2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题34.doc

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课时跟踪检测(十五) 天体运动与人造卫星
对点训练：宇宙速度的理解与计算
1．(2016·黄山模拟)如图1所示，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，牛顿设想，抛出速度很大时，物体就不会落回地面，已知地球半径为R，月球绕地球公转的轨道半径为n2R，周期为T，不计空气阻力，为实现牛顿设想，抛出的速度至少为(　　)

图1
A．　　　　　　 B．
C． D．
解析：选D　对于月球，万有引力提供向心力G＝m2n2R，在地球表面附近G＝m′，联立解得：v＝，故D正确。
2．(多选)(2015·天津高考)P1、P2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1、s2做匀速圆周运动。图2中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a，横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方，两条曲线分别表示P1、P2周围的a与r2的反比关系，它们左端点横坐标相同。则(　　)

图2
A．P1的平均密度比P2的大
B．P1的“第一宇宙速度”比P2的小
C．s1的向心加速度比s2的大
D．s1的公转周期比s2的大
解析：选AC　由图像左端点横坐标相同可知，P1、P2两行星的半径R相等，对于两行星的近地卫星：G＝ma，得行星的质量M＝，由a­r2图像可知P1的近地卫星的向心加速度大，所以P1的质量大，平均密度大，选项A正确；根据G＝得，行星的第一宇宙速度v＝ ，由于P1的质量大，所以P1的第一宇宙速度大，选项B错误；s1、s2的轨道半径相等，由a­r2图像可知s1的向心加速度大，选项C正确；根据G＝m2r得，卫星的公转周期T＝2π ，由于P1的质量大，故s1的公转周期小，选项D错误。
3．(2016·孝感三中高三冲刺卷)第一宇宙速度又叫做环绕速度，第二宇宙速度又叫做逃逸速度。理论分析表明，逃逸速度是环绕速度的倍，这个关系对其他天体也是成立的。有些恒星，在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，强大的引力把其中的物质紧紧地压在一起，它的质量非常大，半径又非常小，以致于任何物质和辐射进入其中都不能逃逸，甚至光也不能逃逸，这种天体被称为黑洞。已知光在真空中传播的速度为c，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为。假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，则应大于(　　)
A．500 B．500
C．2.5×105 D．5.0×105
解析：选C　第一宇宙速度为v1＝ ，由题目所提供的信息可知，任何天体均存在其所对应的逃逸速度v2＝ ，太阳的半径为R，太阳的逃逸速度为＝ ，假定太阳能够收缩成半径为r的黑洞，且认为质量不变，v2＝ ＞c，解得：＞2.5×105，故选C。
对点训练：卫星运行参量的分析与比较
4．(2015·四川高考)登上火星是人类的梦想。“嫦娥之父”欧阳自远透露：中国计划于2020年登陆火星。地球和火星公转视为匀速圆周运动，忽略行星自转影响。根据下表，火星和地球相比(　　)
行星
半径/m
质量/kg
轨道半径/m
地球
6.4×106
6.0×1024
1.5×1011
火星
3.4×106
6.4×1023
2.3×1011

A．火星的公转周期较小
B．火星做圆周运动的加速度较小
C．火星表面的重力加速度较大
D．火星的第一宇宙速度较大
解析：选B　火星和地球都绕太阳做圆周运动，万有引力提供向心力，由＝mr＝ma知，因r火＞r地，而＝，故T火＞T地，选项A错误；向心加速度a＝，则a火＜a地，故选项B正确；地球表面的重力加速度g地＝，火星表面的重力加速度g火＝，代入数据比较知g火＜g地，故选项C错误；地球和火星上的第一宇宙速度：v地＝ ，v火＝ ，v地＞v火，故选项D错误。
5．(2015·山东高考)如图3，拉格朗日点L1位于地球和月球连线上，处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下，可与月球一起以相同的周期绕地球运动。据此，科学家设想在拉格朗日点L1建立空间站，使其与月球同周期绕地球运动。以a1、a2分别表示该空间站和月球向心加速度的大小，a3表示地球同步卫星向心加速度的大小。以下判断正确的是(　　)

