高考物理一轮复习 专题5-11 卫星运动的物理量比较问题千题精练.doc

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1、1 / 10【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 5-115-11 卫星运动的物理量卫星运动的物理量比较问题千题精练比较问题千题精练一选择题1.(2017市高三模拟)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保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图 1 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( )图 1A.同步卫星与量

2、子卫星的运行周期之比为n3 m3B.同步卫星与 P 点的速度之比为1 nC.量子卫星与同步卫星的速度之比为n mD.量子卫星与 P 点的速度之比为n3 m【参考答案】D【名师解析】由开普勒第三定律,R),T)可知，,T)，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，选项 A 错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由 vrr 可得同步卫星与 P 点的速度之比为 v 同vPn1，选项 B 错误；由 Gm 解得 v，量子卫星与同步卫星的速度之比为2 / 10，选项 C 错误；量子卫星与 P 点的速度之比为，选项 D 正确。v量 v同2. (2016河南开封高三质检)如图所示，A 是地球的同步卫星，

3、B 是位于赤道平面内的近地卫星，C 为地面赤道上的物体，已知地球半径为 R，同步卫星离地面的高度为 h，则( )AA、B 加速度的大小之比为()2BA、C 加速度的大小之比为 1h RCA、B、C 速度的大小关系为 vAvBvCD要将 B 卫星转移到 A 卫星的轨道上运行至少需要对 B 卫星进行两次加速【参考答案】BD3.(2017江苏卷，6)(多选)“天舟一号”货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空。与“天宫二号”空间实验室对接前，“天舟一号”在距地面约 380 km 的圆轨道上飞行，则其( )A.角速度小于地球自转角速度B.线速度小于第一宇宙速度C.周期小

4、于地球自转周期D.向心加速度小于地面的重力加速度【参考答案】BCD4.(多选)如图 2，同步卫星与地心的距离为 r，运行速率为 v1，向心加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 a2。第一宇宙速度为 v2，地球半径为 R，则下列比值正确的是( )3 / 10图 2A. B.()2C. D.R r【参考答案】AD【名师解析】本题中涉及三个物体，其已知量排列如下地球同步卫星：轨道半径 r，运行速率 v1，加速度 a1地球赤道上的物体：轨道半径 R，随地球自转的向心加速度 a2，近地卫星：轨道半径 R，运行速率 v2对于卫星，其共同特点是万有引力提供向心力，有Gm，故。故选项 D 正

5、确；对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同特点是角速度相等，有 a2r，故。故选项 A 正确。5.(2018山东微山一中期末)(多选)如图 2 所示，a、b、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b 质量相同，且小于 c 的质量，则( )图 2A.b 所需向心力最大B.b、c 周期相等，且大于 a 的周期C.b、c 向心加速度相等，且大于 a 的向心加速度D.b、c 的线速度大小相等，且小于 a 的线速度4 / 10【参考答案】BD6.(多选)如图 3 所示，两质量相等的卫星 A、B 绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单

6、位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有( )图 3A.TATB B.EkAEkBC.SASB D.,T),T)【参考答案】AD7. (2017河南平顶山高三联考) (多选)图 3 中的甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟六号”宇宙飞船(周期约 90 分钟)、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图所示，它们都绕地心做匀速圆周运动。下列有关说法正确的是( )图 3A.它们运动的向心加速度大小关系是 a 乙a 丙a 甲B.它们运动的线速度大小关系是 v 乙v 丙v 甲C.已知甲运动的周期 T 甲24 h，可计算出地球的密度 )D.已知乙运动的周期 T 乙及轨道半径 r 乙，可计算出地球质量 M

7、,GT)【参考答案】AD8、(2017四川省市高三二诊)如图所示，质量相同的三颗卫星 a、b、c 绕地球做匀速圆周运动，其中 b、c 在地球的同步轨道上，a 距离地球表面的高度为5 / 10R，此时 a、b 恰好相距最近已知地球质量为 M、半径为 R、地球自转的角速度为.万有引力常量为 G，则( )A发射卫星 b 时速度要大于 11.2 km/sB卫星 a 的机械能大于卫星 b 的机械能C卫星 a 和 b 下一次相距最近还需经过 t2GM 8R3D若要卫星 c 沿同步轨道与 b 实现对接，可让卫星 c 加速【参考答案】C【名师解析】卫星 b 绕地球做匀速圆周运动，7.9 km/s 是指在地球上

8、发射的物体绕地球飞行作圆周运动所需的最小初始速度，11.2 km/s 是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度所以发射卫星 b 时速度大于 7.9 km/s，而小于 11.2 km/s，故 A 错误；卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功，卫星 a、b质量相同，所以卫星 b 的机械能大于卫星 a 的机械能，故 B 错误；b、c 在地球的同步轨道上，所以卫星 b、c 和地球具有相同的周期和角速度由万有引力提供向心力，即m2r，解得 ，a 距离地球表面的高度为 R，所以卫星 a 的角速度 a，此时 a、b 恰好相距最近，到卫星 a 和 b 下一次相距最近时满足(a)t2，解得 t，故 C 正确；让

