2022届高考物理一轮复习课时作业十五天体运动的“两类热点”问题含解析新人教版
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2022届高考物理一轮复习课时作业十五天体运动的“两类热点”问题含解析新人教版

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资料简介
word 文档 - 1 - / 8 天体运动的“两类热点”问题 [双基巩固练] 1.牛顿在思考万有引力定律时就曾想,把物体从高山上水平抛出,速度一次比一次大, 落点一次比一次远.如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地 球卫星.如图所示是牛顿设想的一颗卫星,它沿椭圆轨道运动.下列说法正确的是( ) A.地球的球心与椭圆的中心重合 B.卫星在近地点的速率小于在远地点的速率 C.卫星在远地点的加速度小于在近地点的加速度 D.卫星与椭圆中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积 2.[2020·某某某某期末](多选)2020 年 6 月 23 日,北斗三号最后一颗全球组网卫星在某 某卫星发射中心发射升空.发射北斗同步卫星的简化过程如图所示,先将北斗卫星发射至椭 圆轨道Ⅰ,再在 A 点从椭圆轨道Ⅰ进入地球静止同步圆形轨道Ⅱ,关于卫星的运行,下列说 法正确的是( ) word 文档 - 2 - / 8 A.在轨道Ⅱ上运行时不受重力 B.在轨道Ⅱ上运行时可经过的正上方 C.在轨道Ⅱ上运行的周期大于在轨道Ⅰ上运行的周期 D.在轨道Ⅱ上经过 A 点时的加速度等于在轨道Ⅰ上经过 A 点时的加速度 3.[2021·三湘名校联考]2020 年 7 月 23 日,“天问一号”火星探测器在中国某某航天发 射基地发射升空.“天问一号”探测器从地球上发射到抵达火星,运动轨道如图中椭圆所示.飞 向火星过程中,只考虑太阳对探测器的引力,下列说法正确的是( ) A.“天问一号”在椭圆轨道上运动的周期小于地球公转的周期 B.在抵达火星前,“天问一号”的加速度小于火星公转的加速度 C.“天问一号”在无动力飞向火星的过程中,引力势能增大,动能减少,机械能守恒 D.“天问一号”在地球上的发射速度需要大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度 4.[2020·海淀区二模]2018 年 12 月 8 日,我国成功发射了“嫦娥四号”探测器.“嫦娥 四号”探测器经历绕地飞行、地月转移、近月制动(太空刹车)、绕月飞行,最终于 2019 年 1 月 3 日实现了人类首次在月球背面软着陆,其运动轨迹如图所示.假设“嫦娥四号”质量保 持不变,其在绕月圆轨道和绕月椭圆轨道上运动时只受到月球的万有引力,则下列有关“嫦 娥四号”的说法中正确的是( ) word 文档 - 3 - / 8 A.沿轨道Ⅰ绕地运行过程中,在 a 点的速率小于在 b 点的速率 B.沿轨道Ⅰ绕地运行的机械能与沿轨道Ⅱ绕地运行的机械能相等 C.近月制动后先沿轨道①绕月运行,经过变轨最后才沿轨道③运行 D.沿轨道①②③绕月运行的周期相同 5.[2020·某某某某一中期中]观看科幻电影《流浪地球》后,某同学设想地球仅在木星引 力作用下沿椭圆轨道通过木星的情景,如图所示,轨道上 P 点距木星最近(P 点距木星表面的 高度可忽略,地球可看成质点).则( ) A.地球靠近木星的过程中运行速度减小 B.地球远离木星的过程中加速度增大 C.地球远离木星的过程中角速度增大 D.地球在 P 点的运行速度大于木星的第一宇宙速度 [综合提升练] word 文档 - 4 - / 8 6.[2020·某某某某一模]我国首颗量子科学实验卫星于 2016 年 8 月 16 日 1 点 40 分成功 发射.量子卫星成功运行后,我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天 地一体化的量子某某通信与科学实验体系.假设量子卫星轨道在赤道平面,如图所示.已知 量子卫星的轨道半径是地球半径的 m 倍,同步卫星的轨道半径是地球半径的 n 倍,图中 P 点 是地球赤道上一点,由此可知( ) A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 n3 m3 B.同步卫星与 P 点的线速度之比为 1 n C.量子卫星与同步卫星的线速度之比为 n m D.量子卫星与 P 点的线速度之比为 n3 m 7.[2021·湘豫名校联考](多选)一质量为 m 的物体静止放在北极与静止放在赤道对地面的 压力差为ΔN,假设地球是质量分布均匀的球体,半径为 R,则下列说法正确的是(设地球表面 的重力加速度为 g)( ) A.地球的自转周期为 T=2π mR ΔN word 文档 - 5 - / 8 B.