（全國版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 天體運動 21 衛(wèi)星的變軌與追及問題以及雙星與多星問題能力訓(xùn)練

1、（全國版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 天體運動 21 衛(wèi)星的變軌與追及問題以及雙星與多星問題能力訓(xùn)練21衛(wèi)星的變軌與追及問題以及雙星與多星問題1(2017聊城模擬)(多選)如圖所示，甲、乙、丙是位于同一直線上的離其他恒星較遠(yuǎn)的三顆恒星，甲、丙圍繞乙在半徑為R的圓軌道上運行，若三顆星質(zhì)量均為M，萬有引力常量為G，則()A甲星所受合外力為B乙星所受合外力為C甲星和丙星的線速度相同D甲星和丙星的角速度相同答案AD解析甲星所受合外力為乙、丙對甲星的萬有引力的合力，F(xiàn)甲，A正確；由對稱性可知，甲、丙對乙星的萬有引力等大反向，乙星所受合力為0，B錯誤；由于甲、丙位于同一直線上，甲、丙的角速度相同，

2、由vR可知，甲、丙兩星的線速度大小相同，但方向相反，故C錯誤、D正確。2(2017棗莊模擬)(多選)我國將于2020年前發(fā)射月球登陸器。月球登陸器返回時，先由月球表面發(fā)射，后繞月球在近月圓軌道上飛行，經(jīng)軌道調(diào)整后與在較高圓軌道上運行的軌道艙對接，對接完成后再經(jīng)加速脫離月球飛回地球。下列關(guān)于此過程的描述，正確的是()A登陸器在近月圓軌道上運行的速度必須大于月球第一宇宙速度B登陸器與軌道艙對接后的運行周期小于對接前登陸器的運行周期C登陸器與軌道艙對接后必須加速到等于或大于月球第二宇宙速度才可以返回地球D登陸器在近月圓軌道上飛行的速度大于軌道艙的運行速度答案CD解析登陸器在近月圓軌道上飛行的速度等于

3、月球第一宇宙速度，A項錯誤；由于登陸器運動的周期為T2，對接后的軌道半徑和月球質(zhì)量未發(fā)生變化，故周期不變，B項錯誤；登陸器與軌道艙對接后當(dāng)速度達(dá)到或大于月球第二宇宙速度時才能擺脫月球的引力返回地球，C項正確；由開普勒第二定律可知越靠近月球的軌道上登陸器的速度越大，軌道艙的運行軌道高度大于登陸器在近月圓軌道上的高度，D項正確。3(2017河南洛陽一模)“神舟十一號”飛船經(jīng)歷多次變軌，到達(dá)與“天宮二號”相同的圓軌道，終于與“天宮二號”自動交會對接成功。已知“天宮二號”距離地面393公里。景海鵬、陳冬在太空飛行33天，創(chuàng)造了中國航天員太空駐留時間的新紀(jì)錄。地球同步衛(wèi)星即地球同步軌道衛(wèi)星，又稱對地靜止

4、衛(wèi)星，是運行在地球同步軌道上的人造衛(wèi)星，衛(wèi)星距離地球表面的高度約為36000km，運行周期與地球自轉(zhuǎn)一周的時間相等，即23時56分4秒。探空火箭在3000km高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣。由以上信息可知()A“神舟十一號”飛船變軌前發(fā)動機(jī)點火瞬間，飛船速度的變化量小于其所噴出氣體速度的變化量B“神舟十一號”飛船在點火后的變軌過程中機(jī)械能守恒C僅由題中已知量可以求出“天宮二號”在對接軌道的運行周期D“神舟十一號”飛船在返回地球的過程中速率逐漸減小答案A解析“神舟十一號”飛船變軌前發(fā)動機(jī)點火瞬聞，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒，設(shè)飛船質(zhì)量為M，噴出的氣體質(zhì)量為m，則Mv1mv2，因為M>m，即v1<v2，所