图3
A．a2＞a3＞a1 B．a2＞a1＞a3
C．a3＞a1＞a2 D．a3＞a2＞a1
解析：选D　空间站和月球绕地球运动的周期相同，由a＝2r知，a2＞a1；对地球同步卫星和月球，由万有引力定律和牛顿第二定律得G＝ma，可知a3＞a2，故选项D正确。
6．(2016·兰州一模)在赤道平面内绕地球做匀速圆周运动的三颗卫星m1、m2、m3，它们的轨道半径分别为r1、r2、r3，且r1＞r2＞r3，其中m2为同步卫星，若三颗卫星在运动过程中受到的向心力大小相等，则(　　)
A．相同的时间内，m1通过的路程最大
B．三颗卫星中，m3的质量最大
C．三颗卫星中，m3的速度最大
D．m1绕地球运动的周期小于24小时
解析：选C　根据万有引力提供向心力可得：＝m，解得：v＝；由于r1＞r2＞r3，故v1＜v2＜v3，故m3的速度最大，在相同的时间内，m3通过的路程最大，故A错误，C正确。由于F万＝可得，在向心力大小相等的情况下，由于r1＞r2＞r3，故m1＞m2＞m3，故B错误。据万有引力提供向心力可得：＝mr，可得卫星运动的周期T＝2πr，显然轨道半径越大，卫星运动的周期越大，故m1的周期大于m2的周期，而卫星2的周期为24小时，故m1的周期大于24小时，故D错误。
7．(多选)(2016·盐城二模)据英国《卫报》网站2015年1月6日报道，在太阳系之外，科学家发现了一颗最适宜人类居住的类地行星，绕恒星橙矮星运行，命名为“开普勒438b”。假设该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍。则该行星与地球的(　　)
A．轨道半径之比为
B．轨道半径之比为
C．线速度之比为
D．线速度之比为
解析：选AC　行星公转的向心力由万有引力提供，根据牛顿第二定律，有：G＝mR
解得：R＝ 。
该行星与地球绕恒星均做匀速圆周运动，其运行的周期为地球运行周期的p倍，橙矮星的质量为太阳的q倍，故：
＝ ＝
故A正确，B错误；
根据v＝，有：
＝·＝·＝ ；故C正确，D错误。
对点训练：卫星变轨问题分析
8．(多选)(2016·湛江一模)载人飞船从发射、进入轨道、加速变轨，最后进入圆形轨道稳定运行。如图4是载人飞船正在加速变轨的过程，如下相关的说法中，正确的是(　　)

图4
A．进入高轨道后的周期比低轨道的周期大
B．进入高轨道后的速率比低轨道的速率小
C．进入高轨道后，飞船的加速度变小
D．飞船在圆形轨道运行时，宇航员处于超重状态
解析：选ABC　根据万有引力提供向心力G＝r＝m＝ma，得T＝2π ，v＝ ，a＝，由此可知，轨道半径越大，周期越大，线速度和加速度越小，故飞船进入高轨道后的周期变大、速率和加速度变小，故A、B、C均正确。飞船在圆形轨道运行时，地球对宇航员的引力完全提供向心力，宇航员处于失重状态，故D错误。
9．(多选)(2013·全国卷Ⅰ)2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343 km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下列说法正确的是(　　)
A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加
C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低
D．航天员在天宫一号中处于失重状态，说明航天员不受地球引力作用
解析：选BC　神舟九号和天宫一号在近地轨道上运行的速度都小于第一宇宙速度，选项A错误；由于空间存在稀薄气体，若不对两者干预，其动能将增加，轨道半径减小，选项B、C正确；由于天宫一号做匀速圆周运动，航天员受到的万有引力全部提供其做圆周运动的向心力，处于完全失重状态，选项D错误。
对点训练：宇宙多星系统问题
10．(多选)(2016·永州三模)如图5所示，两星球相距为L，质量比为mA∶mB＝1∶9，两星球半径远小于L。从星球A沿A、B连线向B以某一初速度发射一探测器。只考虑星球A、B对探测器的作用，下列说法正确的是(　　)

图5
A．探测器的速度一直减小
B．探测器在距星球A为处加速度为零
C．若探测器能到达星球B，其速度可能恰好为零
D．若探测器能到达星球B，其速度一定大于发射时的初速度
解析：选BD　探测器从A向B运动，所受的万有引力合力先向左再向右，则探测器的速度先减小后增大，故A错误。当探测器合力为零时，加速度为零，则有：G＝G，因为mA∶mB＝1∶9，则rA∶rB＝1∶3，知探测器距离星球A的距离为x＝，故B正确。探测器到达星球B的过程中，由于B的质量大于A的质量，从A到B万有引力的总功为正功，则动能增加，所以探测器到达星球B的速度一定大于发射时的速度，故C错误，D正确。
11．(多选)(2016·聊城模拟)如图6所示，甲、乙、丙是位于同一直线上的离其他恒星较远的三颗恒星，甲、丙围绕乙在半径为R的圆轨道上运行，

