高考物理大一轮复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 能力课 天体运动中常考易错的“两个命题点”课时训练（含解析）粤教版.doc

能力课天体运动中常考易错的“两个命题点”选择题(18题为单项选择题，914题为多项选择题)1.如图1所示，a是地球赤道上的一点，t0时刻在a的正上空有b、c、d三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针方向)相同，其中c是地球同步卫星。设卫星b绕地球运行的周期为t，则在tt时刻这些卫星相对a的位置最接近实际的是()图1解析a是地球赤道上的一点，c是地球同步卫星，则c始终在a的正上方；由gmr，得t，故r越大，t越大，则b比d超前。答案c2某卫星在半径为r的轨道1上做圆周运动，动能为ek，变轨到轨道2上后，动能比在轨道1上减小了e，在轨道2上也做圆周运动，则轨道2的半径为()a.r b.rc.r d.r解析卫星在轨道1上时，gm，因此ek，同样，在轨道2上，eke，因此r2r，a项正确。答案a3(2016广东龙川一中测试)在厄瓜多尔境内有一建筑叫做“赤道纪念碑”。设某人造地球卫星在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与地球赤道重合，飞行高度低于地球同步卫星。已知卫星轨道半径为r，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为0，地球半径为r，地球表面重力加速度为g，某时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，该卫星再次经过这个位置所需要的时间为()a. b.c. d.解析设该卫星的角速度为，再次经过这个位置所需要的时间为t，由题意可得，t0t2，由万有引力提供向心力的得，gm2r，又有gmgr2，联立解得，t，d正确。答案d4宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取最好的方法是()a飞船加速直到追上空间站，完成对接b飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接c飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接d无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接解析宇宙飞船做圆周运动的向心力是由地球对其的万有引力提供的，由牛顿第二定律有m，得v。想要追上同轨道上运行的空间站，若直接加速会导致飞船做离心运动，而使轨道半径增大，此时飞船在新轨道上运行的速度比空间站的速度小，不可能实现对接。若飞船先减速，此时gm，飞船将做向心运动使轨道半径减小，但速度增大了，故在低轨道上飞船可接近或超过空间站，如图所示。当飞船运动到合适的位置后再加速，则其轨道半径增大，同时速度减小，当刚好运动到空间站所在轨道时停止加速，则飞船的速度刚好等于空间站的速度，可完成对接。故只有选项b正确。答案b5(2016木渎中学模拟)如图2所示是嫦娥三号奔月过程中某阶段的运动示意图，嫦娥三号沿椭圆轨道运动到近月点p处变轨进入圆轨道，嫦娥三号在圆轨道做圆周运动的轨道半径为r，周期为t，已知引力常量为g，下列说法中正确的是()图2a由题中(含图中)信息可求得月球的质量b由题中(含图中)信息可求得月球第一宇宙速度c嫦娥三号在p处变轨时必须点火加速d嫦娥三号沿椭圆轨道运动到p处时的加速度大于沿圆轨道运动到p处时的加速度解析由万有引力提供向心力得gmr，得：m，即根据轨道半径为r，周期为t，万有引力常量为g，可以计算出月球的质量，故a项正确；万有引力提供向心力gm，得：v，由于不知道月球半径，所以不能计算月球第一宇宙速度，故b项错误；椭圆轨道和圆轨道是不同的轨道，航天飞机不可能自主改变轨道，只有在减速后，做近心运动，才能进入圆轨道，故c项错误；嫦娥三号沿椭圆轨道运动到p处时和沿圆轨道运动到p处时，所受万有引力大小相等，所以加速度大小也相等，故d项错误。答案a6(2016甘肃武威月考)嫦娥三号的飞行轨道示意图如图3所示。假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运动时，只受到月球的万有引力，则()图3a若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度b嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段椭圆轨道时，应让发动机点火使其加速c嫦娥三号在环月段椭圆轨道上p点的速度大于q点的速度d嫦娥三号在动力下降段，其引力势能减小解析利用环月圆轨道半径、运动周期和引力常量，可以计算出月球的质量，月球半径未知，不能计算出月球的密度，a错误；由环月圆轨道进入椭圆轨道时，在p点让发动机点火使其减速，b错误；嫦娥三号在椭圆轨道上p点速度小于在q点速度，c错误；嫦娥三号在动力下降段，高度减小，引力势能减小，d正确。答案d7“嫦娥五号”探路兵发射升空，为计划于2017年左右发射的“嫦娥五号”探路，并在8天后以“跳跃式返回技术”成功返回地面。“跳跃式返回技术”指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层。如图4所示，虚线为大气层的边界。已知地球半径为r，地心到d点距离为r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是()图4a“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态b“嫦娥五号”在d点的加速度小于c“嫦娥五号”在a点速率大于在c点的速率d“嫦娥五号”在c点速率大于在e点的速率解析根据曲线运动的规律，运动轨迹在合力和速度的交角之间(合力指向运动轨迹的凹侧)，由题图可知航天器在b点处于超重状态，故a错误；在d点gma，且在地面附近万有引力近似等于重力：gmg，可得加速度a，故b错误；航天器在a、c、e三点到地心距离相等，航天器从a到c克服大气阻力，动能减少；从c到e无大气阻力，vavc，vcve，故c正确，d错误。答案c8“高分一号”卫星是一种高分辨率对地观测卫星，突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合的关键技术。