地球的自转周期为 T=π mR ΔN C.地球同步卫星的轨道半径为 mg ΔN 1 3 R D.地球同步卫星的轨道半径为 2 mg ΔN 1 3 R word 文档 - 6 - / 8 课时作业(十五) 1.解析:根据开普勒第一定律可知,地球的球心应与椭圆的一个焦点重合,故 A 错误; 由机械能守恒定律可知,卫星在近地点时的速率要大于在远地点的速率,故 B 错误;根据牛 顿第二定律有 G Mm r2 =ma,可知卫星在远地点的加速度一定小于在近地点的加速度,故 C 正 确;根据开普勒第二定律可知,卫星与地球中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积,而 不是与椭圆中心的连线,故 D 错误. 答案:C 2.解析:本题通过卫星变轨问题考查卫星的受力情况和运动情况.卫星在轨道Ⅱ上运动 时受重力,且重力等于万有引力,A 错误;轨道Ⅱ是地球同步卫星轨道,它与赤道在同一平面 内,故卫星在轨道Ⅱ上运动时不能经过的正上方,B 错误;轨道Ⅱ的半径大于轨道Ⅰ的半长轴, 根据开普勒第三定律知,卫星在轨道Ⅱ上运动的周期长,C 正确;由牛顿第二定律知,G Mm r2 =ma,解得 a= GM r2 ,故卫星在轨道Ⅱ上经过 A 点的加速度与在轨道Ⅰ上经过 A 点的加速度 相同,D 正确. 答案:CD 3.解析:“天问一号”运动的椭圆轨道半长轴大于地球公转半径,由开普勒第三定律可 知,“天问一号”在椭圆轨道上运动的周期大于地球公转的周期,A 项错误.由 GM r2 =a 可知, “天问一号”在抵达火星前位于火星与地球之间,与太阳的距离小于火星与太阳的距离,所 以“天问一号”的加速度大于火星公转的加速度,B 项错误.“天问一号”飞向火星过程中, 即在椭圆轨道上,只有万有引力做负功,引力势能增大,动能减小,机械能守恒,C 项正确.“天 word 文档 - 7 - / 8 问一号”从地球上发射,需要脱离地球引力的束缚,则发射速度需要大于或等于第二宇宙速 度,D 项错误. 答案:C 4.解析:本题考查卫星变轨问题.根据开普勒第二定律可知,“嫦娥四号”沿轨道Ⅰ绕 地运行过程中,在近地点 a 点的速率大于在远地点 b 点的速率,故 A 错误;从轨道Ⅰ进入轨 道Ⅱ需要在 a 点点火加速做离心运动,故“嫦娥四号”沿轨道Ⅱ运行时的机械能更大,故 B 错误;近月制动后先沿轨道①绕月运行,经过减速做近心运动,多次变轨后,最后才沿轨道 ③运行,故 C 正确;根据开普勒第三定律可知,沿轨道①②③绕月运行时的半长轴不同,则 运行周期不同,故 D 错误. 答案:C 5.解析:本题考查万有引力定律的应用.地球靠近木星的过程中,地球所受的万有引力 与速度的方向成锐角,做加速曲线运动,则运行速度增大,A 错误;地球远离木星的过程中, r 变大,则地球所受的万有引力减小,由牛顿第二定律得 GMm r2 =ma,则加速度减小,B 错误; 地球远离木星的过程中,线速度逐渐减小,而轨道半径逐渐增大,根据ω= v r 可知,运行的角 速度逐渐减小,C 错误;木星的第一宇宙速度指贴着木星表面做匀速圆周运动的线速度,设木 星的半径为 R,则 v1= GM R ,而地球过 P 点后做离心运动,则万有引力小于需要的向心力, 可得 G Mm R2 GM R =v1,即地球在 P 点的运行速度大于木星的第一宇宙速度, D 正确. 答案:D 6.解析:根据 G Mm r2 =m 4π2 T2 r,得 T= 4π2r3 GM ,由题意知 r 量=mR,r 同=nR,所以 T 同 T 量 word 文档 - 8 - / 8 = r3 同 r3 量 = nR3 mR3 = n3 m3 ,故 A 错误;P 为地球赤道上一点,P 点角速度等于同步卫星 的角速度,根据 v=ωr,所以有 v 同 vP = r 同 rP = nR R = n 1 ,故 B 错误;根据 G Mm r2 =m v2 r ,得 v= GM r , 所以 v 量 v 同 = r 同 r 量 = nR mR = n m ,故 C 错误;v 同=nvP, v 量 v 同 = v 量 nvP = n m ,得 v 量 vP = n3 m ,故 D 正确. 答案:D 7.解析:物体在北极处有 FN1=G Mm R2 ①,物体在赤道处有 G Mm R2 -FN2=m 4π2 T2 R ②, 根据题意有 FN1-FN2=ΔN ③,联立①②③解得 T=2π mR ΔN ,选项 A 正确,B 错误;万 有引力提供同步卫星所需要的向心力,则 GMm′ r2 = m′4π2r T2 ,联立可得 r3= GMmR ΔN ④,又地 球表面的重力加速度为 g,则 mg= GMm R2 ⑤,联立④⑤得 r= 3 mg ΔN ·R,选项 C 正确,D 错误. 答案:AC

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