2017_2018學(xué)年高中物理課下能力提升十二衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行新人教版

1、42r3A恒星Q的質(zhì)量約為42r3B行星P的質(zhì)量約為課下能力提升(十二)衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行基礎(chǔ)練一、選擇題1天文學(xué)家在太陽系外找到一個(gè)和地球尺寸大體相同的系外行星P，這個(gè)行星圍繞某恒星Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。測(cè)得行星P的公轉(zhuǎn)周期為T，公轉(zhuǎn)軌道半徑為r。已知引力常量為G，則()GT2GT2C以7.9km/s的速度從地球發(fā)射的探測(cè)器可以到達(dá)該行星表面D以11.2km/s的速度從地球發(fā)射的探測(cè)器可以到達(dá)該行星表面2多選如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道，然后在Q點(diǎn)通過改變衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道，則()A該衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于7.9km/s，小于11.2km/sB衛(wèi)星在同步軌

2、道上的運(yùn)行速度大于7.9km/sC在軌道上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度D衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道3多選在發(fā)射一顆質(zhì)量為m的人造地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將其發(fā)射到貼近地球表面運(yùn)行的圓軌道上(離地面高度忽略不計(jì))，再通過一橢圓軌道變軌后到達(dá)距地面高為h的預(yù)定圓軌道上。已知它在圓形軌道上運(yùn)行的加速度為g，地球半徑為R，圖中PQ長(zhǎng)約為8R，衛(wèi)星在變軌過程中質(zhì)量不變，則()A衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的加速度為(hB衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的線速度為vgR2Rh)2gRhC衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速率大于在軌道上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速率D衛(wèi)星在軌道上的動(dòng)能大于在軌道上的動(dòng)能4(2016宜春高一檢測(cè))“嫦娥三號(hào)

3、”探測(cè)器由“長(zhǎng)征三號(hào)乙”運(yùn)載火箭從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，首次實(shí)現(xiàn)月球軟著陸和月面巡視勘察，“嫦娥三號(hào)”的飛行軌道示意圖如圖所示。假設(shè)“嫦娥三號(hào)”在環(huán)月段圓軌道和橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受到月球的萬有引力，則以下說法正確的是()A若已知“嫦娥三號(hào)”環(huán)月段圓軌道的半徑、運(yùn)動(dòng)周期和引力常量，則可以計(jì)算出月球的密度B“嫦娥三號(hào)”由環(huán)月段圓軌道變軌進(jìn)入環(huán)月段橢圓軌道時(shí)，應(yīng)讓發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火使其加速C“嫦娥三號(hào)”在從遠(yuǎn)月點(diǎn)P向近月點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的過程中，加速度變大D“嫦娥三號(hào)”在環(huán)月段橢圓軌道上P點(diǎn)的速度大于Q點(diǎn)的速度5在航天員聶海勝的精準(zhǔn)操控和張曉光、王亞平的密切配合下，“神舟十號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器成功實(shí)現(xiàn)

4、手控交會(huì)對(duì)接。如果對(duì)接前飛船和飛行器在同一軌道上運(yùn)行，飛船與前面飛行器對(duì)接，飛船為了追上飛行器，可采用的方法是()A飛船加速追上飛行器，完成對(duì)接B飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上飛行器完成對(duì)接C飛船加速至一個(gè)較低軌道再減速追上飛行器完成對(duì)接D無論飛船如何采取措施，均不能與飛行器對(duì)接二、非選擇題6(2016隆化月考)如圖所示，有A、B兩顆行星繞同一顆恒星M做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向相同，A行星的周期為T1，B行星的周期為T2，在某一時(shí)刻兩行星相距最近，則(1)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間，兩行星再次相距最近？(2)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間，兩行星第一次相距最遠(yuǎn)？提能練一、選擇題1多選(2016豐城月考)在地球大氣層

5、外有大量的太空垃圾。在太陽活動(dòng)期，地球大氣會(huì)受太陽風(fēng)的影響而擴(kuò)張，使一些原本在大氣層外繞地球飛行的太空垃圾被大氣包圍，從而逐漸降低軌道。大部分太空垃圾在落地前已經(jīng)燃燒成灰燼，但體積較大的太空垃圾仍會(huì)落到地面上，對(duì)人類造成危害。以下關(guān)于太空垃圾正確的說法是()A大氣的擴(kuò)張使垃圾受到的萬有引力增大而導(dǎo)致軌道降低B太空垃圾在與大氣摩擦過程中機(jī)械能不斷減小，進(jìn)而導(dǎo)致軌道降低C太空垃圾在軌道緩慢降低的過程中，由于與大氣的摩擦，速度不斷減小D太空垃圾在軌道緩慢降低的過程中，向心加速度不斷增大而周期不斷減小2多選假設(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(shí)，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，

