第六章專題衛(wèi)星變軌問題和雙星問題—人教版高中物理必修二檢測(cè)

1、專題強(qiáng)化一：衛(wèi)星變軌問題和雙星問題1.兩個(gè)質(zhì)量不同的天體構(gòu)成雙星系統(tǒng)，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A.質(zhì)量大的天體線速度較大B.質(zhì)量小的天體角速度較大C .兩個(gè)天體的向心力大小相等D.若在圓心處放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它受到的合力為零2.2019年春節(jié)期間，中國(guó)科幻電影里程碑的作品流浪地球熱播，影片中為了讓地球逃離太陽系，人們?cè)诘厍蛏辖ㄔ焯卮蠊β拾l(fā)動(dòng)機(jī)，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程如圖所示，地球在橢圓軌道I上運(yùn)行到遠(yuǎn)日點(diǎn) B變軌，進(jìn)入圓形軌道n.在圓形軌道 n上運(yùn)彳T到B點(diǎn)時(shí)再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛 .對(duì)于該過程，下列說法正確的是（）A.沿軌道 I運(yùn)

2、動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)，需向前噴氣減速才能進(jìn)入軌道nB.沿軌道I運(yùn)行的周期小于沿軌道 n運(yùn)行的周期C.沿軌道I運(yùn)行時(shí)，在A點(diǎn)的加速度小于在 B點(diǎn)的加速度D.在軌道 I上由A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)的過程，速度逐漸增大3 .如圖所示， 嫦娥三號(hào)”探測(cè)器經(jīng)軌道 I到達(dá)P點(diǎn)后經(jīng)過調(diào)整速度進(jìn)入圓軌道n ,再經(jīng)過調(diào)整速度變軌進(jìn)入橢圓軌道 出，最后降落到月球表面上.下列說法正確的是（）A .嫦娥三號(hào)”在地球上的發(fā)射速度大于11.2 km/sB .嫦娥三號(hào)”由軌道I經(jīng)過P點(diǎn)進(jìn)入軌道n時(shí)要加速C.嫦娥三號(hào)”在軌道出上經(jīng)過p點(diǎn)的速度大于在軌道 n上經(jīng)過P點(diǎn)的速度D.嫦娥三號(hào)”穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道 n上經(jīng)過p點(diǎn)的加速度與在軌道 出上經(jīng)過p

3、點(diǎn)的加速度相等7 ： 1,同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做4 .冥王星與其附近的另一星體卡戎可視為雙星系統(tǒng)，質(zhì)量比約為勻速圓周運(yùn)動(dòng).由此可知，冥王星繞。點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的（ ）.A .軌道半徑約為卡戎的 ZB.角速度大小約為卡戎的 1C.線速度大小約為卡戎的 7倍D.向心力大小約為卡戎的 7倍5.宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩顆星球，其他星球?qū)λ麄兊娜f有引力可以忽略不計(jì).它們 在相互之間的萬有引力作用下，圍繞連線上的某一固定點(diǎn)做同周期的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示.下 列說法中正確的是（）IZA.它們的線速度大小與質(zhì)量成正比B.它們的線速度大小與軌道半徑成正比C.它們的線速度大小相等D.它們的向心加速度大小相等6

4、 .（多選）北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射需要經(jīng)過幾次變軌，例如某次變軌，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1上，然后在P處變軌到橢圓軌道 2上，最后由軌道2在Q處變軌進(jìn)入圓軌道 3,軌道1、2相切于P點(diǎn), 軌道2、3相切于Q點(diǎn)，如圖所示.忽略空氣阻力和衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則以下說法正確的是（）A .該衛(wèi)星從軌道1變軌到軌道2需要在P處減速B .該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3,機(jī)械能逐漸減小C.該衛(wèi)星在軌道3的動(dòng)能小于在軌道 1的動(dòng)能D.該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，在軌道 3上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度等于在軌道2上Q點(diǎn)的加速度7 .（多選）航天飛機(jī)在完成對(duì)哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后，在A點(diǎn)從圓形軌道I進(jìn)入橢圓軌道n, B為軌道n上的一

