2020版高考物理總復(fù)習(xí) 沖A方案 課時訓(xùn)練（十）第10講 萬有引力與航天（含解析）新人教版

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1、課時訓(xùn)練(十) 　【萬有引力與航天】　 【基礎(chǔ)過關(guān)】 1.關(guān)于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律 B.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律 C.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因 D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,提出了萬有引力定律 2.[2019·春暉中學(xué)模擬] 關(guān)于行星的運動,下列說法中錯誤的是 (　　) A.關(guān)于行星的運動,早期有“地心說”與“日心說”之爭,而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是相對運動使得人們觀察

2、到太陽東升西落 B.所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,且在近地點時速度小,在遠地點時速度大 C.開普勒第三定律a3T2=k,式中k的值僅與中心天體的質(zhì)量有關(guān) D.開普勒三定律同樣適用于其他星系的行星運動 3.[2019·桐鄉(xiāng)茅盾中學(xué)期中] 某星球(可視為球體)表面的重力加速度約為地球表面重力加速度的16,星球半徑約為地球半徑的23.若該星球表面有一飛行器,則下列說法正確的是 (　　) A.以1 km/s發(fā)射,飛行器可以環(huán)繞該星球運行 B.以2 km/s發(fā)射,飛行器可以環(huán)繞該星球運行 C.該星球的平均密度為地球平均密度的14 D.該星球的平均密度為地球平均密度的13 4.關(guān)于

3、第一宇宙速度,下列說法正確的是 (　　) A.它是人造地球衛(wèi)星在圓形軌道上的最小運行速度 B.它是人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度 C.它是衛(wèi)星繞地球運行的最大發(fā)射速度 D.它是人造地球衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運行時在近地點的速度 5.2017年10月24日,在地球觀測組織全會期間舉辦的“中國日”活動上,我國正式向國際社會免費開放共享我國新一代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星“風(fēng)云四號”和全球第一顆二氧化碳監(jiān)測科學(xué)實驗衛(wèi)星(以下簡稱“碳衛(wèi)星”)的數(shù)據(jù).“碳衛(wèi)星”是繞地球極地運行的衛(wèi)星,在距地700 km的圓形軌道上對地球進行掃描,匯集約140天的數(shù)據(jù)可制作一張無縫隙全球覆蓋的二氧化碳監(jiān)測圖

4、.有關(guān)這兩顆衛(wèi)星,下列說法正確的是 (　　) A.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的向心加速度大于“碳衛(wèi)星”的向心加速度 B.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于“碳衛(wèi)星”線速度 C.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的周期小于“碳衛(wèi)星”的周期 D.“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度大于第一宇宙速度 6.據(jù)報道,“嫦娥一號”和“嫦娥二號”繞月飛行的圓形工作軌道距月球表面分別約為200 km和100 km,運行速率分別為v1和v2.那么,v1和v2的比值為(月球半徑取1700 km)(　　) A.1918 B.1918 C.1819 D.1819 7.關(guān)于地球同步衛(wèi)星的說法正確的是 (　　) ①地球同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,相對

5、地面靜止不動 ②地球同步衛(wèi)星的角速度一定,但高度和線速度可選擇,高度增加,線速度增大 ③地球同步衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s ④周期是24 h的衛(wèi)星一定是同步衛(wèi)星 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 8.[2019·桐鄉(xiāng)鳳鳴高中期中] 我國首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”已于酒泉成功發(fā)射,在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信.“墨子”由火箭發(fā)射至高度為500 km的預(yù)定圓形軌道.此前在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了第二十三顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星G7.G7屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(高度約為36 000 km),它將使北斗系統(tǒng)的可靠性進一步提高.以下說法中正確的是 (　　) A.這兩顆衛(wèi)星的

6、運行速度可能大于7.9 km/s B.通過地面控制可以將北斗G7定點于西昌正上方 C.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7的小 D.量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的小 圖Z10-1 9.國務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”.1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”,目前仍然在橢圓軌道上運行,其軌道近地點高度約為440 km,遠地點高度約為2060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的“東方紅二號”衛(wèi)星運行在赤道上空高35 786 km的地球同步軌道上.設(shè)“東方紅一號”在遠地點的加速度為a1,“東方紅二號”的加速度為a

