2022年新高考物理總復(fù)習(xí)：天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星

1、2022 年新高考物理總復(fù)習(xí)：天體運(yùn)動(dòng)與人造衛(wèi)星A 級(jí)保分題目巧做快做1多選(2017江蘇高考)“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天發(fā)射中心成功發(fā)射升空。與“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室對(duì)接前，“天舟一號(hào)”在距地面約 380 km 的圓軌道上飛行，則其( )角速度小于地球自轉(zhuǎn)角速度 B線速度小于第一宇宙速度 C周期小于地球自轉(zhuǎn)周期 D向心加速度小于地面的重力加速度Mm解析：選 BCD“天舟一號(hào)”在距地面約 380 km 的圓軌道上飛行時(shí)，由 G r2 m2r可知，半徑越小，角速度越大，則其角速度大于同步衛(wèi)星的角速度，即大于地球自轉(zhuǎn)的角 速度，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由于第一宇宙速度是最

2、大環(huán)繞速度，因此“天舟一號(hào)”在圓軌道的線速度小于第一宇宙速度，B2項(xiàng)正確；由 T 可知，“天舟一號(hào)”的周期小于地球自轉(zhuǎn)周期，CMmMm 項(xiàng)正確；由 Gg，D 項(xiàng)正確。mg，Gma 可知，向心加速度 a 小于地球表面的重力加速度R2Rh 22.多選(2017全國卷)如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P 為近日點(diǎn)，Q 為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N 為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T0。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從 P 經(jīng) M、Q 到 N 的運(yùn)動(dòng)過程中()AT0從 P 到 M 所用的時(shí)間等于 4從 Q 到 N 階段，機(jī)械能逐漸變大從 P 到 Q 階段，速率逐漸變小從 M 到 N 階段，萬有

3、引力對(duì)它先做負(fù)功后做正功解析：選 CD在海王星從 P 到 Q 的運(yùn)動(dòng)過程中，由于引力與速度的夾角大于90，因此引力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，速度越來越小，C 項(xiàng)正確；海王星從 P 到 M 的時(shí)間小0T于從 M 到 Q 的時(shí)間，因此從 P 到 M 的時(shí)間小于 4 ，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；由于海王星運(yùn)動(dòng)過程中只受到太陽引力作用，引力做功不改變海王星的機(jī)械能，即從 Q 到 N 的運(yùn)動(dòng)過程中海王星的機(jī)械能守恒，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；從 M 到 Q 的運(yùn)動(dòng)過程中引力與速度的夾角大于 90，因此引力做負(fù)功，從 Q 到 N 的過程中，引力與速度的夾角小于 90，因此引力做正功，即海王星從 M 到 N 的過程中萬有引力先做負(fù)功后

4、做正功，D 項(xiàng)正確。3.多選據(jù)印度時(shí)報(bào)報(bào)道，目前，印度政府 2017 年電子預(yù)算文件顯示，火星登陸計(jì)劃第 1 頁 共 8 頁暫定于 20212022 年。在不久的將來，人類將登陸火星，建立基地。用運(yùn)載飛船給火星基地進(jìn)行補(bǔ)給，就成了一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。其中一種設(shè)想的補(bǔ)給方法：補(bǔ)給飛船從地球起 飛，到達(dá)月球基地后，卸下部分補(bǔ)給品。再從月球起飛，飛抵火星。在到達(dá)火星近地軌道 后，“空投補(bǔ)給品”，補(bǔ)給飛船在不著陸的情況下完成作業(yè)，返回地球。下列說法正確的 是()A補(bǔ)給飛船從月球起飛時(shí)的發(fā)射速度要達(dá)到 7.9 km/s B“空投補(bǔ)給品”要給補(bǔ)給品減速 C補(bǔ)給飛船不在火星上著陸原因是為了節(jié)省能量 D補(bǔ)給飛

