根據(jù)測(cè)得的不同衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r與周期T關(guān)系作出如圖所示圖象,則可求得地球質(zhì)量為(已知引力常量為G)( A ) A. B. C. D. 解析:由G=mr()2,得r3=,即==,求得地球的質(zhì)量為M=,因此A項(xiàng)正確. 3.(2018北京卷)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律,在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下,需要驗(yàn)證( B ) A.地球吸引月球的力約為地球吸引蘋果的力的1/602 B.月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的1/602 C.自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的1/6 D.蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的1/60 解析:若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律——萬有引力定律,則應(yīng)滿足G=ma,即加速度a與距離r的平方成反比,由題中數(shù)據(jù)知,選項(xiàng)B正確,其余選項(xiàng)錯(cuò)誤. 4.(2018山東日照市一模)2016年11月24日,我國(guó)成功發(fā)射了天鏈一號(hào)04星.天鏈一號(hào)04星是我國(guó)發(fā)射的第4顆地球同步衛(wèi)星,它與天鏈一號(hào)02星、03星實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)運(yùn)行,為我國(guó)神舟飛船、空間實(shí)驗(yàn)室天宮二號(hào)提供數(shù)據(jù)中繼與測(cè)控服務(wù).如圖,1是天宮二號(hào)繞地球穩(wěn)定運(yùn)行的軌道,2是天鏈一號(hào)繞地球穩(wěn)定運(yùn)行的軌道.下列說法正確的是( B ) A.天鏈一號(hào)04星的最小發(fā)射速度是11.2 km/s B.天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度小于天宮二號(hào)的運(yùn)行速度 C.為了便于測(cè)控,天鏈一號(hào)04星相對(duì)于地面靜止于北京飛控中心的正上方 D.由于技術(shù)進(jìn)步,天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度可能大于天鏈一號(hào)02星的運(yùn)行速度 解析:由于第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大速度,同時(shí)又是最小的發(fā)射速度,可知衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度7.9 km/s.若衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第二宇宙速度11.2 km/s,則衛(wèi)星會(huì)脫離地球束縛.所以衛(wèi)星的發(fā)射速度要介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間,故A錯(cuò)誤;由萬有引力提供向心力得:=可得:v=,可知軌道半徑比較大的天鏈一號(hào)04星的運(yùn)行速度小于天宮二號(hào)的運(yùn)行速度,故B正確;天鏈一號(hào)04星位于赤道正上方,不可能位于北京飛控中心的正上方,故C錯(cuò)誤;根據(jù)題意,天鏈一號(hào)04星與天鏈一號(hào)02星都是地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,軌道半徑相同,所以天鏈一號(hào)04星與天鏈一號(hào)02星具有相同的速度,故D錯(cuò)誤. 5.(2018高三第一次全國(guó)大聯(lián)考Ⅲ卷)據(jù)印度時(shí)報(bào)報(bào)道,目前,印度政府2017年電子預(yù)算文件顯示,火星登陸計(jì)劃暫定于2021~2022年.在不久的將來,人類將登陸火星,建立基地.用運(yùn)載飛船給火星基地進(jìn)行補(bǔ)給,就成了一項(xiàng)非常重要的任務(wù).其中一種設(shè)想的補(bǔ)給方法:補(bǔ)給飛船從地球起飛,到達(dá)月球基地后,卸下部分補(bǔ)給品.再?gòu)脑虑蚱痫w,飛抵火星.在到達(dá)火星近地軌道后,“空投補(bǔ)給品”,補(bǔ)給飛船在不著陸的情況下完成作業(yè),返回地球.下列說法正確的是( C ) A.補(bǔ)給飛船從月球起飛時(shí)的發(fā)射速度要達(dá)到7.9 km/s B.“空投補(bǔ)給品”要給補(bǔ)給品加速 C.補(bǔ)給飛船不在火星上著陸原因是為了節(jié)省能量 D.補(bǔ)給飛船卸下部分補(bǔ)給品后,因?yàn)槭艿降娜f有引力減小,所以要做離心運(yùn)動(dòng) 解析:7.9 km/s是地球的第一宇宙速度,根據(jù)公式==mg,得v=,由于月球表面的加速度小于地球表面的重力加速度,月球的半徑小于地球的半徑,所以補(bǔ)給飛船從月球起飛時(shí)的發(fā)射速度要小于7.9 km/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從高軌道變軌到低軌道,需要減速,所以“空投補(bǔ)給品”時(shí)要給補(bǔ)給品減速,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;補(bǔ)給飛船不在火星上著陸,可以節(jié)省因發(fā)射而耗費(fèi)的能量,選項(xiàng)C正確;由萬有引力提供向心力,且=ma,易知補(bǔ)給飛船卸下部分補(bǔ)給品后,關(guān)系式中僅m發(fā)生變化,可知補(bǔ)給飛船的加速度與其質(zhì)量無關(guān),故仍做圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 6.