7、2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則a1、a2、a3的大小關(guān)系為 (　　) A.a2>a1>a3 B.a3>a2>a1 C.a3>a1>a2 D.a1>a2>a3 10.a是靜止在地球赤道上的物體,b是探測衛(wèi)星,c是地球同步衛(wèi)星,它們在同一平面內(nèi)沿不同的軌道繞地心做勻速圓周運動,且均沿逆時針方向繞行.若某一時刻,它們正好運行到同一條直線上(如圖Z10-2所示),則再經(jīng)過6個小時,圖Z10-3中關(guān)于a、b和c三者位置的圖示可能正確的是 (　　) 圖Z10-2　　　　　　　　　　圖Z10-3　 圖Z10-4 11.假設(shè)兩顆衛(wèi)星1和2的質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2

8、,都繞地球做勻速圓周運動,如圖Z10-4所示,衛(wèi)星2的軌道半徑更大些.觀測中心對這兩顆衛(wèi)星進行了觀測,編號為甲、乙,測得甲、乙兩顆人造衛(wèi)星的周期之比T甲∶T乙=8∶1.下列說法中正確的是 (　　) A.甲是衛(wèi)星1 B.乙的動能較小 C.甲的機械能較大 D.無法比較兩個衛(wèi)星所受到的向心力 12.如圖Z10-5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,則 (　　) 圖Z10-5 A.v1v2=r2r1 B.v1v2=r1r2 C.v1v2=r2r12 D.v1v2=r1r22 13.我國“北斗”衛(wèi)星

9、導(dǎo)航定位系統(tǒng)由5顆靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成,30顆非靜止軌道衛(wèi)星中有27顆是中軌道衛(wèi)星,中軌道衛(wèi)星軌道高度約為2.15×104 km,靜止軌道衛(wèi)星的高度約為3.60×104 km.下列說法正確的是 (　　) A.中軌道衛(wèi)星的線速度大于7.9 km/s B.靜止軌道衛(wèi)星的線速度大于中軌道衛(wèi)星的線速度 C.靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期 D.靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大于中軌道衛(wèi)星的向心加速度 【領(lǐng)先沖A】 14.[2019·金麗衢聯(lián)考] 圖Z10-6 2018年7月10日4時58分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭成功發(fā)

10、射了第三十二顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星.該衛(wèi)星屬于傾斜地球同步軌道衛(wèi)星,衛(wèi)星入軌并完成在軌測試后,將接入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),為用戶提供更可靠服務(wù).傾斜地球同步軌道衛(wèi)星是運轉(zhuǎn)軌道面與地球赤道面有夾角的軌道衛(wèi)星,它的運轉(zhuǎn)周期也是24小時,如圖Z10-6所示.關(guān)于該北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,下列說法正確的是 (　　) A.該衛(wèi)星可定點在北京的正上方 B.該衛(wèi)星與地球靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度大小是不相等的 C.該衛(wèi)星的發(fā)射速度v≤7.9 km/s D.該衛(wèi)星的角速度與放在北京地面上物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大小相等 15.[2019·溫州中學(xué)模擬] 圖Z10-7 如圖Z10-7所示,我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系

11、統(tǒng)由35顆衛(wèi)星組成,包括分布于a類型軌道的5顆同步軌道衛(wèi)星、分布于b類型軌道的3顆傾斜軌道衛(wèi)星(與同步衛(wèi)星軌道半徑相同,軌道傾角為55°)和分布于c類型軌道的27顆中軌道衛(wèi)星,中軌道衛(wèi)星在3個互成120°角的軌道面上做圓周運動,預(yù)計2020年全部建成.下列說法正確的是 (　　) A.a類型軌道上的衛(wèi)星相對于地面靜止且處于平衡狀態(tài) B.a類型軌道上的衛(wèi)星運行速率等于b類型軌道上的衛(wèi)星運行速率 C.b類型軌道上的衛(wèi)星也與地球保持相對靜止 D.三類衛(wèi)星相比,c類型軌道上的衛(wèi)星的向心加速度最小 圖Z10-8 16.[2019·諸暨中學(xué)期中] 到目前為止,火星是除了地球以外人類了解最多的

12、行星,已經(jīng)有超過30枚探測器到達過火星,并發(fā)回了大量數(shù)據(jù).若引力常量G已知,再結(jié)合下列已測得的數(shù)據(jù),能求出火星質(zhì)量的是 (　　 ) A.火星的第一宇宙速度 B.火星繞太陽做勻速圓周運動的軌道半徑和周期 C.火星半徑和繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的周期 D.繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑和周期 17.2017年4月,“天舟一號”成功發(fā)射,并與“天宮二號”空間實驗室交會對接.若對接前它們都繞地球做勻速圓周運動,且“天舟一號”處于低軌道,“天宮二號”空間實驗室處于高軌道,如圖Z10-9所示,則(　　) 圖Z10-9 A.“天舟一號”在地面上的發(fā)射速度不會超過7.9 km/s

