教科版高中物理必修第二册课后习题 第三章 万有引力定律 习题课 天体运动的三类问题.docVIP

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习题课:天体运动的三类问题

A级必备知识基础练

1.(湖南长沙湖南师大附中高一期末)“神舟十四号”在轨期间将开展24项航天医学实验,此项活动对航天医学领域有着重要意义。已知“神舟十四号”的运行轨道距离地面约为400km,距离地心约为1.06倍地球半径,可以近似看成圆周运动。同步卫星距离地心约为6.6倍地球半径,下列说法正确的是(A)

A.“神舟十四号”在轨运行的角速度比同步卫星大

B.“神舟十四号”在轨运行的线速度比同步卫星小

C.“神舟十四号”相对地面保持相对静止

D.“神舟十四号”在轨的运行速度大于第一宇宙速度,小于第二宇宙速度

解析二者都围绕地球做圆周运动,由万有引力提供向心力可得GMmr2=mω2r=mv2r,解得ω=GMr3,v=GMr

2.(辽宁三模)10月16日“神舟十三号”搭载着三位中国航天员翟志刚、王亚平、叶光富进入太空,经历了创纪录的在轨183天,终于在4月16日结束了漫长的太空飞行,返回祖国大地。已知中国空间站离地高度为地球半径的116

A.航天员在空间站内处于完全失重状态

B.中国空间站的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度

C.中国空间站的角速度为ω=16

D.中国空间站的周期为T=17π

解析航天员在空间站内随空间站做匀速圆周运动,自身重力提供向心力,处于完全失重状态,故A正确,与题意不符;根据GMmr2=mv2r,解得v=GMr,可知空间站的绕行速度大于地球同步卫星的绕行速度,根据v=ωr可知,地球同步卫星的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度,则中国空间站的绕行速度大于地球赤道表面物体的速度,故B正确,与题意不符;根据GMmR+R162=mω2R+

3.(浙江杭州高二期中)近年来,我国的航天事业捷报频传。继5月15日,“天问一号”探测器成功着陆火星后,2月27日,长征八号遥二运载火箭在我国文昌发射场将22颗卫星送入离地面约500km高的太阳同步轨道(地球的近极地卫星轨道),如图所示。“一箭22星”也为我国一箭多星发射创造了新的纪录。根据上述材料,下面说法正确的是(C)

A.两次的发射速度均大于第一宇宙速度,且小于第二宇宙速度

B.“22星”入轨后,它们中某些卫星的在轨速度可能大于第一宇宙速度

C.“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期要比所有“22星”的周期大

D.“22星”的在轨运行周期均大于地球同步卫星的周期

解析“天问一号”探测器成功着陆火星,已脱离地球,则其发射速度大于第二宇宙速度,故A错误。第一宇宙速度是绕地球运行的最大速度,其轨道半径近似于地球半径,“22星”入轨后,它们的轨道半径大于地球半径,其在轨运行速度小于第一宇宙速度,故B错误。由于地球距太阳比火星距太阳近,由太阳的引力提供向心力,设太阳质量为M,引力常数为G,有GMmr2=m2πT2r,得T=2πr3GM,可知火星绕太阳运行的周期大于地球绕太阳运行的周期,即大于一年,则“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期大于一年,而所有“22星”的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径。同理,所有“22星”的运行周期小于同步卫星的周期即小于24h,则“天问一号”随火星一起绕太阳运行的周期要比所有“22星”的周期大,故C正确。在轨运行卫星,由地球的引力提供向心力,设地球质量为M,引力常数为G,有G

4.(江西南昌高一期末)关于地球静止轨道卫星,下列说法正确的是(A)

A.该卫星一定不会运动到南昌市正上方天空

B.该卫星处于完全失重状态,卫星所在处的加速度为零

C.该卫星若受到太阳风暴影响后速度变小,它的轨道半径将变大

D.该卫星相对于地表静止,其运行速度等于地球赤道处自转的线速度

解析静止轨道卫星所在的轨道平面与赤道共面,南昌市不在赤道上,所以该卫星一定不会运动到南昌市正上方天空,故A正确;该卫星处于完全失重状态,根据牛顿第二定律有Gm地mR2

5.有a、b、c、d四颗地球卫星,a在地球赤道上未发射,b在地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图所示,则有(B)

A.a的向心加速度等于重力加速度g

B.b在相同时间内转过的弧长最长

C.c在4h内转过的圆心角是π

D.d的运行周期有可能是20h

解析对于卫星a,根据万有引力定律、牛顿第二定律列式可得Gm地mr2-N=ma向,又因为Gm地mr2=mg,故卫星a的向心加速度小于重力加速度g,选项A错误;由Gm地mr2=mv2r得,v=Gm地

6.(多选)(湖南株洲高三一模)中国科学家利用“慧眼”太空望远镜观测到银河系的MAXIJ1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统,距离地球约10000光年。根据观测,黑洞的质量大约是太阳的8倍,恒星的质量只有太阳的一半,据此推断,