6、則有關(guān)這艘飛船的下列說法正確的是()A飛船在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于飛船在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度B飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度C飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度D飛船繞火星在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期相同3多選如圖是“嫦娥三號(hào)”飛行軌道示意圖。假設(shè)“嫦娥三號(hào)”運(yùn)行經(jīng)過P點(diǎn)第一次通過近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，再次經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)第二次通過近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)”在距離月面近地點(diǎn)為Q、高度為15km，遠(yuǎn)地點(diǎn)為P、高度為100km的橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，下列說法

7、正確的是()A“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小可能變化B“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度100km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期C“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度D“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率可能小于經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率4多選(2016天津高一檢測(cè))在完成各項(xiàng)任務(wù)后，“神舟十號(hào)”飛船在返回地面時(shí)，要在P點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道，Q為軌道上的一點(diǎn)，M為軌道上的另一點(diǎn)，關(guān)于“神舟十號(hào)”的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的有()A飛船在軌道上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B飛船在軌道上經(jīng)過P的速度小于在軌道上經(jīng)過M的速

8、度C飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期大于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期D飛船在軌道上經(jīng)過P的加速度小于在軌道上經(jīng)過M的加速度二、非選擇題5設(shè)地球質(zhì)量為M，繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有一質(zhì)量為m的飛船由靜止開始從P點(diǎn)沿PD方向做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，1年后飛船在D點(diǎn)掠過地球上空，再過3個(gè)月又在Q點(diǎn)掠過地球上空，如圖所示(圖中“S”表示太陽)。根據(jù)以上條件，求地球與太陽之間的萬有引力大小。6質(zhì)量為m的登月器與航天飛機(jī)連接在一起，隨航天飛機(jī)繞月球做半徑為3R(R為月球半徑)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)到軌道的A點(diǎn)時(shí)，登月器被彈離，航天飛機(jī)速度變大，登月器速度變小且仍沿原方向運(yùn)動(dòng)，隨后登月器沿橢圓軌道登上月球表面的B點(diǎn)，在

9、月球表面逗留一段時(shí)間后，經(jīng)快速啟動(dòng)仍沿原橢圓軌道回到分離點(diǎn)A與航天飛機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，如圖所示。已知月球表面的重力加速度為g月?？茖W(xué)研究表明，天體在橢圓軌道上運(yùn)行的周期的平方與軌道半長(zhǎng)軸的立方成正比。42r3M，A正確；根據(jù)萬有引力提供向心力只能求得中心天體的質(zhì)量，因此根據(jù)題目所給(1)登月器與航天飛機(jī)一起在圓軌道上繞月球運(yùn)行的周期是多少？(2)若登月器被彈離后，航天飛機(jī)的橢圓軌道的長(zhǎng)軸為8R，為保證登月器能順利返回A點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，則登月器可以在月球表面逗留的時(shí)間是多少？答案基礎(chǔ)練Mm421解析：選A根據(jù)萬有引力提供向心力，以行星P為研究對(duì)象，有Gr2mrT2，得GT2C信息不能求出行星P的質(zhì)量，B錯(cuò)

10、誤；如果發(fā)射探測(cè)器到達(dá)該系外行星，需要克服太陽對(duì)探測(cè)器的萬有引力，脫離太陽系的束縛，所以需要發(fā)射速度大于第三宇宙速度，C、D錯(cuò)誤。2解析：選CD衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度為7.9km/s，A錯(cuò)誤；環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，最大的運(yùn)行速度是7.9km/s，B錯(cuò)誤；P點(diǎn)比Q點(diǎn)離地球近些，故在軌道上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度，正確；衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道，D正確。Mm3解析：選BC設(shè)地球質(zhì)量為M，由萬有引力提供向心力得，在軌道上有GR2mg，ma，所以aRh2g，A錯(cuò)誤；又因aRv2Rh，所以vRh在軌道上有GMmRh2gR2，r2rGMmmv2B正確；衛(wèi)星由軌道變軌到軌道需要加速

11、做離心運(yùn)動(dòng)，即滿足，所以衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速率大于在軌道上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過P點(diǎn)的速率，C正確；盡管衛(wèi)星從r軌道變軌到軌道要在P、Q點(diǎn)各加速一次，但在圓形軌道上v達(dá)式知衛(wèi)星在軌道上的動(dòng)能小于在軌道上的動(dòng)能，D錯(cuò)誤。GM，所以由動(dòng)能表AB4解析：選C根據(jù)“嫦娥三號(hào)”環(huán)月段圓軌道的半徑、運(yùn)動(dòng)周期和引力常量可以求出月球的質(zhì)量，但是由于不知道月球的半徑，故無法求出月球的密度，錯(cuò)誤；“嫦娥三號(hào)”由環(huán)月段圓軌道變軌進(jìn)入環(huán)月段橢圓軌道時(shí)，軌道半徑減小，故應(yīng)使其減速，錯(cuò)誤；“嫦娥三號(hào)”在從遠(yuǎn)月點(diǎn)P向近月點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的過程中所受萬有引力逐漸增大，故加速度變大，C正確；“嫦娥三號(hào)”在環(huán)月段橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)離月球越近