13、B.為了順利實現(xiàn)對接,“天舟一號”在圖示軌道需要點火減速 C.對接成功后,“天舟一號”的動能減小,機械能增大 D.對接后,由于“天宮二號”的質(zhì)量增大,其軌道降低 課時訓(xùn)練(十) 1.B　[解析] 開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上總結(jié)出了開普勒天體運動三定律,找出了行星運動的規(guī)律,而牛頓則是提出了萬有引力定律. 2.B　 3.C　[解析] 根據(jù)mg=mv2R,可得第一宇宙速度v=gR,發(fā)射飛行器的最小速度vmin=16g地·23R地=7.93 km/s≈2.63 km/s,故A、B錯誤;根據(jù)GMmR2=mg,可得M=gR2G,根據(jù)ρ=MV=M43πR3,可得ρ

14、=gR2G43πR3=3g4πGR,星球的平均密度為地球平均密度的14,故C正確,D錯誤. 4.B　 5.B　[解析] “風(fēng)云四號”衛(wèi)星的運行軌道半徑大于“碳衛(wèi)星”的運行軌道半徑,根據(jù)GMmr2=ma可知運行軌道半徑越大向心加速度越小,故A錯誤;根據(jù)GMmr2=mv2r可得v=GMr,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于“碳衛(wèi)星”的線速度,故B正確;根據(jù)GMmr2=m2πT2r可得T=4π2r3GM,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的周期大于“碳衛(wèi)星”的周期,故C錯誤;第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大運行速度,所以“風(fēng)云四號”衛(wèi)星的線速度小于第一宇宙速度,故D錯誤. 6.C　[解析] 根據(jù)衛(wèi)星運動所需的向

15、心力由萬有引力提供,有GMm(r+h)2=mv2r+h,可得v=GMr+h,則v1v2=r+h2r+h1=1819. 7.A　[解析] 衛(wèi)星若在除赤道所在平面外的任意點實現(xiàn)了與地球“同步”,那它的運動軌道所在平面與受到地球的引力就不在一個平面上,這是不可能的,因此同步衛(wèi)星只能定點在赤道上空,相對地面靜止不動,故①正確.根據(jù)萬有引力提供向心力,有GMm(R+h)2=m4π2T2(R+h)=mv2R+h,其中R為地球半徑,h為同步衛(wèi)星離地面的高度,由于同步衛(wèi)星的周期必須與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以T為一定值,根據(jù)上面等式得出,同步衛(wèi)星離地面的高度h也為一定值,由于軌道半徑一定,則線速度的大小也一定,

16、但小于第一宇宙速度7.9 km/s,故③正確,②錯誤.周期是24 h的衛(wèi)星,不一定在赤道的正上方,不一定是同步衛(wèi)星,故④錯誤. 8.C　[解析] 第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度,所以靜止軌道衛(wèi)星和中軌道衛(wèi)星的線速度均小于地球的第一宇宙速度,故A錯誤;地球靜止軌道衛(wèi)星即同步衛(wèi)星,只能定點于赤道正上方,故B錯誤;根據(jù)GMmr2=m4π2T2r,得T=2πr3GM,所以量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的周期比北斗G7的小,故C正確;根據(jù)GMmr2=man,得an=GMr2,半徑小的量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子”的向心加速度比北斗G7的大,故D錯誤. 9.D　[解析] 由于“東方紅二號”衛(wèi)星是

17、同步衛(wèi)星,則其角速度和赤道上的物體角速度相等,根據(jù)a=ω2r,r2>r3,則a2>a3;由萬有引力提供向心力得GMmr2=ma,由題目中數(shù)據(jù)可以得出,r1a2>a3,選項D正確. 10.D　[解析] a和c的周期為24 h,6 h運動π2,而b的軌道半徑小于c的半徑,則b的角速度大,6 h轉(zhuǎn)過的角度大于π2,選項D正確. 11.C　[解析] 衛(wèi)星做勻速圓周運動,由萬有引力提供向心力,有GMmr2=m4π2T2r,得r=3GMT24π2,則r甲∶r乙=3T甲2∶3T乙2=4∶1,所以甲是衛(wèi)星2,故A錯誤;由GMmr2=mv2r,得v=GMr,則v甲∶v乙=r乙∶

