新課程魯科版高中物理新學(xué)案課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十）人類對(duì)太空的不懈探索

課時(shí)跟蹤訓(xùn)練（二十）人類對(duì)太空的不懈探索A級(jí)—學(xué)考達(dá)標(biāo)1．關(guān)于“日心說(shuō)”和“地心說(shuō)”，下列說(shuō)法正確的是()A．地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的B．“太陽(yáng)從東邊升起，在西邊落下”，這說(shuō)明太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，地球是不動(dòng)的C．如果認(rèn)為地球是不動(dòng)的(以地球?yàn)閰⒖枷?，行星運(yùn)動(dòng)的描述變得簡(jiǎn)單D．如果認(rèn)為太陽(yáng)是不動(dòng)的(以太陽(yáng)為參考系)，則行星運(yùn)動(dòng)的描述變得簡(jiǎn)單解析：選D“太陽(yáng)從東邊升起，在西邊落下”，是地球上的人以地球?yàn)閰⒖枷涤^察的結(jié)果，并不能說(shuō)太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，選取的參考系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述及描述時(shí)的繁簡(jiǎn)程度也就不同，故選項(xiàng)D正確。2．(2019·濱州高一檢測(cè))關(guān)于萬(wàn)有引力定律和引力常量的發(fā)現(xiàn)，下列說(shuō)法中正確的是()A．萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由伽利略測(cè)定的B．萬(wàn)有引力定律是由開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測(cè)定的C．萬(wàn)有引力定律是由伽利略發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由牛頓測(cè)定的D．萬(wàn)有引力定律是由牛頓發(fā)現(xiàn)的，而引力常量是由卡文迪許測(cè)定的解析：選D萬(wàn)有引力定律是牛頓在開(kāi)普勒等前人的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，不是開(kāi)普勒，也不是伽利略發(fā)現(xiàn)的；引力常量是由卡文迪許通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)定的，綜合知D正確，A、B、C錯(cuò)誤。3．甲、乙兩恒星相距為L(zhǎng)，質(zhì)量之比eq\f(m甲,m乙)＝eq\f(2,3)，它們離其他天體都很遙遠(yuǎn)，我們觀察到它們的距離始終保持不變，由此可知下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．兩恒星一定繞它們連線的某一位置做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．甲、乙兩恒星的角速度之比為1∶1C．甲、乙兩恒星的線速度之比為2∶3D．甲、乙兩恒星的向心加速度之比為3∶2解析：選C根據(jù)題目描述的這兩顆恒星的特點(diǎn)可知，它們符合雙星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即繞它們連線上某一位置做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A正確。它們的角速度相等，B正確。由m甲a甲＝m乙a乙，所以eq\f(a甲,a乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，D正確。由m甲ω甲v甲＝m乙ω乙v乙，所以eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(m乙,m甲)＝eq\f(3,2)，C錯(cuò)誤。4.(2019·德州高一檢測(cè))如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來(lái)在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B．不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C．衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D．衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同加速度解析：選B從軌道1變軌到軌道2，需要在P點(diǎn)加速，故A錯(cuò)誤；根據(jù)公式Geq\f(Mm,r2)＝ma可得a＝eq\f(GM,r2)，故只要半徑相同，加速度大小都相同，由于衛(wèi)星在軌道1做橢圓運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑在變化，所以運(yùn)動(dòng)的加速度在變，故B正確，C錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向時(shí)刻在變，故D錯(cuò)誤。5.