《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練14 天體運(yùn)動(dòng)中??家族e(cuò)的“三個(gè)難點(diǎn)” 新人教版.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 分層規(guī)范快練14 天體運(yùn)動(dòng)中常考易錯(cuò)的“三個(gè)難點(diǎn)” 新人教版.doc(7頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
分層規(guī)范快練(十四) 天體運(yùn)動(dòng)中??家族e(cuò)的“三個(gè)難點(diǎn)”
[雙基過(guò)關(guān)練]
1.[2016北京卷,18]
如圖所示,一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行,在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng).下列說(shuō)法正確的是( )
A.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同
B.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同
C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度
D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量
解析:衛(wèi)星在軌道1上運(yùn)行到P點(diǎn),經(jīng)加速后才能在軌道2上運(yùn)行,故A錯(cuò)誤.由G=ma得:a=,由此式可知B正確、C錯(cuò).衛(wèi)星在軌道2上的任何位置具有動(dòng)量大小相等,但方向不同,故D錯(cuò).
答案:B
2.(多選)如圖所示,同步衛(wèi)星與地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,向心加速度為a1;地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,第一宇宙速度為v2,地球半徑為R,則下列比值正確的是( )
A.= B.=2
C.= D.=
解析:對(duì)于衛(wèi)星,其共同特點(diǎn)是由萬(wàn)有引力提供向心力,有G=m,故=.對(duì)于同步衛(wèi)星和地球赤道上的物體,其共同特點(diǎn)是角速度相等,有a=ω2r,故=.
答案:AD
3.2016年10月17日,“神舟十一號(hào)”載人飛船發(fā)射升空,運(yùn)送兩名宇航員前往在2016年9月15日發(fā)射的“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,宇航員計(jì)劃在“天宮二號(hào)”駐留30天進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn).“神舟十一號(hào)”與“天宮二號(hào)”的對(duì)接變軌過(guò)程如圖所示,AC是橢圓軌道Ⅱ的長(zhǎng)軸.“神舟十一號(hào)”從圓軌道Ⅰ先變軌到橢圓軌道Ⅱ,再變軌到圓軌道Ⅲ,與在圓軌道Ⅲ運(yùn)行的“天宮二號(hào)”實(shí)施對(duì)接.下列描述正確的是( )
A.“神舟十一號(hào)”在變軌過(guò)程中機(jī)械能不變
B.可讓“神舟十一號(hào)”先進(jìn)入圓軌道Ⅲ,然后加速追趕“天宮二號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接
C.“神舟十一號(hào)”從A到C的平均速率比“天宮二號(hào)”從B到C的平均速率大
D.“神舟十一號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期與“天宮二號(hào)”運(yùn)行周期相等
解析:“神舟十一號(hào)”飛船變軌過(guò)程中軌道升高,機(jī)械能增加,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;若飛船在進(jìn)入圓軌道Ⅲ后再加速,則將進(jìn)入更高的軌道飛行,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;飛船軌道越低,速率越大,軌道Ⅱ比軌道Ⅲ的平均高度低,因此平均速率要大,選項(xiàng)C正確;由開普勒第三定律可知,橢圓軌道Ⅱ上的運(yùn)行周期比圓軌道Ⅲ上的運(yùn)行周期要小,D項(xiàng)錯(cuò)誤.
答案:C
4.(多選)
宇宙中,兩顆靠得比較近的恒星,只受到彼此之間的萬(wàn)有引力作用互相繞轉(zhuǎn),稱之為雙星系統(tǒng).在浩瀚的銀河系中,多數(shù)恒星都是雙星系統(tǒng).設(shè)某雙星系統(tǒng)A、B繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示.若AO>OB,則( )
A.星球A的質(zhì)量一定大于B的質(zhì)量
B.星球A的線速度一定大于B的線速度
C.雙星間距離一定,雙星的質(zhì)量越大,其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大
D.雙星的質(zhì)量一定,雙星之間的距離越大,其轉(zhuǎn)動(dòng)周期越大
解析:設(shè)雙星質(zhì)量分別為mA、mB,軌道半徑為RA、RB,兩者間距為L(zhǎng),周期為T,角速度為ω,由萬(wàn)有引力定律可知:=mAω2RA?、?,=mBω2RB?、?,RA+RB=L?、郏散佗谑娇傻茫?,而AO>OB,故mA
RB,則vA>vB,B正確.聯(lián)立①②③得G(mA+mB)=ω2L3,又因?yàn)門=,可知D正確,C錯(cuò)誤.
