【2019-2020】高中物理课下能力提升十二卫星的发射和运行新必修2

1、1 / 12教学资料参考范本【2019-2020】高中物理课下能力提升十二卫星的发射和运行新人教版必修 23时间：_2 / 12、选择题1 .天文学家在太阳系外找到一个和地球尺寸大体相同的系外行星P,这个行星围绕某恒星 Q 做匀速圆周运动。测得行星 P 的公转周期为T,公转轨道半径为 r。已知引力常量为 G,则（）C. 以 7.9 km/s 的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面D. 以 11.2 km/s 的速度从地球发射的探测器可以到达该行星表面2.多选如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进 入椭圆轨道 I,然后在 Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步 轨道则（）A.

2、该卫星在 P 点的速度大于 7.9 km/s，小于 11.2 km/sB.卫星在同步轨道 H上的运行速度大于7.9 km/sC. 在轨道 I上，卫星在 P 点的速度大于在 Q 点的速度D. 卫星在 Q 点通过加速实现由轨道 I 进入轨道 H3. 多选在发射一颗质量为 m 的人造地球同步卫星时，先将其发 射基础练A.恒星 Q 的质量约为4n2r3GT2B.行星 P 的质量约为4n2r3GT23 / 12到贴近地球表面运行的圆轨道 I上（离地面高度忽略不计），再通过 一椭圆轨道 H变轨后到达距地面高为 h 的预定圆轨道皿上。已知它在圆形轨道 I上运行的加速度为 g,地球半径为 R,图中 PQ 长约

3、为 8R, 卫星在变轨过程中质量不变，则（）A. 卫星在轨道皿上运行的加速度为（）2gB. 卫星在轨道皿上运行的线速度为v=RR2C. 卫星在轨道皿上运行时经过 P 点的速率大于在轨道 H 上运行时 经过P 点的速率D. 卫星在轨道皿上的动能大于在轨道 I上的动能4. （2016 宜春高一检测）“嫦娥三号”探测器由“长征三号乙” 运载火箭从西昌卫星发射中心发射， 首次实现月球软着陆和月面巡视 勘察， “嫦娥三号”的飞行轨道示意图如图所示。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，则以 下说法正确的是（）1A. 若已知“嫦娥三号”环月段圆轨道的半径、运动周期和引力

4、常 量，则可以计算出月球的密度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4 / 12C.“嫦娥三号”在从远月点 P 向近月点 Q 运动的过程中，加速度 变大D. “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5. 在航天员聂海胜的精准操控和张晓光、王亚平的密切配合下，“神舟十号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实现手控交会对接。如果对接前飞船和飞行器在同一轨道上运行，飞船与前面飞行器对接， 飞船为了追上飞行器，可采用的方法是()A. 飞船加速追上飞行器，完成对接B. 飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上飞行器完成对接C. 飞船加速至一

5、个较低轨道再减速追上飞行器完成对接D. 无论飞船如何采取措施，均不能与飞行器对接二、非选择题6. (2016 隆化月考)如图所示，有 A、B 两颗行星绕同一颗恒星 M 做匀速圆周运动，旋转方向相同，A 行星的周期为 T1, B 行星的周期为 T2,在某一时刻两行星相距最近，则(1) 经过多长时间，两行星再次相距最近？(2) 经过多长时间，两行星第一次相距最远?提能练一、选择题1. 多选 （2016 丰城月考）在地球大气层外有大量的太空垃圾。在5 / 12太阳活动期，地球大气会受太阳风的影响而扩张，使一些原本在大 气层外绕地球飞行的太空垃圾被大气包围，从而逐渐降低轨道。大部 分太空垃圾在落地前已

6、经燃烧成灰烬，但体积较大的太空垃圾仍会落到地面上，对人类造成危害。以下关于太空垃圾正确的说法是（）A. 大气的扩张使垃圾受到的万有引力增大而导致轨道降低B. 太空垃圾在与大气摩擦过程中机械能不断减小，进而导致轨道 降低C. 太空垃圾在轨道缓慢降低的过程中，由于与大气的摩擦，速度 不断减小D. 太空垃圾在轨道缓慢降低的过程中，向心加速度不断增大而周 期不断减小2. 多选假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了如图所示的变轨过程，则有关这艘飞 船的下列说法正确的是（）1A.飞船在轨道 I 上经过 P 点时的速度大于飞船在轨道 H 上经过 P 点时的速度B. 飞船

