適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考物理一輪總復習第5章萬有引力與航天第2講天體運動與人造衛(wèi)星

第2講天體運動與人造衛(wèi)星基礎對點練題組一天體運行參量的分析1.(2024廣東卷)祝融號火星車須要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。假設火星和地球的冬季是各自公轉周期的四分之一,且火星的冬季時長約為地球的1.88倍?；鹦呛偷厍蚶@太陽的公轉均可視為勻速圓周運動。下列關于火星、地球公轉的說法正確的是()A.火星公轉的線速度比地球的大B.火星公轉的角速度比地球的大C.火星公轉的半徑比地球的小D.火星公轉的加速度比地球的小2.(2024廣東佛山模擬)中國空間站軌道高度為400~450km,地球半徑約為6370km。當航天員出艙在空間站艙外作業(yè)時,其所受地球的引力大約是他在地面所受地球引力的()A.910 B.14 C.13.如圖所示,若A、B兩顆衛(wèi)星均沿圖示方向繞地球做勻速圓周運動,角速度大小分別為ωA、ωB。下列推斷正確的是()A.A、B的軌道半徑之比rB.A、B的線速度大小之比vC.A、B的向心加速度大小之比aD.A、B受到地球的萬有引力大小之比F題組二宇宙速度4.(2024天津卷)2024年3月,中國空間站“天宮課堂”再次開講,授課期間利用了我國的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)進行信號傳輸,天地通信始終高效穩(wěn)定。已知空間站在距離地面400km左右的軌道上運行,其運動視為勻速圓周運動,中繼衛(wèi)星系統(tǒng)中某衛(wèi)星是距離地面36000km左右的地球靜止軌道衛(wèi)星,則該衛(wèi)星()A.授課期間經(jīng)過天津正上空B.加速度大于空間站的加速度C.運行周期大于空間站的運行周期D.運行速度大于地球的第一宇宙速度5.(2024北京卷)2024年10月9日,我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”勝利放射,實現(xiàn)了對太陽探測的跨越式突破?！翱涓敢惶枴毙l(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,距地面高度約為720km,運行一圈所用時間約為100min。如圖所示,為了隨時跟蹤和觀測太陽的活動,“夸父一號”在隨地球繞太陽公轉的過程中,須要其軌道平面始終與太陽保持固定的取向,使太陽光能照耀到“夸父一號”,下列說法正確的是()A.“夸父一號”的運行軌道平面平均每天轉動的角度約為1°B.“夸父一號”繞地球做圓周運動的速度大于7.9km/sC.“夸父一號”繞地球做圓周運動的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.由題干信息,依據(jù)開普勒第三定律,可求出日地間平均距離6.(2024廣東深圳高級中學模擬)有a、b、c、d四顆地球衛(wèi)星,a還未放射,在地球赤道上隨地球表面一起轉動,b在地面旁邊的近地軌道上做圓周運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,各衛(wèi)星排列位置如圖所示,則有()A.a的向心加速度等于gB.在相同時間內b轉過的弧長最長C.a的線速度等于b的線速度D.d的運動周期可能是21h題組三同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上的物體比較7.(2024遼寧大連模擬)如圖所示,若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運動,a、b到地心O的距離分別為r1、r2,線速度大小分別為v1、v2,角速度分別為ω1、ω2,周期分別為T1、T2,向心加速度大小分別為a1、a2。則()A.ω1ωC.T1T8.在地球赤道某處有一天文觀測站,觀測站一名觀測員一次偶然機會發(fā)覺一顆人造衛(wèi)星從觀測站的正上方拂過,然后他就對這顆衛(wèi)星進行跟蹤,發(fā)覺這顆衛(wèi)星每兩天恰好有四次從觀測站的正上方拂過。若地球自轉周期為T,假設衛(wèi)星做勻速圓周運動且運行方向與地球自轉方向相同,地球半徑為R,地球表面加速度為g,則下列推斷正確的是()A.衛(wèi)星周期為12B.衛(wèi)星軌道半徑為3C.衛(wèi)星運行速度小于地球同步衛(wèi)星速度D.衛(wèi)星加速度小于地球赤道上的物體隨地球自轉的向心加速度綜合提升練9.