（课标版）2020高考物理二轮复习 专题限时训练4 天体运动（含解析）

专题限时训练4天体运动时间：45分钟i .选择题1.(2019年全国第二卷)2019年1月，中国的嫦娥四号探测器成功软着陆在月球背面。在探测器“冲”向月球的过程中，h用来表示探测器和地球表面之间的距离，f用来表示它所受到的重力，可以描述f和h之间关系的图像是(d)分析：在嫦娥四号探测器“冲”向月球的过程中，根据万有引力定律，可以看出，随着氢的增加，探测器上的地球引力逐渐减小，但并不是均匀减小，所以可以描述氢和氟关系的图像是d2.近三年来，我国发射的“悟空”探测卫星在暗物质的观测和研究方面一直处于世界领先地位。当两颗质量相等的恒星围绕它们的连接中心旋转时，理论计算周期与实际观测周期不一致，并且=k(k1)；因此，科学家认为这两颗行星之间存在暗物质。假设暗物质均匀分布在球体空间中，两个行星中心连线的直径为(众所周知，质量分布均匀的球体对外部粒子的影响相当于质量集中对球体中心粒子的影响)，两个行星的质量为m；那么，暗物质的质量是(b)上午10点c.(k2-1)米d.(2k2-1)米分析：这两颗恒星都围绕着它们连线的中点做圆周运动，假设它们之间的距离为l，重力提供向心力：g=m，而解：t理论= l。根据观测结果，恒星的运动周期=k，这种差异是由暗物质均匀分布在两颗恒星之间造成的。双星系统中均匀分布在两颗恒星之间的暗物质的作用与质量等于两颗恒星之间暗物质的总质量m以及位于双星系统中点o的粒子的作用相同。然后，g=m，解：t观察= l，so: m3.2019年1月3日，“嫦娥四号”成功软着陆在月球背面，迈出了全人类登上月球背面的第一步。中国登上月球将很快成为现实。如果月球表面的重力加速度大约是地球的重力加速度，而月球的平均密度是地球平均密度的66%,那么月球半径与地球半径之比大约是(c)a.116 b.18c.14 d.12分析：mg=g，m= v= r3 r=，= 14。4.如图所示，一颗极地卫星从北纬30度的点a正上方的点b到南极点c正上方的点d，沿图中所示方向运行所需的时间为t，地球半径为r，地球表面的重力加速度为g，重力常数为g，忽略地球自转的影响。下列陈述是错误的a.卫星运行周期3tb.卫星离地面的高度c.卫星角速度d.卫星加速度分析：卫星从b点到d点的旋转角度为120，即t=t，表明卫星运行周期为t=3t，因此a是正确的；根据g=m (r h)和gm=gr2，卫星离地面的高度h=-r，所以b是错误的；角速度=，所以c是正确的。r=，根据a=，卫星加速度a=，所以d是正确的。5.如图所示，假设月球半径为r，假设“嫦娥四号”探测器在离月球表面3r高度的圆轨道一上作匀速圆周运动，运动周期为t，当它到达轨道的a点时，它将点火并改变轨道为椭圆轨道二，当它到达轨道的靠近月球的b点时， 它将再次点火，进入近月轨道三，围绕月球做匀速圆周运动，引力常数为g，不考虑其他行星的影响，那么下面的说法是不正确的(c)a.月球的质量可以表示为b.轨道iii上b点的速度小于轨道ii上b点的速度嫦娥四号探测器通过一号轨道a点时的加速度大于通过二号轨道a点时的加速度嫦娥四号探测器的加速度随着它从a点移动到b点而增加分析：g=m4r，m=，a在轨道上是正确的。轨道在b点减速，并在中心附近移动到轨道，并在圆周上移动，所以b点o的速度6.如图所示，是北斗导航系统中一些卫星的轨道示意图。众所周知，三颗卫星a、b和c都做圆周运动。a是地球同步卫星。a和b的轨道半径是相同的，都是c的k倍。如果地球的旋转周期被称为t，那么(c)a.卫星b也是地球同步卫星b.卫星a的向心加速度是卫星c向心加速度的k2倍c.卫星c有一段时间t。d.a，b和c卫星的运行速度关系为va=vb=vc分析：卫星b不能相对于地球保持静止，所以它不是地球同步卫星，a是错误的；根据公式g=ma，a=，即=，可以得到b误差；根据开普勒第三定律，tc=ta=t，c是正确的；根据公式g=m，v=，所以va=vb=，d是错误的。第二，选择题7.如图所示，2018年2月2日，中国成功发射电磁监测测试卫星“张衡一号”，标志着中国成为世界上少数几个在轨拥有高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测，可以得到卫星绕地球运动的周期，地球的半径和地球表面的重力加速度是已知的。如果卫星绕地球的运动被认为是匀速圆周运动，并且不考虑地球自转的影响，则卫星的(cd)可以基于上述数据来计算。a.密度b .向心力c.距离地面的高度d .线速度分析：如果人造地球卫星的周期为t，地球的质量和半径分别为m和r，卫星的轨道半径为r，那么在地球表面：g=mg，gm=gr2对于卫星：根据万有引力提供向心力，g=m2r2联立方程和可以求出轨道半径r，r=r=r+h，这样就可以求出卫星离地面的高度。