7、在轨道 H上运动时，经过 P 点时的速度大于经过 Q 点时的 速度C. 飞船在轨道皿上运动到 P 点时的加速度等于飞船在轨道 H 上运 动到P 点时的加速度D. 飞船绕火星在轨道 I上运动的周期跟飞船返回地球的过程中绕 地球以与轨道 I同样的轨道半径运动的周期相同6 / 123.多选 如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设“嫦娥三号” 运行经过 P 点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为 100 km 的圆轨道 I 上运动，再次经过 P 点时第二次通过近月制动使 “嫦娥三号”在距离月面近地点为 Q高度为 15 km,远地点为 P、高 度为 100 km 的椭圆轨道 H 上运动，下列

8、说法正确的是（）1A.“嫦娥三号”在距离月面高度为 100 km 的圆轨道 I上运动时 速度大小可能变化B.“嫦娥三号”在距离月面高度 100 km 的圆轨道 I上运动的周 期一定大于在椭圆轨道 H上运动的周期C.“嫦娥三号”在椭圆轨道 H上运动经过 Q 点时的加速度一定大 于经过 P 点时的加速度D.“嫦娥三号”在椭圆轨道 H上运动经过 Q 点时的速率可能小于 经过 P 点时的速率4.多选 （2016 天津高一检测）在完成各项任务后，“神舟十号” 飞船在返回地面时，要在 P 点从圆形轨道 I 进入椭圆轨道 H, Q为轨道 H 上的一点，M 为轨道 I上的另一点，关于“神舟十号”的运动，下列

9、说法中正确的有（ ）A. 飞船在轨道 H上经过 P 的速度小于经过 Q 的速度7 / 12B. 飞船在轨道 H上经过 P 的速度小于在轨道 I 上经过 M 的速度C. 飞船在轨道 H上运动的周期大于在轨道 I上运动的周期D. 飞船在轨道 H上经过 P 的加速度小于在轨道 I 上经过 M 的加速 度二、非选择题5. 设地球质量为 M,绕太阳做匀速圆周运动，有一质量为 m 的飞 船由静止开始从 P 点沿 PD 方向做加速度为 a 的匀加速直线运动，1 年 后飞船在D点掠过地球上空， 再过 3个月又在 Q点掠过地球上空， 如 图所示（图中“S”表示太阳）。根据以上条件，求地球与太阳之间的万 有引力大

10、小。16.质量为 m 的登月器与航天飞机连接在一起，随航天飞机绕月球 做半径为 3R（R 为月球半径）的匀速圆周运动。当它们运动到轨道的 A 点时，登月器被弹离，航天飞机速度变大，登月器速度变小且仍沿原 方向运动，随后登月器沿椭圆轨道登上月球表面的B 点，在月球表面逗留一段时间后，经快速启动仍沿原椭圆轨道回到分离点A 与航天飞机实现对接，如图所示。已知月球表面的重力加速度为g 月。科学研究表明，天体在椭圆轨道上运行的周期的平方与轨道半长轴的立方成 正比。(1) 登月器与航天飞机一起在圆轨道上绕月球运行的周期是多少？(2) 若登月器被弹离后，航天飞机的椭圆轨道的长轴为8R 为保证登月器能顺利返回

11、 A 点实现对接，则登月器可以在月球表面逗留的时 间是多少？答案8 / 12基础练1.解析： 选 A 根据万有引力提供向心力， 以行星 P 为研究对象, 有 GJ=mr,得 M=, A 正确；根据万有引力提供向心力只能求得中心天体的质量，因此根据题目所给信息不能求出行星P 的质量，B 错误；如果发射探测器到达该系外行星，需要克服太阳对探测器的万有引力， 脱离太阳系的束缚，所以需要发射速度大于第三宇宙速度，C D 错误(2. 解析：选 CD 卫星的最大环绕速度为 7.9 km/s , A 错误；环绕地球做圆周运动的人造卫星，最大的运行速度是7.9 km/s , B 错误；P点比 Q 点离地球近些