(2024廣東汕頭模擬)2024年4月11日至12日,“夸父一號”衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)向國內外試開放,這有助于國內外太陽物理學家廣泛運用“夸父一號”衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)開展太陽物理前沿探討。該衛(wèi)星是我國2024年10月放射升空的,它繞地球的運動可看成勻速圓周運動,距離地球表面約720km,運行周期約99min,下列說法正確的是()A.“夸父一號”有可能靜止在汕頭市的正上方B.若已知引力常量,利用題中數(shù)據(jù)可以估算出太陽的質量C.“夸父一號”的放射速度大于其次宇宙速度D.“夸父一號”的角速度大于地球自轉的角速度10.(2024遼寧錦州模擬)如圖所示,a為放在赤道上相對地球靜止的物體,隨地球自轉做勻速圓周運動,b為沿地球表面旁邊做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星(軌道半徑約等于地球半徑),c為地球的同步衛(wèi)星。下列關于a、b、c的說法正確的是()A.b衛(wèi)星轉動線速度大于7.9km/sB.a、b、c做勻速圓周運動的向心加速度大小關系為ab>ac>aaC.a、b、c做勻速圓周運動的周期關系為Ta=Tc<TbD.在b、c中,c的機械能大11.(多選)(2024廣東清遠模擬)如圖所示,天問一號探測器沿橢圓形的停岸軌道繞火星飛行,周期為T。已知火星的半徑為R,火星的第一宇宙速度為v1,引力常量為G,忽視自轉的影響,則()A.火星的質量為vB.火星的密度為3C.火星表面的重力加速度為vD.停岸軌道的半長軸為312.航天員在一行星上以速度v0豎直上拋一質量為m的物體,不計空氣阻力,經(jīng)2t后落回手中,已知該星球半徑為R。求:(1)該星球的第一宇宙速度的大小;(2)該星球的其次宇宙速度的大小。已知取無窮遠處引力勢能為零,物體距星球球心距離為r時的引力勢能Ep=-Gmm0r參考答案第2講天體運動與人造衛(wèi)星1.D解析因為火星的公轉周期大于地球的公轉周期,由ω=2πT知火星的角速度小,選項B錯誤。由Gm太mr2=mω2r得r=3Gm太ω2,因火星的角速度小,則火星公轉的半徑大,選項C錯誤。由2.A解析設地球半徑為R,空間站的軌道高度為h,航天員的質量為m,地球質量為m0,在地球表面時F1=Gm0mR2,在空間站時F2=G3.C解析依據(jù)題意,由萬有引力供應向心力有Gm0mr2=mω2r,解得r=3Gm0ω2,可得A、B的軌道半徑之比rA4.C解析該衛(wèi)星在地球靜止衛(wèi)星軌道上,處于赤道平面上,不行能經(jīng)過天津正上空,A錯誤;衛(wèi)星正常運行,由萬有引力供應向心力,Gm0mr2=mv2r=m2πT2r=ma,得v=5.A解析因為“夸父一號”軌道平面要始終與太陽保持固定的取向,則在一年之內轉動360°角,即軌道平面平均每天約轉動1°,故A正確;第一宇宙速度是全部繞地球做圓周運動的衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,則“夸父一號”的速度小于7.9km/s,故B錯誤;依據(jù)Gm0m6.B解析同步衛(wèi)星的周期與地球自轉周期相同,角速度相同,所以a與c的角速度相同,依據(jù)向心加速度與角速度的關系a=ω2r可知,c的向心加速度大于a的向心加速度;依據(jù)萬有引力供應向心力,有Gm0mr2=ma,可得a=Gm0r2,可知衛(wèi)星的軌道半徑越大,向心加速度越小,則c的向心加速度小于b的向心加速度,而b的向心加速度約為g,所以a的向心加速度小于重力加速度g,故A錯誤。依據(jù)萬有引力供應向心力,有Gm07.D解析依據(jù)Gm0mr2=mω2r,可得ω=Gm0r3,因此可得ω1ω2=r23r13,A錯誤;依據(jù)Gm0mr8.B解析由于每兩天恰有4次經(jīng)過,所以衛(wèi)星的周期為T0=13T,故A錯誤;由Gm0mr2=m2πT02r,得r=39.D解析“夸父一號”的運行周期約99min,與地球自轉周期不相等,則“夸父一號”不行能靜止在汕頭市的正上方,故A錯誤;行星繞太陽轉動,由萬有引力供應向心力,則有Gm0mr2=m4π2T2r10.B解析第一宇宙速度是最大的運行速度,b為沿地球表面旁邊做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星,b衛(wèi)星轉動線速度等于7.9km/s,故A錯誤;由題可知a、c具有相同的角速度,依據(jù)a=ω2r,由于rc>ra,所以ac>aa,對于b、c有Gm0mr2=ma,得a=Gm0r2,由于rc>rb,可知ab>ac,綜上得ab>ac>aa,故B正確;由題知Ta=Tc,對于b、c有Gm0mr2=m4π2T2r,得T=2πr3G11.BD解析設火星的質量為m0,天問一號的質量為