2020高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天第五节人造卫星宇宙速度达标诊断高效训练.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/9 2020高考物理一轮复习第4章 曲线运动万有引力与航天第五节人造卫星 宇宙速度达标诊断高效训练编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/9(建议用时：60 分钟)一、单项选择题1如图所示，a是地球赤道上的一点，t 0时刻在 a的正上空有 b、c、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针方向)相同，其中c是地球同步卫星设卫星b 绕地球运行的周期为T，则在 t T 时刻这些卫星相对 a 的位置最接近实际的是()解析：选 C.a 是地球赤道上的一点

2、，c 是地球同步卫星，则c 始终在a 的正上方；由 G mr，得 T，故 r 越大，T 越大，则 b 比 d 超前2(20 xx 高考北京卷)如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球 E 运行，在 P 点变轨后进入轨道2 做匀速圆周运动下列说法正确的是()A不论在轨道 1 还是轨道 2 运行，卫星在 P点的速度都相同B不论在轨道 1 还是轨道 2 运行，卫星在 P点的加速度都相同C卫星在轨道 1 的任何位置都具有相同加速度D卫星在轨道 2 的任何位置都具有相同动量解析：选 B.在轨道 1 运行的人造卫星在P 点加速做离心运动才能变轨到轨道 2，所以在轨道 1 经过 P点的速度小于在轨道2

3、经过 P点的速度，A错误；在 P点，加速度 a，而 F，所以不论沿轨道1 还是轨道 2 运行，卫星经过 P点的加速度相同，B正确；在轨道 1 上不【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/9 同的位置，卫星受到的万有引力不相同，所以加速度大小也不相同，C错误；动量 pmv，是矢量，在轨道2 上不同的位置，卫星的速度大小相等，方向不同，所以动量不同，D错误3(20 xx 沧州一中高三月考)有 a、b、c、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b 是近地轨道地球卫星；c 是地球的同步卫星；d是高空探测卫星；它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则()Aa 的向

4、心加速度等于重力加速度gBb 在相同时间内转过的弧长最长Cc 在 4 h 内转过的圆心角是6Dd 的运动周期可能是20 h解析：选 B.近地卫星 b 的加速度满足 G ma mg，即 ag，故 a 的向心加速度小于重力加速度g，选项 A错误；根据 G m，则 v，可知 b 的线速度最大，则b 在相同时间内转过的弧长最长，选项B 正确；c 是地球的同步卫星，则转动的周期为24 h，则 c 在 4 h 内转过的圆心角是，选项C错误；d 是高空探测卫星，则其周期要大于同步卫星 c 的周期，即 T24 h，故选项 D错误4(20 xx 辽宁鞍山一中等六校联考)如图所示，质量相同的三颗卫星 a、b、c

5、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R，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若要卫星 c 与 b 实现对接，可让卫星c 加速【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】4/9 D卫星 a 和 b 下次相距最近还需经过t 2GM8R3解析：选 D.卫星 b 绕地球做匀速圆周运动，7.9 km/s 是指在地球上发射的物体绕地球飞行做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

6、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；让卫星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C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m 2r，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，(a)t 2，t，故 D

7、正确5冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆，公转周期为T0，质量为 m，其近日点 A到太阳的距离为a，远日点 C到太阳的距离为b，半短轴的长度为 c，A、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做该点的曲率圆，其半径叫做该点的曲率半径)，如图所示若太阳的质量为M，万有引力常量为G，忽略其他行星对它的影响及太阳半径的大小，则()A冥王星从 AB 所用的时间等于T04B冥王星从 CDA 的过程中，万有引力对它做的功为GMmk2aab2C冥王星从 CDA 的过程中，万有引力对它做的功为GMmk1aab2【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/9

8、 D冥王星在 B点的加速度为4GM（ba）24c2解析：选C.冥王星绕太阳做变速曲线运动，A 项错误；冥王星运动到 A、C两点可看做轨道半径均为ka，速度为 vA、vC 的圆周运动，则有,ka)，,ka)，从 CDA 由动能定理得 W mv mv，解以上三式得 W GMmk，B 项错误，C项正确；在 B 点时，行星到太阳的距离为 r，由几何关系得r2c2，则加速度 a，D项错误二、多项选择题6.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则()A该卫星在 P点的速度大于 7.9 km/s，小于 11.2 km/sB卫星在同步轨

9、道上的运行速度大于7.9 km/sC在轨道上，卫星在P点的速度大于在 Q点的速度D卫星在 Q点通过加速实现由轨道进入轨道解析：选 ACD.由卫星的运动轨迹知卫星在P 点的速度(即发射速度)大于 7.9 km/s，小于 11.2 km/s，故 A正确；环绕地球做圆周运动的人造卫星，最大的运行速度是7.9 km/s，故 B错误；P点比 Q点离地球近些，故在轨道上，卫星在P点的速度大于在 Q点的速度，C正确；卫星在 Q点通过加速实现由轨道进入轨道，故D正确7(20 xx 豫南九校质量考评)我国发射的“嫦娥三号”卫星在距月球表面高度为 h 的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为T；卫星还在月球上软着陆