9、卫星 c 加速，所需的向心力增大，由于万有引力小于所需的向心力，卫星 c 会做离心运动，离开原轨道，所以不能与 b 实现对接，故 D 错误9（2016 湖南十三校联考）为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期 T，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一6 / 10个质量为 m 的砝码读数为 N。已知引力常量为 G。则下列计算中错误的是：A该行星的质量为 344316mTN B该行星的半径为 mNT224C该行星的密度为 23 GTD在该行星的第一宇宙速度为mNT 2【参考答案】B【命题立意】本题旨在考查万有引力作用与卫星的圆周运动【举一反三】在这颗行星表面以

10、v 上抛一物体，经多长时间落地？10(2016河北百校联考)嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。探测器预计在 2017 年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约 2 kg 月球样品。某同上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为( )月球半径R0月球表面处的重力加速度g0地球和月球的半径之比4R R0地球表面和月球表面的重力加速度之比6g g0A. B. C4 D6【参考答案】B7 / 1011(2016河南郑州高三月考)中国首台探月车“玉兔号”的成功探月，激发起无数中国人对月球的

11、热爱。根据报道：月球表面的重力加速度为地球表面的，月球半径为地球的，则根据以上数据分析可得( )A绕月球表面飞行的卫星与绕地球表面飞行的卫星的周期之比为 32B绕月球表面飞行的卫星与绕地球表面飞行的卫星的向心加速度之比为 16C月球与地球的质量之比为 196D月球与地球的密度之比为 23【参考答案】BCD【名师解析】由于都是绕星球表面飞行的卫星，重力提供向心力，即mgGmr，T2，可得，A 错误；由于 mgma，B 正确；根据表达式M，知，C 正确；根据公式 Mr3，可知，D 正确。12 （2015江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研

12、究太阳系外行星的序幕。 “51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为 4 天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ）1 20（A） （B） 1 （C） 5 （D） 101 10【参考答案】B 13. 最近美国宇航局公布了开普勒探测器最新发现的一个奇特的行星系统，命名为“开普勒-11 行星系统” ，该系统拥有 6 颗由岩石和气体构成的行星围绕一颗叫做“kepler-11”的类太阳恒星运行。经观测，其中被称为“kepler-11b”的行星与“kepler-11”之间的距离是地日距离的， “kepler-11”的质量是太阳质量的倍，则“kepler-11b”

13、的公转周期和地球公转周期的比值是：（ ） 8 / 10N1kA B 13kNkN3C D21 23kN21 23 kN【参考答案】C【名师解析】对于日地系统，由得；2224MmGmrrT234rTGM对于“开普勒-11 行星系统” ， 由，R=r/N，M=kM 得；2224M mGmRRT2334rTGkMN所以，选项 C 正确。31T TkN14. （2016海南）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径C.卫星的质量和角速度 D

14、.卫星的运行周期和轨道半径【参考答案】AD15(2016 武汉汉阳一中模拟)据每日邮报 2014 年 4 月 18 日报道，美国国家航空航天局（NASA）目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星 Kepler-186f。假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为 T;宇航9 / 10员在该行星“北极”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，落地时间为 t1；宇航员在该行星“赤道”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，落地时间为 t2。则行星的半径 R 的值 （ ）A B 2 22 1222 12 2 4)( tthTttR2 22 12

15、22 12 2 2)( tthTttRC D.2 22 1222 12 2 2)( tthTttR2 22 1222 12 2 4)( tthTttR【参考答案】C【名师解析】宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，落地时间为 t1，由 h=gt12，GM=gR2，解得 GM=；宇航员在该行星“赤道”距该行星地面附近 h 处自由释放个小球（引力视为恒力） ，落地时间为 t2，由 h=gt22，GMm/R2-mg=mR，解得 GM=+ R3；联立解得：，选项 C正确。1 222 12hR t1 222 T22 22hR t22 T2 22 1222 12

16、2 2)( tthTttR二计算题1.（2016 石家庄一模）由于地球自转的影响，地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同：若地球表面两极处的重力加速度大小为 g0，在赤道处的重力加速度大小为 g，地球自转的周期为 T，引力常量为 G，地球可视为质量均匀分布的球体。求：(1)地球半径 R；(2)地球的平均密度；(3)若地球自转速度加快，当赤道上的物体恰好能“飘”起来时，求地球自转周期 T。10 / 10（2）在地球表面两极 02mgRGMm由密度公式可得： 3 34RM解得：)(3020 ggGTg （3）赤道上的物体恰好能飘起来，物体受到的万有引力恰好提供向心力， 由牛顿第二定律可得：解得：2 0004ggTRTgg 2 （15 分） （2016四川联考）火星（如图所示）是太阳系中与地球最为类似的行星，人类对火星生命的研究在今年因“火星表面存在流动的液态水”的发现而取得了重要进展。若火星可视为均匀球体，火星表面的重力加速度为 g 火星半径为 R，火星自转周期为 T，万有引力常量为 G。求：(1)火星的平均密度 。(2)火星的同步卫星距火星表面的高度 h。【名师解析】 (15 分)(1)在火星表面，对质量为 m 的物体有 mg=G2Mm R又 M=V=34 3R联立两式解得 =3 4g G R