5、以飛船速度的變化量小于其噴出氣體速度的變化量，A正確；根據(jù)題意“探空火箭在3000km高空仍發(fā)現(xiàn)有稀薄大氣”可知飛船要克服阻力做功，機(jī)械能不守恒，B錯誤；因為沒有給出地球的半徑R，所以無法根據(jù)開普勒第三定律求出“天宮二號”在對接軌道的運行周期，C錯誤；根據(jù)動能定理，引力做功大于空氣阻力做功，合力做正功，動能增大，所以“神舟十一號”在返回地球的過程中速率逐漸增大，D錯誤。4(2017四川成都模擬)據(jù)報道，美國宇航局發(fā)射的“勇氣”號和“機(jī)遇”號孿生雙子火星探測器在2004年1月4日和1月25日相繼帶著地球人的問候在火星著陸。假設(shè)火星和地球繞太陽的運動可以近似看做同一平面內(nèi)同方向的勻速圓周運動，已知

6、火星的軌道半徑r12.41011m，地球的軌道半徑r21.51011m，如圖所示，從圖示的火星與地球相距最近的時刻開始計時，估算火星再次與地球相距最近需要的時間為()A1.4年B4年C2.0年D1年答案C解析已知地球的公轉(zhuǎn)周期T地1年，設(shè)火星的公轉(zhuǎn)周期為T火，根據(jù)開普勒第三定律有；設(shè)經(jīng)過t年火星再次與地球相距最近，那么應(yīng)滿足關(guān)系式tt2，聯(lián)立以上兩式，并代入數(shù)據(jù)，可解得t2.0年，C正確。5(2017廣東揭陽二模)(多選)已知地球自轉(zhuǎn)周期為T0，有一顆與同步衛(wèi)星在同一軌道平面的低軌道衛(wèi)星，自西向東繞地球運行，其運行半徑為同步軌道半徑的四分之一，該衛(wèi)星兩次在同一城市的正上方出現(xiàn)的時間間隔可能是(

7、)A.B.C.D.答案CD解析設(shè)地球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，運動周期為T，因為衛(wèi)星做圓周運動的向心力由萬有引力提供，有mr，解得T2。同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即為T0。已知該人造衛(wèi)星的運行半徑為同步衛(wèi)星軌道半徑的四分之一，所以該人造衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的周期之比是，解得TT0。設(shè)衛(wèi)星每隔t時間在同一地點的正上方出現(xiàn)，則tt2n，解得t(n1,2,3，)，當(dāng)n1時t，n3時t，故A、B錯誤，C、D正確。6(2018安徽合肥一中段考)空間站是一種在近地軌道長時間運行，可供多名航天員巡防、長期工作和生活的載人航天器。如圖所示，某空間站在軌道半徑為R的近地圓軌道上圍繞地球運動，一宇宙飛船與空間

8、站對接檢修后再與空間站分離。分離時宇宙飛船依靠自身動力裝置在很短的距離內(nèi)加速，進(jìn)入橢圓軌道運行，已知橢圓軌道的遠(yuǎn)地點到地球球心的距離為3.5R，地球質(zhì)量為M，引力常量為G，則分離后飛船在橢圓軌道上至少運動多長時間才有機(jī)會和空間站進(jìn)行第二次對接()A8B16C27D54答案D解析設(shè)空間站在軌道上運行周期為T1，萬有引力提供空間站做圓周運動的向心力，則GM空2R，解得T12，飛船所在橢圓軌道的半長軸LR，設(shè)飛船在軌道上運動的周期為T2，根據(jù)開普勒第三定律有23，解得T2T1，要完成對接，飛船和空間站須同時到達(dá)橢圓軌道的近地點，故所需時間t27T1，解得t54，故D正確。7如圖建筑是厄瓜多爾境內(nèi)的“