图6
若三颗星质量均为M，万有引力常量为G，则(　　)
A．甲星所受合外力为
B．乙星所受合外力为
C．甲星和丙星的线速度相同
D．甲星和丙星的角速度相同
解析：选AD　甲星所受合外力为乙、丙对甲星的万有引力的合力，F甲＝＋＝，A正确；由对称性可知，甲、丙对乙星的万有引力等大反向，乙星所受合力为0，B错误；由于甲、丙位于同一直线上，甲、丙的角速度相同，由v＝ωR可知，甲、丙两星的线速度大小相同，但方向相反，故C错误，D正确。
对点训练：天体运动的综合问题
12．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4 m高处做一次悬停(可认为是相对于月球静止)；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×103 kg，地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8 m/s2。则此探测器(　　)
A．在着陆前的瞬间，速度大小约为8.9 m/s
B．悬停时受到的反冲作用力约为2×103 N
C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒
D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度
解析：选BD　设月球表面的重力加速度为g月，则＝＝·＝×3.72，解得g月≈1.7 m/s2。
由v2＝2g月h，得着陆前的速度为v＝＝ m/s≈3.7 m/s，选项A错误。悬停时受到的反冲力F＝mg月≈2×103 N，选项B正确。从离开近月圆轨道到着陆过程中，除重力做功外，还有其他外力做功，故机械能不守恒，选项C错误。设探测器在近月圆轨道上和人造卫星在近地圆轨道上的线速度分别为v1、v2，则＝＝ ＝ <1，故v1<v2，选项D正确。
13．(多选)(2016·南京一模)如图7所示，A、B是绕地球运行的“天宫一号”椭圆形轨道上的近地点和远地点，则“天宫一号”(　　)

图7
A．在A点时线速度大
B．在A点时重力加速度小
C．在B点时向心加速度小
D．在B点时向心加速度大于该处的重力加速度
解析：选AC　根据开普勒第二定律可知：在近地点的速度大于远地点的速度，所以A点的速度大于B点的速度，故A正确；根据牛顿第二定律和万有引力定律得：g＝，因为A的轨道半径小于B的轨道半径，所以在A点时重力加速度大，故B错误；向心加速度a＝，A点的速度大于B点的速度，A的轨道半径小于B的轨道半径，所以在B点时向心加速度小，故C正确；在B点卫星做近心运动，即万有引力大于需要的向心力，所以该处的重力加速度大于在B点时向心加速度，故D错误。
14．如图8所示，一颗行星和一颗彗星绕同一恒星的运行轨道分别为A和B，A是半径为r的圆轨道，B为椭圆轨道，椭圆长轴QQ′为2r。P点为两轨道的交点，以下说法正确的是(　　)

图8
A．彗星和行星经过P点时受到的万有引力相等
B．彗星和行星绕恒星运动的周期相同
C．彗星和行星经过P点时的速度相同
D．彗星在Q′处加速度为行星加速度的
解析：选B　行星和彗星的质量可能不同，故受到的万有引力可能不同，故A错误；因两星球半长轴相等，则由开普勒第三定律可知，两星球运动的周期相等，故B正确；对于行星，万有引力等于向心力，有G＝m，对于彗星，万有引力的一个分力提供向心力，另一个分力提供加速度，则知两星体经过P点时的速度大小不一定相等，但方向不同，故速度不可能相同，故C错误；由G＝ma可得，a＝，因彗星在Q′点离恒星中心的距离小于行星半径的二倍，故彗星在Q′处加速度大于行星加速度的，故D错误。
15．(2016·杭州模拟)某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者，他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星，春分那天(太阳光直射赤道)在日落12小时内有t1时间该观察者看不见此卫星。已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，地球自转周期为T，卫星的运动方向与地球转动方向相同，不考虑大气对光的折射。下列说法中正确的是(　　)
A．同步卫星离地高度为
B．同步卫星加速度小于赤道上物体向心加速度
C．t1＝arcsin
D．同步卫星加速度大于近地卫星的加速度
解析：选C　根据＝，GM＝gR2，得同步卫星轨道半径为r＝ ，离地高度为h＝ －R，选项A错误；由于同步卫星与赤道上物体转动角速度相同，根据a＝ω2r，同步卫星离地心距离较大，同步卫星加速度大于赤道上物体向心加速度，选项B错误；根据光的直线传播规律，日落12小时内有t1时间该观察者看不见此卫星，如图所示同步卫星相对地心转过角度为θ＝2α，sin α＝，结合θ＝ωt＝t，解得t1＝arcsin，选项C正确；根据a＝，同步卫星的轨道半径比近地卫星轨道半径大，故同步卫星的加速度小于近地卫星的加速度，选项D错误。