如圖所示，宇宙飛船A在低軌道上飛行，為了給更高軌道的空間站B輸送物資，它可以采用噴氣的方法改變速度，從而達(dá)到改變軌道的目的，則以下說(shuō)法正確的是()A．它應(yīng)沿運(yùn)行速度方向噴氣，與B對(duì)接后運(yùn)行周期變小B．它應(yīng)沿運(yùn)行速度的反方向噴氣，與B對(duì)接后運(yùn)行周期變大C．它應(yīng)沿運(yùn)行速度方向噴氣，與B對(duì)接后運(yùn)行周期變大D．它應(yīng)沿運(yùn)行速度的反方向噴氣，與B對(duì)接后運(yùn)行周期變小解析：選B飛船由低軌道向高軌道運(yùn)行時(shí)，需要提高在軌道上的運(yùn)行速度，增加軌道高度才能使宇宙飛船A到達(dá)更高軌道與空間站B對(duì)接；由Geq\f(Mm,r2)＝mreq\f(4π2,T2)可知，r增大，T變大，故B正確。6.某宇宙飛船在月球上空以速度v繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖所示，為了使飛船安全地落在月球上的B點(diǎn)，在軌道A點(diǎn)點(diǎn)燃火箭發(fā)動(dòng)器做短時(shí)間的發(fā)動(dòng)，向外噴射高溫燃?xì)?，噴氣的方向?yàn)?)A．與v的方向相反B．與v的方向一致C．垂直v的方向向右D．垂直v的方向向左解析：選B要使飛船降落，必須使飛船減速，所以噴氣方向應(yīng)該與v方向相同，因此B正確。7．探測(cè)器繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，變軌后在周期較小的軌道上仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則變軌后與變軌前相比()A．軌道半徑變小B．向心加速度變小C．線速度變小D．角速度變小解析：選A探測(cè)器繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由月球的萬(wàn)有引力提供，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，得周期T＝2πeq\r(\f(r3,GM))，當(dāng)周期變小時(shí)，軌道半徑r變小，選項(xiàng)A正確；由Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mrω2，得向心加速度a＝Geq\f(M,r2)，線速度v＝eq\r(\f(GM,r))，角速度ω＝eq\r(\f(GM,r3))，可見(jiàn)，軌道半徑r變小時(shí)，向心加速度、線速度和角速度都將變大，選項(xiàng)B、C、D均錯(cuò)誤。8.如圖所示，一飛行器圍繞地球沿半徑為r的圓軌道1運(yùn)動(dòng)。經(jīng)P點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)推進(jìn)器短時(shí)間向前噴氣使其變軌，2、3是與軌道1相切于P點(diǎn)的可能軌道。則飛行器()A．變軌后將沿軌道2運(yùn)動(dòng)B．相對(duì)于變軌前運(yùn)行周期變長(zhǎng)C．變軌前、后在兩軌道上經(jīng)P點(diǎn)的速度大小相等D．變軌前、后在兩軌道上經(jīng)P點(diǎn)的加速度大小相等解析：選D推進(jìn)器短時(shí)間向前噴氣，飛行器將減速，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此時(shí)有Geq\f(Mm,r2)＞meq\f(v2,r)，所以飛行器將做向心運(yùn)動(dòng)，即變軌后將沿較低軌道3運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知，公轉(zhuǎn)周期將變短，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于變軌前、后在兩軌道上經(jīng)P點(diǎn)時(shí)，所受萬(wàn)有引力不變，因此加速度大小不變，故選項(xiàng)D正確。9.某宇宙飛船由運(yùn)載火箭先送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道，在B點(diǎn)實(shí)施變軌后，再進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖所示。已知飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t，近地點(diǎn)A距地面高度為h1，地球表面重力加速度為g，地球半徑為R。求：(1)飛船在近地點(diǎn)A的加速度aA為多大？(2)遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度h2為多少？解析：(1)設(shè)地球質(zhì)量為M，飛船的質(zhì)量為m，在A點(diǎn)飛船受到的地球引力為F＝Geq\f(Mm,R＋h12)，地球表面的重力加速度g＝Geq\f(M,R2)由牛頓第二定律得aA＝eq\f(F,m)＝eq\f(GM,R＋h12)＝eq\f(gR2,R＋h12)。(2)飛船在預(yù)定圓軌道飛行的周期T＝eq\f(t,n)由牛頓第二定律得Geq\f(Mm,R＋h22)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2(R＋h2)解得h2＝eq\r(3,\f(gR2t2,4π2n2))－R。答案：(1)eq\f(gR2,R＋h12)(2)eq\r(3,\f(gR2t2,4π2n2))－RB級(jí)—選考提能10．