天體運動高考必考題

1、天體運動高考必題1、如圖2所示，同步衛(wèi)星離地心距離為 r,運行速率為 vi,加速度為ai,地球赤道上的物 體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為 32,第一宇宙速度為 V2,地球的半徑為 R,則下列比值正確的 是（）.V2 RV2'12、2009年5月，航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務(wù)后，在A點從圓形軌道 I進入橢圓軌道 n , B為軌道n上的一點，如圖3所示.關(guān)于航天飛機的運動，下列說法中 不正確的有（）A在軌道 n上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過 B的速度B.在軌道 n上經(jīng)過A的動能小于在軌道I上經(jīng)過A的動能C.在軌道 n上運動的周期小于在軌道I上運動的周期D.在軌道 n上經(jīng)過A的加速度小于在軌

2、道I上經(jīng)過A的加速度3、如圖4所示，假設(shè)月球半徑為 R月球表面的重力加速度為g0,飛船在距月球表面高度為3R的圓形軌道I運動，到達軌道的A點點火變軌進入橢圓軌道H ,到達軌道的近月點B再次點火進入近月軌道出繞月球做圓周運動.則（） 1A飛船在軌道I上的運行速度為goRB.飛船在A點處點火時，動能增加C.飛船在軌道I上運行時通過A點的加速度大于在軌道H上運行時通過A點的加速度goD.飛船在軌道出繞月球運彳T一周所需的時間為2tt A /-4、隨著“神七”飛船發(fā)射的圓滿成功，中國航天事業(yè)下一步的進展備受關(guān)注.“神八”發(fā)射前，將首先發(fā)射試驗性質(zhì)的小型空間站“天宮一號”，然后才發(fā)射“神八”飛船， 兩個

3、航天器將在太空實現(xiàn)空間交會對接. 空間交會對接技術(shù)包括兩部分相互銜接的空間操作，即空間交會和空間對接.所謂交會是指兩個或兩個以上的航天器在軌道上按預(yù)定位置和時間相會，而對接則為兩個航天器相會后在結(jié)構(gòu)上連成一個整體.關(guān)于“天宮一號”和“神八”交會時的情景，以下判斷正確的是 （）A “神八”加速可追上在同一軌道的“天宮一號” B. “神八”減速方可與在同一軌道的“天宮一號”交會C. “天宮一號”和“神八”交會時它們具有相同的向心加速度D. “天宮一號”和“神八”交會時它們具有相同的向心力5、1970年4月24日，我國自行設(shè)計、制造的第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了我國航天事業(yè)的新紀

4、元.如圖 5所示，“東方紅一號”的運行軌道為橢圓軌道，其近地點M和遠地點N的高度分別為439 km和2 384 km則（）A.衛(wèi)星在M點的勢能大于 N點的勢能B.衛(wèi)星在M點的角速度大于 N點的角速度C.衛(wèi)星在M點的加速度小于 N點的加速度D.衛(wèi)星在N點的速度大于 7.9 km/s6、原香港中文大學校長、被譽為“光纖之父”的華裔科學家高銀和另外兩名美國科學家共同分享了 2009年度的諾貝爾物理學獎.早在 1996年中國科學院紫金山天文臺就將一顆于1981年12月3日發(fā)現(xiàn)的國際編號為“ 3463”的小行星命名為“高銀星”.假設(shè)“高銀星” ，一 1 1 為均勻的球體，其質(zhì)量為地球質(zhì)量的r,半徑為地球

5、半徑的則“高銀星”表面的重力加速 kq度是地球表面的重力加速度的 （C ）.7、我國自行研制發(fā)射的“風云一號” “風云二號”氣象衛(wèi)星的飛行軌道是不同的，“風云一號”是極地圓形軌道衛(wèi)星，其軌道平面與赤道平面垂直，周期為T1=12 h; “風云二號”是同步衛(wèi)星，其軌道平面在赤道平面內(nèi)，周期為T2=24 h;兩顆衛(wèi)星相比（C ）.A. “風云一號”離地面較高B. “風云一號”每個時刻可觀察到的地球表面范圍較大C. “風云一號”線速度較大D.若某時刻“風云一號”和“風云二號”正好同日在赤道上某個小島的上空，那么再過12小時，它們又將同時到達該小島的上空8、2012年11月3日，“神州八號”飛船與“天宮

6、一號”目標飛行器成功實施了首次交會對接。任務(wù)完成后“天宮一號”經(jīng)變軌升到更高的軌道，等待與“神州九號”交會對接。 變軌前和變軌完成后“天宮一號”的運行軌道均可視為圓軌道，對應(yīng)的軌道半徑分別為 R、R2,線速度大小分別為v1、v2。則上等于（B ）V2D.R2R19、如圖4-4-3所示，A為靜止于地球赤道上的物體，B為繞地球沿橢圓軌道運行的衛(wèi)星，C為繞地球做圓周運動的衛(wèi)星，P為R C兩衛(wèi)星軌道的交點.已知A、B、C繞地心運動的周期相同，相對于地心，下列說法中正確的是（D ）.圖 4-4-3A.物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的線速度B.物體A和衛(wèi)星C具有相同大小的加速度C.衛(wèi)星B在P點的加速度與衛(wèi)星