答案:BD
5.[2016全國(guó)卷Ⅰ,17]利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星,可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無(wú)線電通訊.目前,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的6.6倍.假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小,若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的,則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為( )
A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h
解析:地球自轉(zhuǎn)周期變小,衛(wèi)星要與地球保持同步,則衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期也應(yīng)隨之變小,由開普勒第三定律=k可知衛(wèi)星離地球的高度應(yīng)變小,要實(shí)現(xiàn)三顆衛(wèi)星覆蓋全球的目的,則衛(wèi)星周期最小時(shí),由數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可作出它們間的位置關(guān)系如圖所示.
衛(wèi)星的軌道半徑為r==2R
由=得=.
解得T2≈4 h,選項(xiàng)B正確.
答案:B
6.[2018河北唐山期末](多選)
荷蘭某研究所推出了2023年讓志愿者登陸火星、建立人類聚居地的計(jì)劃.登陸火星需經(jīng)歷如圖所示的變軌過(guò)程,已知引力常量為G,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ
B.飛船在軌道Ⅰ上的機(jī)械能大于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能
C.飛船在P點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ,需要在P點(diǎn)朝速度方向噴氣
D.若軌道Ⅰ貼近火星表面,已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度,可以推知火星的密度
解析:根據(jù)開普勒第三定律可知,飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠ,選項(xiàng)A正確;飛船在P點(diǎn)從軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ,需要在P點(diǎn)朝速度方向噴氣,從而使飛船減速到達(dá)軌道Ⅰ,則飛船在軌道Ⅰ上的機(jī)械能小于在軌道Ⅱ上的機(jī)械能,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)G=mω2R以及M=πR3ρ,解得ρ=,已知飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的角速度,可以推知火星的密度,選項(xiàng)D正確;故選A、C、D.
答案:ACD
7.2016年2月11日,美國(guó)科學(xué)家宣布探測(cè)到引力波.雙星的運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生引力波的來(lái)源之一,假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星體組成,這兩顆星繞它們連線的某一點(diǎn)在萬(wàn)有引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)得a星的周期為T,a、b兩顆星的距離為l,a、b兩顆星的軌道半徑之差為Δr(a星的軌道半徑大于b星的),則( )
A.b星的周期為T
B.a(chǎn)星的線速度大小為
C.a(chǎn)、b兩顆星的半徑之比為
D.a(chǎn)、b兩顆星的質(zhì)量之比為
解析:由雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,兩星的周期相等,均為T,則A錯(cuò).由ra+rb=l,ra-rb=Δr,得ra=(l+Δr),rb=(l-Δr),則a星的線速度大小va==,則B正確.=,則C錯(cuò).雙星運(yùn)動(dòng)中滿足==,則D錯(cuò).
答案:B
[技能提升練]
8.[2019福建廈門質(zhì)檢]科學(xué)界經(jīng)過(guò)論證認(rèn)定:肉眼無(wú)法從太空看到長(zhǎng)城,但遙感衛(wèi)星可以“看”到長(zhǎng)城.已知某遙感衛(wèi)星在離地高度約為300 km的圓軌道上運(yùn)行,地球半徑約為6 400 km,地球表面重力加速度g=9.8 m/s2,地球同步衛(wèi)星離地高度約為地球半徑的5.6倍.則以下說(shuō)法正確的是( )
A.遙感衛(wèi)星的發(fā)射速度不超過(guò)7.9 km/s
B.遙感衛(wèi)星運(yùn)行速度約為7.7 km/s
C.地球同步衛(wèi)星運(yùn)行速度約為第一宇宙速度的
D.遙感衛(wèi)星只需加速,即可追上同軌道運(yùn)行的其他衛(wèi)星
解析:遙感衛(wèi)星的發(fā)射速度是飛離地面的初速度,一定大于第一宇宙速度,故A錯(cuò)誤;由G=m,可得v=,而GM=R2g,r=6 700 km,解得衛(wèi)星的線速度v≈7.7 km/s,則B正確;同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球半徑的1+5.6倍,所以同步衛(wèi)星運(yùn)行速度約為第一宇宙速度的,故C錯(cuò)誤;遙感衛(wèi)星加速后將脫離原軌道,D錯(cuò)誤.