銀河系的恒星中大約四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬(wàn)有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀測(cè)得其周期為T(mén)，S1到C點(diǎn)的距離為r1，S1和S2的距離為r，已知引力常量為G。由此可求出S2的質(zhì)量為()A.eq\f(4π2r2r－r1,GT2)B.eq\f(4π2r\o\al(1,3),GT2)C.eq\f(4π2r3,GT2)D.eq\f(4π2r2r1,GT2)解析：選D設(shè)S1、S2兩星體的質(zhì)量分別為m1、m2，根據(jù)萬(wàn)有引力定律和牛頓定律得：對(duì)S1有Geq\f(m1m2,r2)＝m1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r1，解之可得m2＝eq\f(4π2r2r1,GT2)。所以正確選項(xiàng)是D。11．2018年12月8日2時(shí)23分，嫦娥四號(hào)探測(cè)器搭乘長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，開(kāi)始了奔月之旅，首次實(shí)現(xiàn)人類探測(cè)器月球背面軟著陸。12月12日16時(shí)45分，嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功實(shí)施近月制動(dòng)，順利完成“太空剎車(chē)”，被月球捕獲，進(jìn)入了近月點(diǎn)約100km的環(huán)月軌道，如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．嫦娥四號(hào)的發(fā)射速度大于第二宇宙速度B．嫦娥四號(hào)在100km環(huán)月軌道運(yùn)行通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度和在橢圓環(huán)月軌道運(yùn)行通過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度相同C．嫦娥四號(hào)在100km環(huán)月軌道運(yùn)行的周期等于在近月點(diǎn)為15km的橢圓環(huán)月軌道運(yùn)行的周期D．嫦娥四號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)和在100km環(huán)月軌道經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度相同解析：選B第二宇宙速度是飛行器能夠脫離地球的引力的最小發(fā)射速度，而嫦娥四號(hào)還沒(méi)有脫離地球的引力，所以發(fā)射速度小于第二宇宙速度，故A錯(cuò)誤；嫦娥四號(hào)在不同軌道經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，所受的萬(wàn)有引力相等，根據(jù)牛頓第二定律，知加速度大小相等，方向相同，故B正確；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝C知，100km的環(huán)月軌道半徑大于橢圓環(huán)月軌道的半長(zhǎng)軸，則嫦娥四號(hào)在100km的環(huán)月軌道上運(yùn)行的周期大于其在近月點(diǎn)為15km的橢圓環(huán)月軌道上運(yùn)行的周期，故C錯(cuò)誤；嫦娥四號(hào)在地月轉(zhuǎn)移軌道的P點(diǎn)，速度比較大，要進(jìn)入100km環(huán)月軌道，需減速，使得萬(wàn)有引力等于所需要的向心力，所以在地月轉(zhuǎn)移軌道P點(diǎn)的速度大于在100km環(huán)月軌道P點(diǎn)的速度，故D錯(cuò)誤。12．質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)天體，相距為r。其他天體離它們很遠(yuǎn)，以至可以認(rèn)為這兩個(gè)天體除相互之間的萬(wàn)有引力外不受其他外力作用，這兩個(gè)天體被稱為雙星，雙星能夠保持距離r不變，是由于它們繞著共同的中心(質(zhì)心)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們之間的萬(wàn)有引力提供做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，試分析、計(jì)算：(1)共同中心(質(zhì)心)在何處？?jī)蓚€(gè)天體到共同中心O的距離r1、r2各為多大？(2)兩個(gè)天體繞共同中心O轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、線速度、周期各多大？解析：(1)由于兩個(gè)天體(視作質(zhì)點(diǎn))間相互作用的萬(wàn)有引力方向均沿兩個(gè)天體的連線，所以共同中心(質(zhì)心)O一定位于連線上(如圖所示)。兩個(gè)天體繞O以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，據(jù)此可列出兩個(gè)天體的運(yùn)動(dòng)方程：m1ω2r1＝Geq\f(m1m2,r2)①m2ω2r2＝Geq\f(m1m2,r2)②聯(lián)立①②解得m1r1＝m2r2根據(jù)題意r1＋r