5、船卸下部分補(bǔ)給品后，因?yàn)槭艿降娜f有引力減小，所以要做離心運(yùn)動(dòng)解析：選 BC月球的質(zhì)量和重力加速度小于地球質(zhì)量及地球上的重力加速度，補(bǔ)給飛 船從月球起飛時(shí)的發(fā)射速度不用達(dá)到 7.9 km/s，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；從高軌道變軌到低軌道，需要減速，所以“空投補(bǔ)給品”要給補(bǔ)給品減速，選項(xiàng) B 正確；補(bǔ)給飛船不在火星上著陸， 可以節(jié)省因發(fā)射而耗費(fèi)的能量，選項(xiàng)C 正確；補(bǔ)給飛船卸下部分補(bǔ)給品后，仍做圓周運(yùn)動(dòng)， 選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。4(2018福州一中模擬)引力波的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了愛因斯坦 100 年前所做的預(yù)測。1974 年發(fā)現(xiàn)了脈沖雙星間的距離在減小就已間接地證明了引力波的存在。如果將該雙星系統(tǒng)簡化為理想的圓周運(yùn)動(dòng)模

6、型，如圖所示，兩星球在相互的萬有引力作用下，繞 O 點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于雙星間的距離減小，則( )A兩星的運(yùn)動(dòng)周期均逐漸減小B兩星的運(yùn)動(dòng)角速度均逐漸減小C兩星的向心加速度均逐漸減小D兩星的運(yùn)動(dòng)線速度均逐漸減小解析：選 A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m1m2mr 2mr 2，知mr mr ，知軌道半徑比等于質(zhì)量之反比，雙星間力。根據(jù)G L21 12 21 12 2的距離減小，則雙星的軌道半徑都變小，根據(jù)萬有引力提供向心力，知角速度變大，周期變小，故 A 正確，Bm1m2ma m a知，L 變小，則兩星的向心加速度均增大，故C錯(cuò)誤；根據(jù) Gm1m2L2v121

7、122Gm2r1錯(cuò)誤；根據(jù) GL2 m1 r，解得 v1L2，由于 L 平方的減小比 r1 的減1小量大，則線速度增大，故D 錯(cuò)誤。5多選(2018莆田六中月考)在軌道上運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量為 m 的人造地球衛(wèi)星，它到地面的距離等于地球半徑 R，地面上的重力加速度為 g，忽略地球自轉(zhuǎn)影響，則()衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為 2gR第 2 頁 共 8 頁衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期為 42RgC1衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小為2gD1衛(wèi)星軌道處的重力加速度為4g解析：選 BD人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)萬有引力提供向心力，設(shè)地球質(zhì)GMmv242r量為 M、衛(wèi)星的軌道半徑為 r，則又 r2RGMmr2m rm2rmam T2G

8、MgR忽略地球自轉(zhuǎn)的影響有R2mg，所以衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小為 vr 2 ，故 A 錯(cuò)誤；T2r3 42R，故B 正確；aGMg ，故C 錯(cuò)誤；衛(wèi)星軌道處的GMgr24g重力加速度為4，故 D 正確。6.(2016天津高考)我國即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接。假設(shè)“天宮二 號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，下列措施可行的是()A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接 B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接 C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上

9、加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接解析：選 C飛船在同一軌道上加速追趕空間實(shí)驗(yàn)室時(shí)，速度增大，所需向心力大于萬有引力，飛船將做離心運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；同理，空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上減速等待飛船時(shí)，速度減小，所需向心力小于萬有引力，空間實(shí)驗(yàn)室 做近心運(yùn)動(dòng)，也不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；當(dāng)飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速時(shí)，飛船做離心運(yùn)動(dòng)，逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，可實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng) C 正確；當(dāng)飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速時(shí)，飛船將做近心運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)

10、離空間實(shí)驗(yàn)室，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選 項(xiàng) D 錯(cuò)誤。7多選在地球表面以初速度 v0 豎直向上拋出一個(gè)小球，經(jīng)時(shí)間 t 后回到出發(fā)點(diǎn)。假如宇航員登上某個(gè)與地球差不多大小的行星表面，仍以初速度 v0 豎直向上拋出一個(gè)小球， 經(jīng)時(shí)間 4t 后回到出發(fā)點(diǎn)。則下列說法正確的是( )第 3 頁 共 8 頁A這個(gè)行星的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比為 12 B這個(gè)行星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度之比為 12 C這個(gè)行星的密度與地球的密度之比為 14 D這個(gè)行星的自轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期之比為 122v0g4t1g解析：選 BC行星表面與地球表面的重力加速度之比為行2v 地 ，行星質(zhì)量與地40tg R2行MG1球質(zhì)量之比