若在某行星和地球上相對(duì)于各自的水平地面附近相同的高度處、以相同的速率平拋一物體,它們?cè)谒椒较蜻\(yùn)動(dòng)的距離之比為2,已知該行星質(zhì)量約為地球的7倍,地球的半徑為R.由此可知,該行星的半徑約為( C ) A.R B.R C.2R D.R 解析:平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),即x=v0t,在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),即h=gt2,所以x=v0,兩種情況下,拋出的速率相同,高度相同,所以==,根據(jù)公式G=mg可得R2=,故==2,解得R行=2R,故C正確. 二、多項(xiàng)選擇題 7.(2018常州一模)如圖所示,衛(wèi)星1為地球同步衛(wèi)星,衛(wèi)星2是周期為3小時(shí)的極地衛(wèi)星,只考慮地球引力,不考慮其他作用的影響,衛(wèi)星1和衛(wèi)星2均繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),兩軌道平面相互垂直,運(yùn)動(dòng)過程中衛(wèi)星1和衛(wèi)星2有時(shí)處于地球赤道上某一點(diǎn)的正上方.下列說法中正確的是( AC ) A.衛(wèi)星1和衛(wèi)星2的向心加速度之比為116 B.衛(wèi)星1和衛(wèi)星2的速度之比為21 C.衛(wèi)星1和衛(wèi)星2處在地球赤道的某一點(diǎn)正上方的周期為24小時(shí) D.衛(wèi)星1和衛(wèi)星2處在地球赤道的某一點(diǎn)正上方的周期為3小時(shí) 解析:由萬有引力提供向心力有G=m()2r得出r=,衛(wèi)星1和衛(wèi)星2的周期之比為81,則軌道半徑之比為41.由G=ma得出a=G,可知向心加速度之比為116,A項(xiàng)正確;根據(jù)G=m得出v=,可知線速度之比為12,B項(xiàng)錯(cuò)誤;兩衛(wèi)星從赤道處正上方某點(diǎn)開始計(jì)時(shí),衛(wèi)星1轉(zhuǎn)8圈時(shí),衛(wèi)星2剛好轉(zhuǎn)一圈在該點(diǎn)相遇,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 8.我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后,先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行;然后經(jīng)過一系列過程,在離月面4 m高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止);最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī),探測(cè)器自由下落.已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3103 kg,地球質(zhì)量約為月球的81倍,地球半徑約為月球的3.7倍,地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2.則此探測(cè)器( BD ) A.在著陸前的瞬間,速度大小約為8.9 m/s B.懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2103 N C.從離開近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi),機(jī)械能守恒 D.在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度 解析:在星球表面有=mg,所以重力加速度g=,地球表面g==9.8 m/s2,則月球表面g′==≈g,則探測(cè)器重力G=mg′=1 3009.8 N≈2103 N,選項(xiàng)B正確;探測(cè)器做自由落體運(yùn)動(dòng),末速度v=≈ m/s≈3.6 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,僅在月球引力作用下機(jī)械能守恒,而離開近月軌道后還有制動(dòng)懸停,所以機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在近月圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)萬有引力提供向心力,有=,所以v==<,即在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的線速度,選項(xiàng)D正確. 9.據(jù)報(bào)道,目前我國(guó)正在研制“螢火二號(hào)”火星探測(cè)器.探測(cè)器升空后,先在近地軌道上以線速度v環(huán)繞地球飛行,再調(diào)整速度進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道,最后再一次調(diào)整速度以線速度v′在火星表面附近環(huán)繞飛行.若認(rèn)為地球和火星都是質(zhì)量分布均勻的球體,已知火星與地球的半徑之比為12,密度之比為57,設(shè)火星與地球表面重力加速度分別為g′和g,下列結(jié)論正確的是( BC ) A.g′g=41 B.g′g=514 C.v′v= D.v′v= 解析:在天體表面附近,重力與萬有引力近似相等,G=mg,M=ρπR3,解兩式得:g=GπρR,所以g′g=514,A項(xiàng)錯(cuò),B項(xiàng)正確;探測(cè)器在天體表面飛行時(shí),萬有引力充當(dāng)向心力,即:G=m,M=ρπR3,解兩式得:v=2R,所以v′v=,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò). 10.(2018山西四校聯(lián)考)宇宙中有這樣一種三星系統(tǒng),系統(tǒng)由兩個(gè)質(zhì)量為m的小星體和一個(gè)質(zhì)量為M的大星體組成,兩個(gè)小星體圍繞大星體在同一圓形軌道上運(yùn)行,軌道半徑為r.