如图5为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图。“北斗”系统中两颗卫星“g1”和“g3”以及“高分一号”均可认为绕地心o做匀速圆周运动。卫星“g1”和“g3”的轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的a、b两位置，“高分一号”在c位置。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为r，不计卫星间的相互作用力。则下列说法正确的是()图5a卫星“g1”和“g3”的加速度大小相等且为gb如果调动“高分一号”卫星快速到达b位置的下方，必须对其加速c卫星“g1”由位置a运动到位置b所需的时间为d若“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大解析对地球表面上的物体有mggr2gm，对于卫星“g1”“g3”有maag，a错；若对“高分一号”加速，则卫星将到更高的轨道上运行，脱离原轨道，此法不可取，b错；对于卫星“g1”，有m()2rt，卫星“g1”由a到b用时tt，c对；“高分一号”卫星由于气体的阻力，高度会降低，速度会增大，机械能要减小，d错。答案c9(2015广东理综，20)在星球表面发射探测器，当发射速度为v时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度达到v时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球，已知地球、火星两星球的质量比约为101，半径比约为21，下列说法正确的有()a探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大b探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大c探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等d探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大解析由牛顿第二定律得gm，解得v，所以v，所以探测器脱离星球的发射速度与探测器的质量无关，a错误；因为地球与火星的不同，所以探测器脱离两星球所需的发射速度不相等，c错误；探测器在地球表面受到的引力f1，在火星表面受到的引力为f2，b正确；探测器脱离星球的过程中，引力做负功，引力势能逐渐增大，d正确。答案bd10(2017西安八校联考)据报道，北斗卫星导航系统利用其定位、导航、短报文通信功能加入到马航mh370失联客机搜救工作，为指挥中心调度部署人力、物力提供决策依据，保证了搜救船只准确抵达相关海域。帮助搜救船只规划搜救航线，避免搜救出现遗漏海域，目前北斗卫星导航定位系统由高度均约为36 000 km的5颗静止轨道卫星和5颗倾斜地球同步轨道卫星以及高度约为21 500 km 的4颗中轨道卫星组网运行，则下列说法正确的是()a中轨道卫星的周期比同步卫星周期大b所有卫星均位于以地心为中心的圆形轨道上c同步卫星和中轨道卫星的线速度均小于地球的第一宇宙速度d赤道上随地球自转的物体向心加速度比同步卫星向心加速度大解析由开普勒第三定律可知，轨道半径较小的中轨道卫星周期较同步卫星小，a项错；由题意知，北斗导航系统的卫星轨道高度一定，因此卫星均位于以地心为中心的圆形轨道上，b项正确；第一宇宙速度是卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，c项正确；赤道上物体与同步卫星的角速度相同，由a2r可知，同步卫星的向心加速度较大，d项错。答案bc11如图6所示，一颗地球同步卫星先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点p处点火加速，由椭圆轨道1变轨到地球同步圆轨道2。下列说法正确的是()图6a卫星在轨道2运行时的速度大于7.9 km/sb卫星沿轨道2运动的过程中，卫星中的仪器处于失重状态c卫星沿轨道2运动的过程中，有可能经过北京的正上空d卫星经过轨道1上的p点和轨道2上的p点的加速度大小相等解析同步卫星的轨道半径要大于近地卫星的轨道半径，同步卫星运行的线速度一定小于第一宇宙速度，故a错误；卫星绕地球做匀速圆周运动时所受万有引力提供向心力，处于完全失重状态，故b正确；地球同步卫星只能在赤道的正上空，故c错误；根据ma，得a，卫星在轨道1上的p点和轨道2上的p点的轨道半径相等，故加速度相等，d正确。答案bd12目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是()a卫星的动能逐渐减小b由于地球引力做正功，引力势能一定减小c由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变d卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小解析卫星半径减小时，分析各力做功情况可判断卫星能量的变化。卫星运转过程中，地球的引力提供向心力，gm，受稀薄气体阻力的作用时，轨道半径逐渐变小，地球的引力对卫星做正功，势能逐渐减小，动能逐渐变大，由于气体阻力做负功，卫星的机械能减小，选项b、d正确。答案bd13(2016江西上饶一模)在早期的反卫星试验中，攻击拦截方式之一是快速上升式攻击，即“拦截器”被送入与“目标卫星”轨道平面相同而高度较低的追赶轨道，然后通过机动飞行快速上升接近目标将“目标卫星”摧毁。图7为追赶过程轨道示意图。下列叙述正确的是()图7a图中a是“目标卫星”，b是“拦截器”b“拦截器”和“目标卫星”的绕行方向为图中的顺时针方向c“拦截器”在上升的过程中重力势能会增大d“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度小解析拦截卫星的高度要比目标卫星的高度低，所以a是“拦截器”，b是“目标卫星”，a错误；由于“拦截器”轨道低，速度大，应落后于“目标卫星”，绕行方向应为图中的顺时针方向，b正确；“拦截器”在上升过程中要克服重力做功，所以重力势能增大，c正确；根据公式a可知“拦截器”的加速度比“目标卫星”的加速度大，d错误。答案bc14(2016扬州一模)据nasa中文消息，2014年9月24日，印度首个火星探测器“曼加里安”号成功进入火星轨道。下列关于“曼加里安”号探测器的说法中，正确的是()a从地球发