18、r甲=1∶2,由動能表達式Ek=12mv2得甲、乙兩衛(wèi)星的動能之比Ek甲Ek乙=m甲v甲2m乙v乙2=12,故B錯誤;若衛(wèi)星2由外側(cè)軌道變軌到衛(wèi)星1的軌道,則需要減速,即需要阻力做功才能變軌到衛(wèi)星1的軌道,所以衛(wèi)星2在外側(cè)軌道上的機械能大于它在衛(wèi)星1軌道上的機械能,而衛(wèi)星2的質(zhì)量比衛(wèi)星1的質(zhì)量大,在同一軌道上衛(wèi)星2的機械能大于衛(wèi)星1的機械能,所以衛(wèi)星2的機械能大于衛(wèi)星1的機械能,故C正確;由萬有引力提供向心力,可得向心力F=GMmr2,可知兩顆衛(wèi)星的向心力之比F甲F乙=m甲r乙2m乙r甲2=18,故D錯誤. 12.A　[解析] 由題意知,兩顆人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,萬有引力提供向心力,

19、根據(jù)GMmr2=mv2r,得v=GMr,所以v1v2=r2r1,故A正確,B、C、D錯誤. 13.C　[解析] 由天體運動規(guī)律可知,軌道半徑越大,線速度越小,周期越大,加速度越小,故中軌道衛(wèi)星的線速度小于7.9 km/s,靜止軌道衛(wèi)星的線速度小于中軌道衛(wèi)星的線速度,選項A、B錯誤;靜止軌道衛(wèi)星的運行周期大于中軌道衛(wèi)星的運行周期,靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度小于中軌道衛(wèi)星的向心加速度,選項C正確,選項D錯誤. 14.D　[解析] 根據(jù)該衛(wèi)星的軌道和地球自轉(zhuǎn)的方向可知,該衛(wèi)星不可能定點于北京正上方,選項A錯誤.兩衛(wèi)星的周期都是24 h,所以兩衛(wèi)星距地面的高度相同,根據(jù)an=rω2可知,該衛(wèi)星的向心

20、加速度等于地球靜止軌道衛(wèi)星的向心加速度,選項B錯誤.將衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道的最小速度為7.9 km/s,所以發(fā)射該衛(wèi)星的速度要超過7.9 km/s,選項C錯誤;因為該衛(wèi)星周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同,所以其角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相等,選項D正確. 15.B　[解析] a類型軌道上的衛(wèi)星在赤道正上方,相對地面靜止,但不是處于平衡狀態(tài),選項A錯誤;根據(jù)v=GMr可知,a、b類型軌道上的衛(wèi)星的軌道半徑一樣,所以它們的速率相等,選項B正確;b類型軌道上的衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)方向不一致,不可能與地面保持相對靜止,選項C錯誤.根據(jù)a=GMr2可知,c類型軌道上的衛(wèi)星的向心加速度最大,選項D錯誤. 16.D　[解析]

21、 已知火星的第一宇宙速度v,根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmR2=mv2R,解得M=Rv2G,因為火星半徑未知,所以無法求出火星質(zhì)量,故A錯誤;火星繞太陽做勻速圓周運動,根據(jù)萬有引力提供向心力得GM0Mr2=M4π2T2r,火星質(zhì)量M被約去了,所以火星質(zhì)量無法求出,故B錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmR+h2=m4π2T2R+h,因為不知道衛(wèi)星離火星表面的高度h,所以無法求出火星質(zhì)量,故C錯誤;根據(jù)萬有引力提供向心力得GMmr2=m4π2T2r,解得M=4π2r3GT2,已知繞火星做勻速圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑和周期,可以求出火星質(zhì)量,故D正確. 17.C　[解析] 7.9 km/s為衛(wèi)星實現(xiàn)繞地球做圓周運動的最小發(fā)射速度,A錯誤;為了順利實現(xiàn)對接,“天舟一號”在圖示軌道需要點火加速做離心運動,B錯誤;“天舟一號”運動到“天宮二號”所在軌道后,外界對“天舟一號”做正功,機械能增大,由v=GMr知,軌道高度增大,速度減小,動能也減小,C正確;對接后,“天宮二號”的質(zhì)量增大,與地球間的萬有引力變大,所需的向心力也增大,由GMmr2=mv2r知,“天宮二號”的軌道高度與其質(zhì)量m無關(guān),因此軌道不變,D錯誤. - 7 -