答案:B
9.[2019吉林長(zhǎng)春一模]如圖所示,某雙星系統(tǒng)的兩星A和B各自繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知A星和B星的質(zhì)量分別為m1和m2,相距為d.下列說(shuō)法正確的是( )
A.A星的軌道半徑為d
B.A星和B星的線速度之比為m1:m2
C.若在O點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)點(diǎn),它受到的合力一定為零
D.若A星所受B星的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m′的星體對(duì)它的引力,則m′=
解析:雙星的角速度相等,是靠它們之間的萬(wàn)有引力來(lái)提供向心力,G=m1ω2r1=m2ω2r2,且r1+r2=d,聯(lián)立解得r1=,r2=,故A錯(cuò)誤;根據(jù)v=ωr,可得==,故B錯(cuò)誤;若在O點(diǎn)放一個(gè)質(zhì)點(diǎn),此質(zhì)點(diǎn)受到的兩顆星對(duì)它的作用力大小不等,則受到的合力不為零,故C錯(cuò)誤;若A星所受B星的引力可等效為位于O點(diǎn)處質(zhì)量為m′的星體對(duì)它的引力,則G=G,得m′=,故D正確.
答案:D
10.[2019江西鷹潭一模]
我國(guó)首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于2016年8月16日1點(diǎn)40分成功發(fā)射.量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后,我國(guó)將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系.假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面,如圖所示.已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的m倍,同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的n倍,圖中P點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn),由此可知( )
A.同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為
B.同步衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為
C.量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為
D.量子衛(wèi)星與P點(diǎn)的速度之比為
解析:根據(jù)G=mr,得T=,由題意知r量=mR,r同=nR,所以===,故A錯(cuò)誤;P為地球赤道上一點(diǎn),P點(diǎn)角速度等于同步衛(wèi)星的角速度,根據(jù)v=ωr,所以有===,故B錯(cuò)誤;根據(jù)G=m,得v=,所以===,故C錯(cuò)誤;v同=nvP,==,得=,故D正確.
答案:D
11.如圖為三顆衛(wèi)星a、b、c繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖,其中衛(wèi)星b和c都在半徑為r的軌道上,a是地球同步衛(wèi)星,此時(shí)衛(wèi)星a和b恰好相距最近.已知地球的質(zhì)量為M,地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω,引力常量為G,則( )
A.衛(wèi)星b的周期小于24 h
B.衛(wèi)星b和c的機(jī)械能相等
C.衛(wèi)星a和b下一次相距最近所需時(shí)間 t=
D.衛(wèi)星a的動(dòng)能較大
解析:根據(jù)開普勒第三定律,有=C(常量),可知衛(wèi)星越高(運(yùn)動(dòng)軌道半徑大),周期越長(zhǎng),衛(wèi)星a為地球同步衛(wèi)星,周期是24 h,則衛(wèi)星b的周期大于24 h,A錯(cuò)誤;衛(wèi)星的動(dòng)能和機(jī)械能不僅與軌道半徑有關(guān),還與衛(wèi)星的質(zhì)量有關(guān),由于三個(gè)衛(wèi)星的質(zhì)量大小關(guān)系不確定,因此無(wú)法進(jìn)行比較,B、D均錯(cuò)誤;衛(wèi)星a為地球同步衛(wèi)星,角速度為ω,設(shè)衛(wèi)星b運(yùn)動(dòng)的角速度為ωb,有=mωr得ωb=,衛(wèi)星a和b下一次相距最近所需時(shí)間t應(yīng)滿足關(guān)系式(ω-ωb)t=2π,解得t=,因此C正確.
答案:C
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