11、為 行4，故 A 錯(cuò)誤；這個(gè)行星的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度Mg R2地地GM行vg R1V1之比為v行行2，故 B 正確；這個(gè)行星的密度與地球的密度之比為 行4，故地g RM地地地VC 正確；無法求出這個(gè)行星的自轉(zhuǎn)周期與地球的自轉(zhuǎn)周期之比，故D 錯(cuò)誤。8.(2017浙江 4 月選考)火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步。如圖所示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng)，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng)，最后撞落在地面上。不計(jì)火箭質(zhì)量的變化，則 ( )火箭在勻速下降過程中，機(jī)械能守恒火箭在減速下降過程中，攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機(jī)械能的變化D火箭著地時(shí)，火箭對(duì)地的作用

12、力大于自身的重力解析：選 D 勻速下降過程動(dòng)能不變，重力勢能減少，所以機(jī)械能不守恒，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；減速下降時(shí)加速度向上，所以攜帶的檢測儀器處于超重狀態(tài)，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；火箭著地時(shí)，火箭對(duì)地的作用力大于自身的重力，選項(xiàng) D 正確；合外力做功等于動(dòng)能改變量，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤。9.多選(2018 西北師大附中模擬 )宇航員在某星球表面以初速度2.0 m/s 水平拋出一物體，并記錄下物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示，O 為拋出點(diǎn)，若該星球半徑為4 000 km，引力常量 G6.671011 Nm2 kg2，則下列說法正確的是() A該星球表面的重力加速度為 4.0 m/s2 B該星球的質(zhì)量為 2.41023 k

13、g C該星球的第一宇宙速度為 4.0 km/s第 4 頁 共 8 頁D若發(fā)射一顆該星球的同步衛(wèi)星，則同步衛(wèi)星的繞行速度一定大于 4.0 km/s1解析：選 AC根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：h2gt2，xv0t，解得 g4.0 m/s2，A 正確；在gR2星球表面，重力近似等于萬有引力，得 M G 9.61023kg，B 錯(cuò)誤；由mv2mg 得第R1一宇宙速度為 v gR4.0 km/s，C 正確；第一宇宙速度為最大的環(huán)繞速度，D 錯(cuò)誤。10多選使物體成為衛(wèi)星的最小發(fā)射速度稱為第一宇宙速度 v ，而使物體脫離星球引22121力所需要的最小發(fā)射速度稱為第二宇宙速度 v ，v 與 v 的關(guān)系是 v 2v ，

14、已知某星球半11徑是地球半徑 R 的3，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度 g 的6，地球的平均密度為 ，不計(jì)其他星球的影響，則()該星球上的第一宇宙速度為該星球上的第二宇宙速度為3gR 3gR3該星球的平均密度為28R3該星球的質(zhì)量為 81解析：選 BC設(shè)地球的質(zhì)量為 M，使質(zhì)量為 m 的物體成為其衛(wèi)星的第一宇宙速度滿11Mmv 2GM足：mgGR2 m R，解得：GMgR2，v R gR，某星球的質(zhì)量為 M，半gR21徑為 R，表面的重力加速度為 g，同理有：GMgR2 54 ，解得：M54M，該星球上的第一宇宙速度為：vGM2gRA 錯(cuò)誤；該星1R gR 6，故選項(xiàng)球上的第二宇宙速度

15、為：v 2v gR4，故選項(xiàng) B 正確；由球體體積公式 V R32133M3M3M3M274和質(zhì)量與密度的關(guān)系式 可知， ，M R3， 解V4R324R34R35423得：M81R3，故選項(xiàng) C 正確，D 錯(cuò)誤。B 級(jí)拔高題目穩(wěn)做準(zhǔn)做11.多選2017 年 1 月 24 日，報(bào)道稱，俄航天集團(tuán)決定將“質(zhì)子-M” 運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)召回沃羅涅日機(jī)械制造廠。若該火箭從 P 點(diǎn)發(fā)射后不久就失去了動(dòng)力，火箭到達(dá)最高點(diǎn) M 后又返回地面的 Q 點(diǎn)，并發(fā)生了爆炸，已知引力常量為 G，地球半徑為 R。不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是( )A火箭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，在 M 點(diǎn)的速率最大B火箭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，在 M

