天津?qū)Ｓ?025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)規(guī)范練19天體運(yùn)動(dòng)的三類問題含解析新人教版

PAGEPAGE3考點(diǎn)規(guī)范練19天體運(yùn)動(dòng)中的三類問題一、單項(xiàng)選擇題1.長征七號(hào)將遨龍一號(hào)空間碎片主動(dòng)清理器送入軌道,遨龍一號(hào)可進(jìn)行主動(dòng)變軌,捕獲繞地球運(yùn)動(dòng)的空間碎片,若遨龍一號(hào)要捕獲更高軌道的空間碎片,則遨龍一號(hào)()A.需從空間碎片后方加速B.需從空間碎片前方減速C.變軌時(shí)的機(jī)械能不變D.變軌到空間碎片軌道并捕獲空間碎片后,仍沿空間碎片軌道運(yùn)動(dòng),其加速度將變大2.(2024·天津一模)如圖所示,人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知A、B連線與A、O連線間的夾角最大為θ,則衛(wèi)星A、B的線速度之比為()A.sinθ B.1C.sinθ D.二、多項(xiàng)選擇題3.如圖所示,在放射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ,然后在Q點(diǎn)通過變更衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ,則()A.該衛(wèi)星的放射速度必定大于11.2km/sB.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運(yùn)行速度大于7.9km/sC.在軌道Ⅰ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Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ4.(2024·河南平頂山高三聯(lián)考)圖中的甲是地球赤道上的一個(gè)物體、乙是神舟六號(hào)宇宙飛船(周期約90min)、丙是地球的同步衛(wèi)星,它們運(yùn)行的軌道示意圖如圖所示,它們都繞地心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列有關(guān)說法正確的是()A.它們運(yùn)動(dòng)的向心加速度大小關(guān)系是a乙>a丙>a甲B.它們運(yùn)動(dòng)的線速度大小關(guān)系是v乙<v丙<v甲C.已知甲運(yùn)動(dòng)的周期T甲=24h,可計(jì)算出地球的密度ρ=3D.已知乙運(yùn)動(dòng)的周期T乙及軌道半徑r乙,可計(jì)算出地球質(zhì)量M=45.(2024·陜西咸陽二模)嫦娥三號(hào)從距月面高度為100km的環(huán)月圓軌道Ⅰ上的P點(diǎn)實(shí)施變軌,進(jìn)入近月點(diǎn)高度為15km的橢圓軌道Ⅱ,由近月點(diǎn)Q勝利落月,如圖所示。關(guān)于嫦娥三號(hào),下列說法正確的是()A.沿軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí),需制動(dòng)減速才能進(jìn)入軌道ⅡB.沿軌道Ⅱ運(yùn)行的周期大于沿軌道Ⅰ運(yùn)行的周期C.沿軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)時(shí),在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度D.在軌道Ⅱ上由P點(diǎn)運(yùn)行到Q點(diǎn)的過程中,萬有引力對其做正功,它的動(dòng)能增加,重力勢能削減,機(jī)械能不變?nèi)⒎沁x擇題6.中國的“神舟”系列飛船,目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國際第三代載人飛船技術(shù),其放射過程簡化如下:飛船在酒泉衛(wèi)星放射中心放射,由長征運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上,A點(diǎn)距地面的高度為h1,飛船飛行5圈后進(jìn)行變軌,進(jìn)入預(yù)定圓軌道,如圖所示。設(shè)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t,若已知地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,求:(1)飛船在B點(diǎn)經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時(shí)是加速還是減速?(2)飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小。(3)橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)B距地面的高度h2。7.(2024·安徽安慶模擬)放射宇宙飛船的過程要克服引力做功,已知將質(zhì)量為m的飛船在距地球中心無限遠(yuǎn)處移到距地球中心為r處的過程中,引力做功為W=GMmr,飛船在距地球中心為r處的引力勢能公式為Ep=-GMmr,式中G為引力常量,M為地球質(zhì)量。若在地球的表面放射一顆人造地球衛(wèi)星,放射的速度很大,此衛(wèi)星可以上升到離地心無窮遠(yuǎn)處(即地球引力作用范圍之外),這個(gè)速度稱為其次宇宙速度(也稱逃逸速度)。試推導(dǎo)