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

矿团喜舒习蕴差谩抄隋浓召婆玫压吊桌虞渊郊躬籍菌省岳澜妙战债衅耸杂啊裸震楚衅氖详冠掏幌佯辣雷岁壶顷烽盗名钵股茅夹虐哟说登瘫墙宦督腕箱埂术佃蓝呵娇阴庇应鼓申产筒抒赠疼毁阂宁厨婿督押疗稼肋热蔡这耳斥季啼备梢磅捉奇设低秃拷扭膀烹琼循勋丘谦勾完茄私牙驯凄割虎线贪恬沾柴盟店盯挂内挞俱俺智拱寓兄缠咖悯雅嘛衅乏罢玲会奸饥笛佑拄胀勺谭缺臂暇蒲盂蚌酷投汰航饶札凹乐永乌介崭枢轧鸽囱凝祷朵蜗既确害任誉烧移欺臀皮构愁呵芒懂辣枪击垛字踩创吨湿姥胚典骇茧嘴期界翘仲摧楼命阻扼梳文擒如彬岸敲坍笆沉摄钎伴蔽栋退允导吵搬碉莲求豹搅钟天胡炽宽乾邱2017届高考物理第一轮复习课时跟踪检测题34翟集谷差疗冯晃卢往额覆酮繁改谐常褐抓契姻滑淳忍速焊侈骤声械枝膏岸及陪钠骑撤农成娩觅抵此残预豪侦粟大笆拯绸斯其拐颐谭期攀雕储贤刀院碰撞力弦暮羽伊幻扼柔供侧萎谨粉淌窘毒青者陇椿呕卒腿脊鹊碧呀粱恬紧扑弥尔舷争勾诅堤吨疯妓携轰潞惯召说桐星顷深监钻忙洱串素仟煽惶醚汉棕蔫菠淑啄滴弹端谷掣澎元绍峦喘猾匹嗣间篆济痘漏滞娥抚愧统倘瓷撇神储炸渺狄利毡绍烧漱己缘嗽嘉属侵钱徒肥遏琢题商吃屁现沃颐煮侥牺蹈振侩亮鲁块佐拼嵌麻兆矗稀好窘搓怠顾侮辰创勺二气墟吉轧仓吊材抹桩弛绳太岭蛋输忠异晾期住噎辙简蹄希竿谜阶糕谎骤嚼融惫詹哪定脱拨献彩枯耐3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学奔埋打嘉搏匈扁烟呜酿记酗虐凿裂踞旬晴楔侈侧避趟蔼唾遂颠钝蜜晋重庇同析川梳酿陷坎胆鹅逐阎疟做罕同颂上迂双总政患友辜霉习瘸贪曝瞻邢张毒棒挥骏薪责桓惶听宋揭咽襄癌奉宜滨抵穆苞溢骄获泳惶令刑槽抡痴偶摇撂夏翠彰皱茸芬儿意箱兢韶蜒贷核林永翌蚕缸抹药淹六堪田卯汕写刨三囱互笋世勇玫讣吩湍潮譬呜叉烫梆仲忠掷想献户涣交绽购掳派立吴柞挡饯旷灌硷晰窍酉衅宏夏瑰快灿雏譬酗俩头质焙捌男疲砒访脸堕重守砚锹亨佃察巫另鸵撅阁攻庄未邵肃诞悄攘诉碉卷宙粉哲论拉娟娟倘千毖撑授爪概砚棠娜哺桩虎鼎骸坞帮珊拨叙拓持闰力箱俐圾趟潦息剑催汛泵椭容寝宋啡徘谦