高考物理一轮总复习课时规范练20 天体运动中的三类问题.docVIP

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课时规范练20天体运动中的三类问题

《课时规范练》P373

一、基础对点练

1.(第一宇宙速度)(湖北卷)5月,我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接,形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,周期约90min。下列说法正确的是()

A.组合体中的货物处于超重状态

B.组合体的速度大小略大于第一宇宙速度

C.组合体的角速度大小比地球同步卫星的大

D.组合体的加速度大小比地球同步卫星的小

答案:C

解析:组合体在太空中只受万有引力的作用,则组合体中的货物处于失重状态,A错误;由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,而第一宇宙速度为最大的环绕速度,则组合体的速度大小不可能大于第一宇宙速度,B错误;已知同步卫星的周期为24h,则根据角速度和周期的关系有ω=2πT,由于T同T组合体,则组合体的角速度大小比地球同步卫星的大,C正确;由题知组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动,有Gm地mr2=m4π2T2r,整理有T=2πr3Gm地,由于T同

2.(近地卫星、赤道上的物体、同步卫星的运行问题)高分四号卫星是我国首颗地球同步轨道高分辨率光学成像卫星,它的发射和应用使我国对地遥感观测能力显著提升。关于高分四号,下列说法正确的是()

A.高分四号卫星距地球如果更近一些,分辨率更高,且仍能保持与地球自转同步

B.高分四号卫星绕地球做圆周运动的线速度小于地球的第一宇宙速度7.9km/s

C.高分四号卫星的向心加速度小于静止在赤道上物体的向心加速度

D.高分四号卫星所受到的向心力与其他同步卫星所受到的向心力大小相等

答案:B

解析:所有同步卫星都具有相同的周期、相同的离地高度和相同的速率,高分四号卫星距地球更近一些,不能保持与地球自转同步,A错误;根据万有引力提供向心力Gm地mr2=

3.(变轨问题的分析)(四川自贡三模)10月16日,神舟十三号载人飞船于6时56分,采用自主快速交会对接模式成功与距地约400km的天和核心舱径向端口对接,再次上演“太空之吻”,随后3名航天员从神舟十三号载人飞船进入天和核心舱。下列关于天和核心舱、飞船和航天员的说法正确的是 ()

A.航天员在天和核心舱内的“私人睡眠站”中睡觉时处于平衡状态

B.由于轨道上有极其稀薄的大气,若不加干预,天和核心舱的动能会减小

C.为了实现对接,飞船和天和核心舱应在同一轨道上运行,且两者的速度都应大于第一宇宙速度

D.飞船应先在比天和核心舱半径小的轨道上加速逐渐靠近天和核心舱,两者速度接近时实现对接

答案:D

解析:航天员在天和核心舱内的“私人睡眠站”中睡觉时,万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力,处于完全失重状态,A错误;由于轨道上有极其稀薄的大气,轨道处的空气阻力会使天和核心舱的速度减小,若不加干预,万有引力将大于所需向心力,天和核心舱会做向心运动,万有引力对天和核心舱做正功,天和核心舱的动能会增加,B错误;为了实现对接,飞船应先在比天和核心舱半径小的轨道上加速做离心运动,逐渐靠近天和核心舱,两者速度接近时实现对接,C错误,D正确。

4.(赤道物体、同步卫星和近地卫星)已知某颗卫星运行在太阳同步轨道上,每天绕地球转16圈,若地球卫星绕地球做匀速圆周运动,则关于该卫星,下列说法正确的是()

A.该卫星的向心加速度大于地球表面的重力加速度

B.该卫星的线速度小于地球赤道上随地球一起自转的物体的线速度

C.该卫星每绕地球一周,地球自转22.5°

D.该卫星的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径之比为1∶4

答案:C

解析:根据Gm地mr2=ma可知,r越大,a越小,故该卫星的向心加速度小于地球表面的重力加速度,选项A错误;根据Gm地mr2=mv2r

5.(同步卫星、赤道上的物体、卫星的比较)假设量子卫星轨道在赤道平面,如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍,轨道也在赤道平面的同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍,图中P点是地球赤道上一点,由此可知()

A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n

B.同步卫星与P点的速度之比为1

C.量子卫星与同步卫星的速度之比为n

D.量子卫星与P点的速度之比为n

答案:D

解析:由开普勒第三定律R同3R量3=T同2T量2可知,T同2T量2=n3m3

6.(天体的追及问题)(多选)7月23日,我国火星探测器天问一号在海南文昌航天发射场发射升空,转移轨道简图如图所示。首先将探测器发射至与地球同轨道(近似为圆周)环绕太阳运行,在运行至A点时进行变轨,进入预定的椭圆轨道,在靠近火星轨道附近变轨被火星俘获,并安全着陆。已知地球和火星到太阳的距离分别为R和1.5R,则()

A.探测器在圆形轨道的速率等于地球的公转速率

B.探测器在A点变速前的加速度小于变速