7、C在該點的加速度一定相同D.衛(wèi)星B在P點的線速度與衛(wèi)星 C在該點的線速度一定相同10、“天宮一號”被長征二號火箭發(fā)射后，準確進入預(yù)定軌道，如圖 1所示，“天宮一號”在軌道1上運行4周后，在Q點開啟發(fā)動機短時間加速，關(guān)閉發(fā)動機后，“天宮一號”沿橢圓軌道2運行到達P點，開啟發(fā)動機再次加速，進入軌道3繞地球做圓周運動，“天宮一號”在圖示軌道1、2、3上正常運行時，下列說法正確的是（D ）A.“天宮一號”在軌道3上的速率大于在軌道上的速率B.“天宮一號”在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度C.“天宮一號”在軌道1上經(jīng)過Q點的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點的加速度D.“天宮一號”在軌道2上經(jīng)過P點的

8、加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點的加速度11、一行星繞恒星做圓周運動.由天文觀測可得，其運行周期為T,速度為v,引力常量為G則下列說法錯誤的是（B ）A.恒星的質(zhì)量為v3T2 71G質(zhì) 量 為C.行星運動的軌道半徑為vT2兀.行星運動的加速度為2 71V12、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能.“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑均為 r,某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別 位于軌道上的 A、B兩位置，如圖3所示.若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度 為g,地球半徑為 R不計衛(wèi)星間的相互作用力.以下判斷正確的是（）圖3r2gA.兩顆衛(wèi)星的向心加速度

9、大小相等，均為 五B.兩顆衛(wèi)星所受的向心力大小一定相等C.衛(wèi)星1由位置A運動到位置B所需的時間可能為D.如果要使衛(wèi)星1追上衛(wèi)星2, 一定要使衛(wèi)星1加速13、北京航天飛行控制中心對“嫦娥二號”衛(wèi)星實施多次變軌控制并獲得成功.首次變軌是在衛(wèi)星運行到遠地點時實施的，緊隨其后進行的3次變軌均在近地點實施.“嫦娥二號”衛(wèi) 星的首次變軌之所以選擇在遠地點實施，是為了抬高衛(wèi)星近地點的軌道高度.同樣的道理，要抬高遠地點的高度就需要在近地點實施變軌.圖4為“嫦娥二號”某次在近地點 A由軌道1變軌為軌道2的示意圖，下列說法中正確的是（）圖4A. “嫦娥二號”在軌道 1的A點處應(yīng)點火加速B. “嫦娥二號”在軌道 1

10、的A點處的速度比在軌道 2的A點處的速度大C. “嫦娥二號”在軌道 1的A點處的加速度比在軌道 2的A點處的加速度大D. “嫦娥二號”在軌道 1的B點處的機械能比在軌道 2的C點處的機械能大14、2011年9月29日，中國首個空間實驗室“天宮一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，由長征運載火箭將飛船送入近地點為A遠地點為B的橢圓軌道上，B點距離地面高度為h,地球的中心位于橢圓的一個焦點上.“天宮一號”飛行幾周后進行變軌，進入預(yù)定圓軌道，如圖5所示.已知“天宮一號”在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時間為t,萬有引力常量為 G地球半徑為 R則下列說法正確的是（）A. “天宮一號”在橢圓軌道的B點的向心加速度

11、大于在預(yù)定圓軌道的 B點的向心加速度B. “天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向C. “天宮一號”從A點開始沿橢圓軌道向D.由題中給出的信息可以計算出地球的質(zhì)量B點運行的過程中，機械能增加B點運行的過程中，動能先減小后增大R+ h 34 712n2岫Gt2一15、我國研制并成功發(fā)射的“嫦娥二號”探測衛(wèi)星,在距月球表面高度為 h的軌道上做勻速圓周運動，運行的周期為 T.若以R表示月球的半徑，則4兀2RA.衛(wèi)星運行時的向心加速度為t-B.物體在月球表面自由下落的加速度為4兀2R TfC.衛(wèi)星運行時的線速度為D.月球的第一宇宙速度為2兀R2兀點R+ h 316、我國于2013年發(fā)射TR“神舟十號”載人飛

12、船與“天宮一號”目標飛行器對接.如圖示，開始對接前，“天宮一號”在高軌道，“神舟T飛船在低軌道各自繞地球做勻速圓周運動，距離地面的高度分別為h1和h2,地球半徑為R,“天宮號”運行周期約為 90分鐘.則以下說法正確的是A.“天宮一號”跟“神舟十號”的線速度大小之比為h2 h1B.“天宮一號”跟“神舟十號”的向心加速度大小之比R+ h2R+ hC.“天宮一號”的角速度與地球同步衛(wèi)星的角速度相同D.“天宮一號”的線速度大于 7.9 km/s圖717、假設(shè)將來人類登上了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷了如圖7所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的下列說法正確的是（）A.飛船在軌道I