9、赤道紀(jì)念碑”。設(shè)某人造地球衛(wèi)星在赤道上空飛行，衛(wèi)星的軌道平面與地球赤道重合，飛行高度低于地球同步衛(wèi)星。已知衛(wèi)星軌道半徑為r，飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同，設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為0，地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，某時刻衛(wèi)星通過這一赤道紀(jì)念碑的正上方，該衛(wèi)星過多長時間再次經(jīng)過這個位置()A.B.C.D.答案D解析用表示衛(wèi)星的角速度，用m、M分別表示衛(wèi)星及地球的質(zhì)量，則有Gm2r，在地面上，有Gmg，聯(lián)立解得，衛(wèi)星高度低于同步衛(wèi)星高度，則>0，用t表示所需時間，則t0t2，所以t，D正確。8(2018江西南昌一中模擬)宇宙中存在一些質(zhì)量相等且離其他恒星較遠(yuǎn)的四顆星組成的四星系統(tǒng)，通?？珊?/p>

10、略其他星體對它們的引力作用。設(shè)四星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量均為m，半徑均為R，四顆星穩(wěn)定分布在邊長為a的正方形的四個頂點上。已知引力常量為G。關(guān)于宇宙四星系統(tǒng)，下列說法中錯誤的是()A四顆星圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動B四顆星的軌道半徑均為C四顆星表面的重力加速度均為D四顆星的周期均為2a答案B解析分析可得：其中一顆星體在其他三顆星體的萬有引力的合力作用下(合力方向指向?qū)蔷€的交點)，圍繞正方形對角線的交點做勻速圓周運動，由幾何知識可得軌道半徑均為a，故A正確、B錯誤；在星體表面，根據(jù)萬有引力等于重力，可得Gmg，解得g，故C正確；由萬有引力的合力提供向心力得m，解得T2a，故D正確。9(

11、2016天津高考)我國發(fā)射了“天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是()A使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接D飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接答案C解析飛船在同一軌道上加速追趕空間實驗室時，速度增大，所

12、需向心力大于萬有引力，飛船將做離心運動，不能實現(xiàn)與空間實驗室的對接，A錯誤；同理，空間實驗室在同一軌道上減速等待飛船時，速度減小，所需向心力小于萬有引力，空間實驗室做近心運動，也不能實現(xiàn)對接，B錯誤；當(dāng)飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上加速時，飛船做離心運動，逐漸靠近空間實驗室，可實現(xiàn)對接，C正確；當(dāng)飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上減速時，飛船將做近心運動，遠(yuǎn)離空間實驗室，不能實現(xiàn)對接，D錯誤。10(2017甘肅河西五市聯(lián)考)(多選)2013年12月2日1時30分，搭載月球車和著陸器的“嫦娥三號”月球探測器從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空，飛行約18min后，“嫦娥三號”進(jìn)入如圖所示的地月轉(zhuǎn)移軌道AB，A

13、為入口點，B為出口點，“嫦娥三號”在B點經(jīng)過近月制動，進(jìn)入距離月面h100公里的環(huán)月圓軌道，其運行的周期為T；然后擇機(jī)在月球虹灣地區(qū)實行軟著陸，展開月面巡視勘察。若以R表示月球半徑，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)λ挠绊憽Ｏ铝姓f法正確的是()A“嫦娥三號”在環(huán)繞地球近地圓軌道運行的速度為7.9km/sB“嫦娥三號”在環(huán)繞地球近地圓軌道運行時，處于完全失重狀態(tài)，故不受重力C月球表面的重力加速度大小為D月球的第一宇宙速度為答案AC解析“嫦娥三號”在環(huán)繞地球近地圓軌道運行的速度為第一宇宙速度，即7.9km/s，故A正確；“嫦娥三號”在環(huán)繞地球近地圓軌道運行時，處于完全失重狀態(tài)，但仍受重力，故B錯誤；“嫦娥三號