關(guān)于該三星系統(tǒng)的說法正確的是( BC ) A.在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,大星體提供兩小星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 B.在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,大星體應(yīng)在小星體軌道中心,兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè) C.小星體運(yùn)行的周期為T= D.大星體運(yùn)行的周期為T= 解析:在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,對(duì)某一個(gè)環(huán)繞星體而言,受到其他兩個(gè)星體的萬有引力,兩個(gè)萬有引力的合力提供環(huán)繞星體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下,大星體應(yīng)在小星體軌道中心,兩小星體在大星體相對(duì)的兩側(cè),選項(xiàng)B正確;對(duì)某一個(gè)小星體有+=,解得小星體運(yùn)行的周期為T=,選項(xiàng)C正確;大星體相對(duì)靜止,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 三、計(jì)算題 11.(2018河南洛陽統(tǒng)考)宇航員在月球表面完成下面實(shí)驗(yàn):在一固定的豎直光滑圓軌道內(nèi)部最低點(diǎn)使一質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))獲得初速度v0,如圖所示,小球恰好能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng).已知圓軌道半徑為r,月球的半徑為R,引力常量為G.若在月球表面上發(fā)射一顆環(huán)月衛(wèi)星,則所需的最小發(fā)射速度為多大? 解析:設(shè)月球表面重力加速度為g月,月球質(zhì)量為M. 若小球剛好做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則小球在最高點(diǎn)時(shí),有mg月=m 從最低點(diǎn)至最高點(diǎn)過程,由動(dòng)能定理得 -mg月2r=mv2-mv 聯(lián)立可得g月= 在月球表面發(fā)射衛(wèi)星的最小速度為月球的第一宇宙速度,有m′g月=m′ 解得v1==v0. 答案:v0 12.從地球表面向火星發(fā)射火星探測(cè)器,設(shè)地球和火星在同一平面內(nèi)繞太陽做同向圓周運(yùn)動(dòng),火星軌道半徑r火為地球軌道半徑r地的1.50倍,簡(jiǎn)單而又比較節(jié)省能量的發(fā)射過程可分為兩步進(jìn)行: 第一步:在地球表面用火箭對(duì)探測(cè)器進(jìn)行加速,使之獲得足夠動(dòng)能,從而脫離地球引力作用成為一個(gè)沿地球軌道運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(如圖甲所示); 第二步:在適當(dāng)時(shí)刻點(diǎn)燃與探測(cè)器連在一起的火箭發(fā)動(dòng)機(jī),在短時(shí)間內(nèi)對(duì)探測(cè)器沿原方向加速,使其速度數(shù)值增加到適當(dāng)值,從而使得探測(cè)器沿著一個(gè)與地球軌道及火星軌道分別在長(zhǎng)軸兩端相切的半個(gè)橢圓軌道正好射到火星上(如圖乙所示). 當(dāng)探測(cè)器脫離地球并沿地球公轉(zhuǎn)軌道穩(wěn)定運(yùn)行后,在某年3月1日零時(shí)測(cè)得探測(cè)器與火星之間的角距離為60(火星在前,探測(cè)器在后),如圖丙所示.問應(yīng)在何年何月何日點(diǎn)燃探測(cè)器上的火箭發(fā)動(dòng)機(jī),方能使探測(cè)器恰好落在火星表面?(時(shí)間計(jì)算僅需精確到日,已知=1.840,=1.400) 解析:根據(jù)開普勒第三定律,有=, 其中r火=1.50r地,解得T火=T地=671 d 初始相對(duì)角距離Δθ=60.點(diǎn)火前,探測(cè)器與地球在同一公轉(zhuǎn)軌道同向運(yùn)行,周期跟地球的公轉(zhuǎn)周期相同,故相對(duì)火星的角位移為Δθ1=Δω1Δt1 探測(cè)器在適當(dāng)位置點(diǎn)火后,沿橢圓軌道到與火星相遇所需時(shí)間t= 因=,可得t===255 d 在這段時(shí)間t內(nèi),探測(cè)器的絕對(duì)角位移為180,火星的絕對(duì)角位移為θ火=ω火t=255=137 探測(cè)器相對(duì)火星的角位移為Δθ2=180-137=43. 初始相對(duì)角距離Δθ(=60)應(yīng)等于點(diǎn)火前探測(cè)器相對(duì)火星的角位移Δθ1與探測(cè)器沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)相對(duì)火星的角位移Δθ2之和,即Δθ=Δθ1+Δθ2 則Δθ1=60-43=17 而Δθ1=Δω1Δt1 故Δt1===38 d. 已知某年3月1日零時(shí),探測(cè)器與火星之間的角距離為60(火星在前,探測(cè)器在后),點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)刻應(yīng)選在當(dāng)年3月1日后38天,注意到“3月大”(有31號(hào)),即應(yīng)在當(dāng)年4月7日點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī). 答案:當(dāng)年4月7日- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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