从v=r=r，可以得到卫星的线速度。卫星的质量未知，因此无法计算卫星的密度和向心力fn=g。因此，选项a和b是错误的，选项c和d是正确的。8.地球赤道上的重力加速度为g，物体随地球在赤道上旋转的向心加速度为a，三颗质量相等的卫星a、b、c在三个椭圆轨道上绕地球运行，如图所示。卫星a和b的轨道在p点相切。不管阻力如何，下面的说法是正确的如果地球的旋转速度增加一倍，赤道上的物体就会漂浮起来，完全失重。b.卫星a和b通过点p的速度分别相等。c.卫星a拥有最大的机械能。d.卫星周期：t a t b t c分析：当地球物体随地球旋转的向心加速度为a时，有：g-mg=ma；当物体上浮时，重力完全提供向心力，g=ma，那么物体的向心加速度为a =g a根据向心加速度与转速之间的关系，可以得到a=r (2 n) 2，a=r(2n)2:n=n=n，所以a是正确的。当一个物体在椭圆轨道上运动时，轨道高度越高，近地点的速度越高，所以卫星a通过p点的速度比卫星b通过p点的速度高，所以b是错误的。卫星的机械能与卫星的速度、高度和质量有关，因为卫星a的最远点离得很远。因此，卫星a的机械能最大，所以c是正确的。根据开普勒第三定律，椭圆的半长轴越小，卫星的周期越小，卫星c的半长轴最短，卫星a、t a、t b、t c的半长轴最长，所以d是正确的。9.2017年10月16日，美国激光干涉引力波天文台等机构首次联合宣布发现双中子星合并引力波事件。图为双星系统a和b围绕其连线上的o点做匀速圆周运动的示意图。如果a星的轨道半径大于b星，双星的总质量是m，双星之间的距离是l，它的运动周期是t，那么(bd)a.a的质量必须大于b。b.a的线速度必须大于b的线速度。c.l一定是，m越大，t越大。d.m一定是，l越大，t越大。分析：让双星的质量分别为毫安和毫巴，轨道半径分别为弧度和弧度，角速度相等，。根据万有引力定律，可以看出，g=ma2ra，g=mb2rb，距离关系为ra rb=l，联立解为：=。因为rarb认为，a的质量必须小于b的质量，所以a是错误的；根据线速度和角速度的关系，va= ra，vb= rb。因为角速度相等，半径为rarb，所以a的线速度大于b的线速度，所以b是正确的。因为t=，上面同时可用的周期是：t=2，所以总质量m是常数，两颗星之间的距离l越大，周期t越大，所以c是错误的，d是正确的。10.众所周知，当质量为m的物体在北极和赤道处静止时，地球和地面之间的压力差为n，假设地球是一个质量和半径为r的球体，地球的旋转周期为(假设地球表面的重力加速度为g)(交流)a.地球的自转周期是t=2地球的自转周期是t=c.地球同步卫星轨道半径为r地球同步卫星的轨道半径是2r分析：在北极fn1=g，在赤道g-fn2=mr，根据问题的含义，fn1-fn2=n，联立计算表明：t=2，所以a是正确的，b是错误的；万有引力提供了同步卫星的向心力，即：g=m，同时获得：r3=，地球表面的重力加速度为g，即：mg=g，获得：r=r，c是正确的，d是错误的。三、计算问题11.所谓“深空探测”是指航天器脱离地球重力场，进入太阳系空间或更远的空间进行探测。目前，世界范围内的“深空探测”主要包括对月球、金星、火星、木星等太阳系恒星的探测。继月球“深空探测”之后，中国将进行第一次火星探测。该图显示了探测器着陆火星最后阶段的模拟图。首先，在发动机的作用下，探测器被推动在离火星表面一定高度(远小于火星半径)盘旋。之后，发动机突然关闭，探测器仅在重力作用下下降了2到0次(没有着陆)。然后再次打开发动机，使探头减速并均匀下降。时间t0后，探测器刚刚到达火星表面，速度为0。众所周知，探测器的总质量为m(不包括燃料燃烧引起的质量变化)，地球和火星的半径比为k1，质量比为k2，地球表面附近的重力加速度为g，因此：(1)当探测器悬停时，发动机施加在探测器上的力的大小；(2)探针悬停时的重力势能(火星表面为零势能面)。答：(1)毫克(2)分析：(1)假设地球的质量和半径分别为m和r，火星的质量、半径和表面重力加速度分别为m、r和g根据万有引力等于重力：g=mg，g=mg 同时求解：g=g当探针悬停时，根据力的平衡，可以知道发动机施加到探针上的力f=mg=mg。(2)如果发动机重新起动时检测器速度为v，则v=2gt0，因此，悬停时探测器离火星表面的高度h=3t0解决方案：h=gt重力势能当量=毫克小时=12.据报道，一名法国摄影师捕捉到了天宫一号空间站飞过太阳的瞬间。在照片中，天宫一号太阳能电池板的轮廓清晰可见。如图所示，假设天宫一号正以7.7公里/秒的速度围绕地球做匀速圆周运动，运动方向垂直于连接太阳电池板两端的直线，m和n之间的距离l=20米，垂直于v和