14、”在B點經(jīng)過近月制動，進(jìn)入距離月面h100公里的環(huán)月圓軌道，根據(jù)萬有引力提供向心力，有，忽略月球自轉(zhuǎn)及地球?qū)λ挠绊?，在月球表面重力等于萬有引力，有mg0，由以上兩式可得月球表面的重力加速度為g0，故C正確；月球的第一宇宙速度就是近月衛(wèi)星的運行速度，根據(jù)重力提供向心力有mg0，解得v，故D錯誤。11(2018河南南陽一中月考)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)中稱為“行星沖日”，假定有兩個地外行星A和B，地球公轉(zhuǎn)周期T01年，公轉(zhuǎn)軌道半徑為r0，A行星公轉(zhuǎn)周期TA2年，B行星公轉(zhuǎn)軌道半徑rB4r0，

15、則下列說法錯誤的是()AA星公轉(zhuǎn)周期比B星公轉(zhuǎn)周期小BA星公轉(zhuǎn)線速度比B星公轉(zhuǎn)線速度大C相鄰兩次A星沖日間隔比相鄰兩次B星沖日間隔時間長D相鄰兩次A、B兩星同時沖日時間間隔為2年答案D解析根據(jù)開普勒第三定律，有，得TB8年，已知TA2年，所以A星公轉(zhuǎn)周期比B星公轉(zhuǎn)周期小，故A正確；根據(jù)T2可知，B星周期大，則B星軌道半徑大，由v可知，B星的線速度小，所以A星公轉(zhuǎn)線速度比B星公轉(zhuǎn)線速度大，故B正確；如果相鄰兩次沖日時間間隔為t，有2t，則可知相鄰兩次沖日，A星時間間隔為2年，B星時間間隔為年，相鄰兩次A、B兩星同時沖日時間間隔為8年，故C正確，D錯誤。12(2014全國卷)(多選)太陽系各行星幾

16、乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，天文學(xué)稱為“行星沖日”。據(jù)報道，2014年各行星沖日時間分別是：1月6日木星沖日；4月9日火星沖日；5月11日土星沖日；8月29日海王星沖日；10月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表所示。則下列說法中正確的是()地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930A各地外行星每年都會出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B在2015年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C天王星相鄰兩次沖日的時間間隔為土星的一半D地外行星中，海王星相鄰兩次沖日的時間間隔最短答案BD解析設(shè)地球的

17、運轉(zhuǎn)周期為T0、角速度為0、軌道半徑為r0，則其他行星的軌道半徑為rkr0、角速度為，根據(jù)萬有引力提供向心力得mr0m2r聯(lián)立解得0各行星要再次沖日需滿足0tt2即tT0，其中k1.5、5.2、9.5、19、30。根據(jù)上式結(jié)合k值并由數(shù)學(xué)知識可知行星沖日的時間間隔一定大于1年，并且k值越大時間間隔越短，所以B、D正確，A、C錯誤。13(2017吉林長春調(diào)研)2016年2月12日，美國科學(xué)家宣布探測到引力波，證實了愛因斯坦100年前的預(yù)測，彌補(bǔ)了愛因斯坦廣義相對論中最后一塊缺失的“拼圖”。雙星的運動是產(chǎn)生引力波的來源之一，假設(shè)宇宙中有一雙星系統(tǒng)由a、b兩顆星組成，這兩顆星繞它們連線的某一點在萬有引力作用下做勻速圓周運動，測得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r(a星的軌道半徑大于b星的軌道半徑)，則()Ab星的周期為TBa星的線速度大小為Ca、b兩顆星的半徑之比為Da、b兩顆星的質(zhì)量之比為答案B解析a、b兩顆星是圍繞同一點運行的雙星系統(tǒng)，故周期T相同，A錯誤；由rarbr，rarbl，得ra，rb，所以，C錯誤；a星的線速度v，B正確；由ma2ramb2rb，得，D錯誤。14(2017四川成都石室中學(xué)診斷)宇宙空間有一些星系與其他星體的距離非常遙遠(yuǎn)，可以忽略其他星系對它們的作用。如圖所示