16、 點(diǎn)的速率小于 7.9 km/s第 5 頁 共 8 頁C火箭從 M 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 Q 點(diǎn)(爆炸前)的過程中，火箭的機(jī)械能守恒D已知火箭在 M 點(diǎn)的速度為 v，M 點(diǎn)到地球表面的距離為 h，則可求出地球的質(zhì)量解析：選 BC 火箭在失去動(dòng)力后，在 M 點(diǎn)的速率最小，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤；火箭從 M 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 Q 點(diǎn)(爆炸前)的過程中，只有萬有引力做功，火箭的機(jī)械能守恒，選項(xiàng) C 正確；7.9 km/s 是最大的環(huán)繞速度，火箭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，在M 點(diǎn)的速率小于 7.9 km/s，選項(xiàng) B 正確； 火箭做的不是圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)選項(xiàng)D 中給出的條件，無法求出地球的質(zhì)量，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤。12(2018天津質(zhì)檢)地球赤道

17、上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，所受到的向心Fav力為 F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為1；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星(高度忽略)所受到的向心力為 F2，向心加速度為 a2，線速度為 v2，角速度為 2；地球同步衛(wèi)星所受到的向心力為 ，向心加速度為 ，線速度為 ，角速度為 。假設(shè)三者質(zhì)3333量相等，地球表面的重力加速度為 g，第一宇宙速度為 v，則( )AF1F2F3Cv1v2vv3Ba1a2ga3 D132解析：選 D根據(jù)題意，研究對(duì)象三者質(zhì)量相等，軌道半徑 r1r2r3。物體與近地人造衛(wèi)星比較，由于赤道上物體受引力和支持力的合力提供向心力，而近地衛(wèi)星只受萬有引力，

18、故 F1F2，故 A 錯(cuò)誤；由選項(xiàng) A 的分析知道向心力 F1F2，故由牛頓第二定律可知 a1a2，v2故 B 錯(cuò)誤；由 A 選項(xiàng)的分析知道向心力 F1F2，根據(jù)向心力公式 Fm R ，由于 m、R 相等，故v T ，再根據(jù) 2 ， 故 D 正32 T ，有 132確。13.(2018德陽一診)2016 年10 月17 日發(fā)射的“神舟十一號(hào)” 飛船于 10 月 19 日與“天宮二號(hào)”順利實(shí)現(xiàn)了對(duì)接。在對(duì)接過程中， “神舟十一號(hào)”與“天宮二號(hào)”的相對(duì)速度非常小，可以認(rèn)為具有相同速率。它們的運(yùn)動(dòng)可以看作是繞地球的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)“神舟十一號(hào)”的質(zhì)量為 m，對(duì)接處距離地球表面高度為 h，地球的半徑為

19、 r，地球表面處的重力加速度為 g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，“神舟十一號(hào)”在對(duì)接時(shí)，下列結(jié)果正確的是()對(duì)地球的引力大小為 mg向心加速度為 rgrh2rhrh周期為rgDmgr2動(dòng)能為rh第 6 頁 共 8 頁解析：選 C“神舟十一號(hào)”在對(duì)接處的重力加速度小于地球表面的重力加速度，對(duì)地球的引力小于 mg，故AMm錯(cuò)誤；在地球表面重力等于萬有引力，有 G r2 mg，解得：GMgr2 對(duì)接時(shí)，萬有引力提供向心力，有 G Mm marh 2聯(lián)立式得：a r2g，故 B 錯(cuò)誤；rh2根據(jù)萬有引力提供向心力，有 GMm42m(rh)rh2T22rhrh聯(lián)立得 Trg，故 C 正確；Mmv2 根據(jù)萬有引

20、力提供向心力，Gmrh 2rh1GMmmgr22動(dòng)能 Ek2mv22rh rh，故 D 錯(cuò)誤。14.(2018鷹潭一模)我國首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于 2016 年 8 月 16 日 1 點(diǎn) 40 分成功發(fā)射。量子衛(wèi)星成功運(yùn)行后，我國將在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí) 驗(yàn)體系。假設(shè)量子衛(wèi)星軌道在赤道平面，如圖所示。已知量子衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的 m 倍，同步衛(wèi)星的軌道半徑是地球半徑的 n 倍，圖中 P 點(diǎn)是地球赤道上一點(diǎn)，由此可知()同步衛(wèi)星與量子衛(wèi)星的運(yùn)行周期之比為 n3m3P同步衛(wèi)星與 點(diǎn)的速度之比為1n量子衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的速度之比為 nmP量子衛(wèi)星與 點(diǎn)的速度之比為n3mr 3r 3T解析：選 D由開普勒第三定律得 量 同 ，又由題意知 rmR，rnR，所以 同r 3nR3n3T 2T 2量同量同T量同