10、，若以R 表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则()A“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度大小为42RT2【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/9 B月球的第一宇宙速度大小为2R（Rh）3TRC物体在月球表面自由下落的加速度大小为42（Rh）3T2R2D由于月球表面是真空，“嫦娥三号”降落月球时，无法使用降落伞减速解析：选 BCD.根据 ma m知“嫦娥三号”绕月运动时的向心加速度为 a(Rh)，故 A错误；根据公式：m(R h)，当 rR时，环绕速度为第一宇宙速度，解得第一宇宙速度为：，故B 正确；根据m(R h)和月球表面：mg 得：g，故 C 正确；降落伞只能在有空

11、气时才能产生阻力，由于月球表面是真空，“嫦娥三号”降落月球时，无法使用降落伞减速，故D正确8.(20 xx 贵阳花溪清华中学模拟)“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在距月球表面200 km的 P点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示之后，卫星在P 点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200 km的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动用 T1、T2、T3 分别表示卫星在椭圆轨道、和圆形轨道上运动的周期，用a1、a2、a3 分别表示卫星沿三个轨道运动到P点的加速度，用v1、v2、v3 分别表示卫星沿三个轨道运动到P 点的速度，用 F1、F2、F3 分别表示

12、卫星沿三个轨道运动到P点时受到的万有引力，则下面关系式中正确的是()Aa1a2a3 Bv1v2v3CT1T2T3 D F1F2F3【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/9 解析：选 ACD.由 ma 得 a，三个轨道上的P 点到月心距离 r 均相等，故 a 相等，故 A 正确；由能量守恒定律知，由P 点飞出时动能越大，远月点离月球中心越远，即v1v2v3，故 B 错误；由开普勒第三 定律 k 知轨 道 半 长轴(半径)越大，对 应周 期 越 长，即T1T2T3，故 C正确；同一卫星在P点受力由公式 F知，受力大小相等，故 D正确9(高考全国卷)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向

13、绕太阳做圆周运动当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”据报道，20 xx 年各行星冲日时间分别是：1 月 6 日木星冲日；4 月 9 日火星冲日；5 月 11 日土星冲日；8 月 29 日海王星冲日；10 月 8 日天王星冲日已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，则下列判断正确的是()地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930 A.各地外行星每年都会出现冲日现象B在 20 xx 年内一定会出现木星冲日C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短解析：选

14、 BD.由开普勒第三定律 k 可知 T行T 地)年，根据相遇时转过的角度之差2n 及 可知相邻冲日时间间隔为t，则 t 2，即 t，又 T火年，T木年，T土年，T 天年，T 海年，代入上式得t1 年，故选项 A错误；木星冲日时间【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/9 间隔 t 木年2年，所以选项 B正确；由以上公式计算t 土2t 天，t 海最小，选项 C错误，选项 D正确三、非选择题10一宇航员在某星球的表面做自由落体实验：让小球在离地面h高处自由下落，他测出经时间t小球落地，又已知该星球的半径为R，忽略一切阻力求：(1)该星球的质量 M；(2)该星球的第一宇宙速度v.解析：(1

15、)由自由落体规律：hgt2 可得：g在星球表面小球所受万有引力等于小球所受重力即：G mg 由可得：M.(2)第一宇宙速度是近地卫星做圆周运动的运行速度在星球近表面小球所受万有引力等于小球所受重力，根据重力提供卫星的向心力 mg m得v.答案：(1)(2)2hRt211(20 xx 河北望都中学月考)深空探测一直是人类的梦想.20 xx 年12月 14 日“嫦娥三号”探测器成功实施月面软着陆，中国由此成为世界上第3 个实现月面软着陆的国家如图所示为此次探测中，我国科学家在国际上首次采用的由接近段、悬停段、避障段和缓速下降段等任务段组成的接力避障模式示意图请你应用学过的知识解决下列问题【本资料精

16、心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】9/9(1)已知地球质量约是月球质量的81 倍，地球半径约是月球半径的4倍将月球和地球都视为质量分布均匀的球体，不考虑地球、月球自转及其他天体的影响求月球表面重力加速度g 月与地球表面重力加速度 g 的比值(2)由于月球表面无大气，无法利用大气阻力来降低飞行速度，我国科学家用自行研制的大范围变推力发动机实现了探测器中途修正、近月制动及软着陆任务在避障段探测器从距月球表面约100 m 高处，沿与水平面成夹角45的方向，匀减速直线运动到着陆点上方30 m处已知发动机提供的推力与竖直方向的夹角为，探测器燃料消耗带来的质量变化、探测器高度变化带来的重力加速度g 月的变化均忽略不计，求此阶段探测器的加速度a 与月球表面重力加速度 g 月的比值解析：(1)根据万有引力提供星球表面的重力可知，由黄金代换公式有gR GM 地；g 月 RGM 月则,R).(2)根据题目条件画出受力分析如图1 所示，由矢量运算法则画出三角形如图2 所示，由正弦定理可得：，解得sin sin（45）答案：(1)16 81(2)sin sin（45）