13、上運動時的機械能大于飛船在軌道n上運動時的機械能B.飛船在軌道n上運動時，經(jīng)過P點時的速度大于經(jīng)過 Q點時的速度C.飛船在軌道出上運動到 P點時的加速度大于飛船在軌道n上運動到P點時的加速度D.飛船繞火星在軌道I上運動的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道I同樣的軌 道半徑運動的周期相同18、2012年6月18日，我國“神舟九號”與“天宮一號”成功實現(xiàn)交會對接，如圖1所示,圓形軌道I為“天宮一號”的運行軌道， 圓形軌道n為“神舟九號”的運行軌道， 在實現(xiàn)交 會對接前，“神舟九號”要進行多次變軌，則（）A. “天宮一號”在軌道I上的運行速率大于“神舟九號”在軌道n上的運行速率B. “神舟九號

14、”變軌前的動能比變軌后的動能要大C. “神舟九號”變軌前后機械能守恒D. “天宮一號”在軌道I上的向心加速度大于“神舟九號”在軌道n上的向心加速度19、質(zhì)量為 m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表不為 Ep=為引力常量，M為地球質(zhì)量，該衛(wèi)星原來在半徑為 R的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽,此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為（）11a GMmrR11B GMmR11F2 R20、物體在萬有引力場中具有的勢能叫做引力勢能.若取兩物體相距無窮遠時的引力勢能為零，一個質(zhì)量為 m的質(zhì)點到質(zhì)量為 M的引力源中心的距離為 ro時，其萬有引

15、力勢能 日=GMho （式中G為引力常量）.一顆質(zhì)量為 m的人造地球衛(wèi)星以半徑為1的圓形軌道環(huán)繞地球r o2,勻速飛行，已知地球的質(zhì)量為M要使此衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑增大為則衛(wèi)星上的發(fā)動機所消耗的最小能量為(假設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量始終不變，不計空氣阻力及其他星體的影響)()GMm1111A- E二多: 丹B E= GMsr CGMm112GMm11, E=于m) D E= 丁憶T)【背誦知識點】一、衛(wèi)星變軌問題的判斷：(1)衛(wèi)星的速度變大時，做離心運動，重新穩(wěn)定時，軌道半徑變大.(2)衛(wèi)星的速度變小時，做近心運動，重新穩(wěn)定時，軌道半徑變小.(3)圓軌道與橢圓軌道相切時，切點處外面的軌道上的

16、速度大，向心加速度相同.、人造天體運行參量的分析與計算方法分析與計算思路是將人造天體的運動看做繞中心天體做勻速圓周運動，它受到 的萬有引力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律建立動力學方程,Mm v224 712r . . 一 一.G7=ma= m- = mo r = m，以及利用人造天體在中心天體表面運行時，忽略中心天體的自轉(zhuǎn)的黃金代換公式GIM= gR2.一一 、，mm 4,三.萬有引力公式：F= Gy,其中g(shù) X 10 11 Nl- m2/kg 2(1)重力和萬有引力的關(guān)系在赤道上，有在兩極時，有GRm- mg= mRo 2= mJMm Grt= mg2 4兀 RT2 .(2)衛(wèi)

17、星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系由由2Mm v ，口 Grt= nR得 v=Mm2GRr = mo R,得3 =所以R越大，v越小.G3M所以r越大，川越小.由2Mm 4 兀 /口GRr= m-R得 T=,;所以R越大，T越大.GM四、環(huán)繞速度與發(fā)射速度的比較及地球同步衛(wèi)星1 .環(huán)繞速度與發(fā)射速度的比較近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 v=、慳=VgR= kms,通常稱為第一宇宙速度，它是地球周圍所有衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，是在地面上發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度.不同高度處的人造衛(wèi)星在圓軌道上的運行速度v= #M,其大小隨半徑的增大而減小.但是，由于在人造地球衛(wèi)星發(fā)射過程中火箭要克服地球引力做功，所以將衛(wèi)星發(fā)射

18、到離地球越遠的軌道，在地面上所需的發(fā)射速度就越大.2 .地球同步衛(wèi)星特點(1)地球同步衛(wèi)星只能在赤道上空.(2)地球同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)具有相同的角速度和周期.(3)地球同步衛(wèi)星相對地面靜止.(4)同步衛(wèi)星的高度是一定的.五.萬有引力公式：F=翠，其中G= X 10 11 Nl- m2/kg 2(1)重力和萬有引力的關(guān)系在赤道上，有 GR一 mg= mRo 2= mMm在兩極時，有GRt mg(2)衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑的關(guān)系由由由2Mm v ，口GRr= mR得 v=GMR'3 =所以R越大，v越小."所以R越大，3越小.Mm 4 Tt 2 114n 2R 一GRr= mR得T=、/-GM，所以R越大，T越大.Mm 2RK)六、天體質(zhì)量和密度的估算1 .解決天體圓周運動問題的一般思路 利用萬有引力定律解決天體運動的一般步驟 (1)兩條線索萬有引力提供向心力F= Fn.重力近似等于萬有引力提供向心力.(2)兩組公式 2,2Mm v 24 nG-r = m- = mw r = m m r r rTv?4 2mg= 77=010 2r= m_T-r(g r為軌道所在處重力加速度2 .天體質(zhì)量和密度的計算(1)