5、點(diǎn)，如圖所示.關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有（）A.在軌道n上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過 B點(diǎn)的速度B .在軌道n上經(jīng)過A的速度小于在軌道 I上經(jīng)過A的速度C.在軌道n上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道I上運(yùn)動(dòng)的周期D .在軌道n上經(jīng)過A的加速度小于在軌道I上經(jīng)過A的加速度8 .（多選）如圖所示，在嫦娥探月工程中，設(shè)月球半徑為R,月球表面的重力加速度為g0.飛船在半徑為 4R的圓形軌道I上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道 n ,到達(dá)軌道的近月點(diǎn) B時(shí)，再次點(diǎn)火進(jìn)入近月軌道 出繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，忽略月球的自轉(zhuǎn)，則 （）A.飛船在軌道 出上的運(yùn)行速率大于 gB.飛船在軌道I上的運(yùn)行速率小于在軌道n

6、上B處的運(yùn)行速率C.飛船在軌道I上的向心加速度小于在軌道n上B處的向心加速度D.飛船在軌道I、軌道出上運(yùn)行的周期之比 Ti ： Tm = 4 ： 19 .（多選）宇宙中兩顆相距較近的天體稱為雙星”，它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)因?yàn)槿f有引力的作用而吸引到一起.如圖所示，某雙星系統(tǒng)中A、B兩顆天體繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑之比rA : rB= 1 ： 2,則兩顆天體的（）A .質(zhì)量之比mA : mB= 2 ： 1B .角速度之比3A ： 3B= 1 ： 2C.線速度大小之比 VA ： VB= 1 ： 2D.向心力大小之比 FA ： FB= 2 ： 110 .（多選

7、）兩顆靠得很近的天體組合為雙星，它們以兩者連線上的某點(diǎn)為圓心，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說法中正確的是()A.它們所受的向心力大小相等B 它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小相等C 它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比D 它們的周期與軌道半徑成正比11 中國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“神舟號(hào)”飛船，目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國(guó)際第三代載人飛船技術(shù)，其發(fā)射過程簡(jiǎn)化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A 、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，A點(diǎn)距地面的高度為hi,飛船飛行5圈后進(jìn)行變軌，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖 9 所示 .設(shè)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n 圈所用時(shí)間為 t ， 若已知地球表面重力加速度為 g， 地

8、球半徑為R,忽略地球的自轉(zhuǎn)，求：圖9(1)飛船在B 點(diǎn)經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時(shí)是加速還是減速？(2)飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A 時(shí)的加速度大小 .(3)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)B 距地面的高度h2.12如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)星球A和B在引力作用下都繞 O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，星球A和B兩者中心之間距離為L(zhǎng).已知星球A、B的中心和。三點(diǎn)始終共線，星球 A和B分別在。的兩側(cè) . 引力常量為 G.(1)求兩星球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期；(2)在地月系統(tǒng)中，若忽略其他星球的影響，可以將月球和地球看成上述星球A和B,月球繞其軌道中心運(yùn)行的周期記為Ti.但在近似處理問題時(shí)，常常認(rèn)為月球是繞地心做圓周運(yùn)動(dòng)的，這樣算得的

9、運(yùn)行周期記為丁2.已知地球和月球的質(zhì)量分別為5.98X 1024 kg和7.35X 1022 kg.求T2與Ti兩者平方之比.(計(jì)算結(jié)果保留四位有效數(shù)字)答案1 .【答案】C【解析】雙星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，它們的角速度相等，故 B錯(cuò)誤;兩個(gè)星球間的萬有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第三定律可知，兩個(gè)天體的向心力大小相等，故C正22=m1 32門=m2 32r2確；根據(jù)牛頓第二定律，有:其中：r1 + r2=L故質(zhì)量大的星球線速度小，故 A錯(cuò)誤；若在圓心處放一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，合力：F=Gk-G= 、.一研帚)金。故D錯(cuò)誤.2 .【答案】B【解析】3 .【答案】D 【解析】4 .【答案】A【解析】設(shè)冥王星和卡戎

10、的質(zhì)量分別為mi和m2,軌道半徑分別為 門和2,它們之間的距離為 L.冥王星和卡戎繞它們連線上的某點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期和角速度相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；對(duì)于冥王星有一- = mi w2ri,對(duì)于卡戎有 一不一=m2 32r2,可知 mi 32口= m2 32r2,故廣=喟.=,選項(xiàng) A 正 確；又線速度v= cor,故線速度大小之比 三=?=1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因兩星的向心力均由它們之間的 萬有引力提供，故大小相等，選項(xiàng) D錯(cuò)誤.5 .【答案】BGm Mi* 【解析】雙星系統(tǒng)中，兩星運(yùn)動(dòng)的周期相等，相互間的萬有引力提供各自所需的向心力，則有;t-7(ri r2f=回找1= m2*r2,可知它們的軌道