考點(diǎn)規(guī)范練19天體運(yùn)動(dòng)的三類問題1.A解析遨龍一號(hào)軌道半徑小,需從空間碎片后方加速,使其進(jìn)入高軌道,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;遨龍一號(hào)變軌時(shí),速度增大,機(jī)械能增大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;軌道高度不變時(shí),由GMmR2=ma,得a=2.C解析由題圖可知,當(dāng)A、B連線與B所在的圓周相切時(shí)A、B連線與A、O連線的夾角θ最大,由幾何關(guān)系可知,sinθ=rBrA;依據(jù)GMmr2=mv23.CD解析第一宇宙速度v1=7.9km/s既是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,又是最小的放射速度;當(dāng)放射速度7.9km/s<v<11.2km/s時(shí),衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤;衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),近地點(diǎn)速度大于遠(yuǎn)地點(diǎn)速度,故選項(xiàng)C正確;因?yàn)樾l(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ上的能量小于在圓軌道Ⅱ上的能量,因此在Q點(diǎn)實(shí)現(xiàn)變軌時(shí)必需通過加速才能實(shí)現(xiàn),故選項(xiàng)D正確。4.AD解析ω甲=ω丙、r甲<r丙,由a=rω2、v=ωr知,線速度v甲<v丙,向心加速度a甲<a丙;乙和丙都在地球的引力作用下繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),萬有引力供應(yīng)向心力,a=GMr2,v=GMr,r乙<r丙,有a乙>a丙,v乙>v丙,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;對于甲物體,萬有引力的一個(gè)分力供應(yīng)向心力,假設(shè)地球半徑為R,質(zhì)量為M,那么赤道上質(zhì)量為m的物體受到的萬有引力F=GMmR2,而物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式F向=m4π2RT2。C項(xiàng)中告知我們周期T甲,故有GMmR2>5.AD解析在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng),從P點(diǎn)變軌,可知嫦娥三號(hào)做近心運(yùn)動(dòng),在P點(diǎn)應(yīng)當(dāng)制動(dòng)減速以減小所需向心力,通過做近心運(yùn)動(dòng)減小軌道半徑,故A正確;除點(diǎn)P外,軌道Ⅱ的半長軸小于軌道Ⅰ的半徑,依據(jù)開普勒第三定律可知沿軌道Ⅱ運(yùn)行的周期小于沿軌道Ⅰ運(yùn)行的周期,故B錯(cuò)誤;在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí),衛(wèi)星只受萬有引力作用,在P點(diǎn)的萬有引力比在Q點(diǎn)的小,故在P點(diǎn)的加速度小于在Q點(diǎn)的加速度,故C錯(cuò)誤;在軌道Ⅱ上由P點(diǎn)運(yùn)行到Q點(diǎn)的過程中,萬有引力對嫦娥三號(hào)做正功,嫦娥三號(hào)的速度漸漸增大,動(dòng)能增加,重力勢能削減,機(jī)械能不變,故D正確。6.解析(1)飛船在B點(diǎn)經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時(shí)要由向心運(yùn)動(dòng)變?yōu)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)須要加速以提高所需的向心力。(2)地球表面重力有m0g=GMm0依據(jù)牛頓其次定律有:GMm(R+h由①②式聯(lián)立解得,飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小為aA=gR(3)飛船在預(yù)定圓軌道上飛行時(shí)由萬有引力供應(yīng)向心力,有GMm(R+h2)2=m由題意可知,飛船在預(yù)定圓軌道上運(yùn)行的周期為T=tn④由①③④式聯(lián)立解得:h2=3gR答案(1)加速(2)gR2(R