12、速度越大，故P點(diǎn)的速度小于Q點(diǎn)的速度，D錯(cuò)誤。5解析：選B飛船要追上飛行器，應(yīng)先減速，使它的半徑減小，速度增大，故在低軌道上飛船可接近或超過飛行器，當(dāng)飛船運(yùn)動(dòng)到合適的位置時(shí)再加速，使其軌道半徑增大，速度減小，當(dāng)剛好運(yùn)動(dòng)到飛行器所在軌道時(shí)停止加速，則飛船的速度剛好等于飛行器的速度，可以完成對(duì)接。B正確。Mm426解析：A、B兩顆行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由萬有引力提供向心力Gr2mT2rT2r3GM，因此T1T2。可見當(dāng)A運(yùn)動(dòng)完一周時(shí)，B還沒有達(dá)到一周，但是要它們相距最近，只有A、B行星和恒星M的連線再次在一條直線上，且A、B在同側(cè)，從角度看，在相同時(shí)間內(nèi)，A比B多轉(zhuǎn)了2；如果A、B在異側(cè)，則它們相距

13、最遠(yuǎn)，從角度看，在相同時(shí)間內(nèi)，A比B多轉(zhuǎn)了。(1)設(shè)再次相距最近的時(shí)間為t1，t12T2T2T1由2T1TTt12t112；(2)設(shè)第一次相距最遠(yuǎn)的時(shí)間為t2，T1t2T2t2t2由22T1T2T2T1。T2T1T1T2答案：(1)T1T2(2)T2T1提能練1解析：選BD大氣的擴(kuò)張使垃圾的機(jī)械能減小，速度減小，從而做近心運(yùn)動(dòng)，使軌mm2rma可得：v道半徑減小，A錯(cuò)誤，B正確；由，TGMmv242GMr2rTr42r3GM，GMar2，可知隨r減小，v增大，T減小，a增大，故C錯(cuò)誤，D正確。B2解析：選BC飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí)必須點(diǎn)火加速才能進(jìn)入軌道，因此飛船在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度小于

14、飛船在軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度，A錯(cuò)誤；由開普勒第二定律可知，飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度大于經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速度，正確；M由公式aGr2可知，飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度等于飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)到PGM點(diǎn)時(shí)的加速度，C正確；由公式T2r3可知，因地球質(zhì)量和火星質(zhì)量不同，所以飛船繞火星在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以與軌道同樣的軌道半徑運(yùn)動(dòng)的周期不相同，D錯(cuò)誤。3解析：選BC“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于圓軌道的軌道半徑大于橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，根據(jù)開普勒定律，“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度100km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的

15、周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期，選項(xiàng)B正確；由于在Q點(diǎn)“嫦娥三號(hào)”所受萬有引力大，所以“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度，選項(xiàng)C正確；由開普勒第二定律可知，“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的速率大于經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。C4解析：選AB由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知A正確；飛船在軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故飛船經(jīng)過P、M兩點(diǎn)時(shí)的速率相等，由于飛船在P點(diǎn)進(jìn)入軌道時(shí)相對(duì)于軌道做近心運(yùn)動(dòng)，可知飛船在軌道上P點(diǎn)速度小于軌道上P點(diǎn)速度，故B正確；根據(jù)開普勒第三定律可知，飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期，錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可知，飛船在軌道上經(jīng)過

16、P的加速度與在軌道上經(jīng)過M的加速度大小相等，D錯(cuò)誤。5解析：飛船開始與地球相當(dāng)于在D點(diǎn)相遇，經(jīng)過3個(gè)月后，它們又在Q點(diǎn)相遇，因此在這段時(shí)間內(nèi)，地球與太陽的連線轉(zhuǎn)過的角度31236090。151DQPQPDaT2aT2aT2設(shè)地球的公轉(zhuǎn)周期為T，飛船由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則242932由幾何關(guān)系知，地球的公轉(zhuǎn)半徑為DQaT2R29226422TFMR16所以，地球與太陽之間的萬有引力大小為922Ma16922Ma答案：6解析：(1)設(shè)登月器和航天飛機(jī)在半徑為3R的圓軌道上運(yùn)行時(shí)的周期為T，因其繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以滿足mT23RGMm22R同時(shí)，月球表面的物體所受重力和引力的關(guān)系滿足Mm