11、半徑與質(zhì)量成反比，再由v=亍、a=45可知線速度、向心加速度與軌道半徑成正比，即應(yīng)與它們的質(zhì)量成反比，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確.6 .【答案】CD【解析】該衛(wèi)星從軌道 1變軌到軌道2需要在P處加速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該衛(wèi)星從軌道1到軌道2需 要點(diǎn)火加速，則機(jī)械能增加；從軌道2再到軌道3,又需要點(diǎn)火加速，機(jī)械能增加；故該衛(wèi)星從軌道1到軌道2再到軌道3,機(jī)械能逐漸增加，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；根據(jù)v=J可知，該衛(wèi)星在軌道 3的 速度小于在軌道1的速度，則衛(wèi)星在軌道 3的動(dòng)能小于在軌道1的動(dòng)能，選項(xiàng)C正確；根據(jù)a= 可知，該衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)， 在軌道3上經(jīng)過Q點(diǎn)的加速度等于在軌道 2上Q點(diǎn)的加速度，選項(xiàng)D正 確；故選

12、C、D.7 .【答案】ABC【解析】在軌道n上由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由開普勒第二定律可得經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過 B的速度，A正確；從軌道I的A點(diǎn)進(jìn)入軌道n需減速，使萬有引力大于所需要的向心力，做近心運(yùn)動(dòng)，所以 在軌道II上經(jīng)過A的速度小于在軌道I上經(jīng)過A的速度，B正確；根據(jù)開普勒第三定律 =k,橢圓 軌道的半長(zhǎng)軸小于圓軌道的半徑，所以在軌道n上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道 I上運(yùn)動(dòng)的周期，C正確；在軌道n上和在軌道I上通過A點(diǎn)時(shí)所受的萬有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，加速度相等，D錯(cuò)誤.8 .【答案】BC【解析】由 寫= mg。知，v= 必,即飛船在軌道 山上的運(yùn)行速率等于Mi詞，A錯(cuò)誤.由v=，智 知, v

13、ivm,則有Vn bVi, B正確.由an= 知，飛 船在軌道I上的向心加速度小于在軌道 n上B處的向心加速度，C正確.由T=2=后 知，飛船在 軌道I、軌道出上運(yùn)行的周期之比 Ti ： Tm=8 ： 1, D錯(cuò)誤.9 .【答案】AC【解析】雙星都繞 O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由兩者之間的萬有引力提供向心力，角速度相等，設(shè)為M根據(jù)牛頓第二定律，對(duì) A星：G = mA, 2rA對(duì) B 星：G = mlB)2rB聯(lián)立得mA : mB= rB : rA = 2 : 1.根據(jù)雙星的條件有：角速度之比3A ： 3B=1 ： 1,由v= 3!得線速度大小之比 VA： VB=rA： rB=1 ： 2,向心力大小之

14、比 FA： FB=1 ： 1,選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤.10 .【答案】AC【解析】在雙星系統(tǒng)中，雙星之間的萬有引力提供各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即向心力大小相等，故A正確；在雙星問題中它們的角速度相等，根據(jù)v= cor得它們做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與軌道半徑成正比，故 B錯(cuò)誤；雙星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有相同的角速度，靠相互間的萬有引力提供向心力，即G =m1rw2 =m21 co2所以它們的軌道半徑與它們的質(zhì)量成反比，故C正確;雙星各自做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，故D錯(cuò)誤.11(1)加速(2) RgR2 2 (3、映-R 4n2 t?解析(2)在地球表面有mg = GMmR根據(jù)牛頓第二定律有：G=maA由式聯(lián)立解得，飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小為 aA= gR2 2.R+ h1 2(3)由萬有引力提供向心力，有GMm2= m-2R+h2 2T2(R+h2)由題意可知，飛船在預(yù)定圓軌道上運(yùn)行的周期為T=tn由式聯(lián)立解得卜2 =q晶 -R.12解析（1）兩星球圍繞同一點(diǎn) 。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度大小相同， 周期也相同，其所需向心力由兩者間的萬有引力提供，設(shè)A、B的軌道半徑分別為2、門，由牛頓第二定律知:g工 n m Mm . .4 2對(duì)于 B 有 G-L2-= M