12、，故在轨道 I上，卫星在 P 点的速度大于在 Q 点 的速度，C 正确；卫星在 Q 点通过加速实现由轨道 I进入轨道 D 正 确。3. 解析：选 BC 设地球质量为 M 由万有引力提供向心力得，在 轨道 I上有 G= mg 在轨道皿上有 G= ma 所以 a=2g, A 错误；又因 a =，所以 v= , B正确；卫星由轨道 H变轨到轨道皿需要加速做离心运动，即满足 V,所以卫星在轨道皿上运行时经过 P 点的速率大于在 轨道 H上运行时经过 P 点的速率，C 正确；尽管卫星从轨道 I变轨到轨 道皿要在 P、Q 点各加速一次，但在圆形轨道上 v =，所以由动能表达 式知卫星在轨道皿上的动能小于在

13、轨道 I上的动能，D 错误。4解析：选 C 根据“嫦娥三号”环月段圆轨道的半径、运动周 期和引力常量可以求出月球的质量,但是由于不知道月球的半径,故 无法求出月球的密度，A 错误；“嫦娥三号”由环月段圆轨道变轨进入 环月段椭圆轨道时，轨道半径减小，故应使其减速，B 错误；“嫦娥三号”在从远月点 P 向近月点 Q 运动的过程中所受万有引力逐渐增大，故加速度变大，C 正确；“嫦娥三号”在环月段椭圆轨道上运动时离月 球越近速度9 / 12越大，故 P 点的速度小于 Q 点的速度，D 错误。5解析：选 B 飞船要追上飞行器,应先减速,使它的半径减小, 速度增大,故在低轨道上飞船可接近或超过飞行器,当飞

14、船运动到合 适的位置时再加速,使其轨道半径增大,速度减小,当刚好运动到飞 行器所在轨道时停止加速,则飞船的速度刚好等于飞行器的速度,可 以完成对接。B 正确。6.解析：A B两颗行星做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力 G= mr?T= 2n，因此 T1T2 可见当 A 运动完一周时，B 还没有达到 一周，但是要它们相距最近，只有 A、B 行星和恒星 M 的连线再次在一 条直线上，且A B在同侧，从角度看，在相同时间内，A 比 B 多转了2n ;如果 A、B 在异侧，贝卩它们相距最远，从角度看，在相同时间内， A比 B 多转了 n。(1) 设再次相距最近的时间为 t1 ,由 t1 11 = 2

15、n ? t1 =；(2)设第一次相距最远的时间为 t2 ,由 t2 12 = n ? t2 =。答案：(1) (2)u提能练1. 解析：选 BD 大气的扩张使垃圾的机械能减小，速度减小，从 而做近心运动，使轨道半径减小， A 错误，B 正确；由=m= mi- r = ma 可得：v=,T=, a=，可知随 r 减小，v增大，T 减小，a 增大，故 C 错误，D 正确。2. 解析： 选 BC 飞船在轨道 I上运动至 P 点时必须点火加速才能 进入轨道因此飞船在轨道 I上经过 P 点时的速度小于飞船在轨道H上经过 P 点时的速度，A 错误；由开普勒第二定律可知，飞船在轨道 H 上10 / 12运动

16、时，经过 P 点时的速度大于经过 Q 点时的速度，B 正确；由公 式 a= G可知，飞船在轨道皿上运动到 P 点时的加速度等于飞船在轨道 H上运动到 P点时的加速度，C 正确；由公式 T= 2n可知，因地球质 量和火星质量不同，所以飞船绕火星在轨道 I上运动的周期跟飞船返 回地球的过程中绕地球以与轨道 I同样的轨道半径运动的周期不相同， D 错误。3. 解析：选 BC “嫦娥三号”在距离月面高度为 100 km 的圆轨 道 I 上运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项 A 错误；由于圆轨 道 I 的轨道半径大于椭圆轨道 H的半长轴，根据开普勒定律，“嫦娥三号”在距离月面高度 100 km 的圆

17、轨道 I上运动的周期一定大于在椭 圆轨道 H上运动的周期，选项 B 正确；由于在 Q 点“嫦娥三号”所受 万有引力大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道 H上运动经过 Q 点时的加11 / 12速度一定大于经过 P 点时的加速度，选项 C 正确；由开普勒第二定律 可知，“嫦娥三号”在椭圆轨道 H上运动经过 Q 点时的速率大于经过 P 点时的速率，选项 D 错误。4. 解析：选 AB 由开普勒行星运动定律可知 A 正确；飞船在轨道I 上做匀速圆周运动，故飞船经过 P、M 两点时的速率相等，由于飞船在 P 点进入轨道 H 时相对于轨道 I做近心运动，可知飞船在轨道 H上P点速度小于轨道 I上 P 点速度，

18、故 B 正确；根据开普勒第三定律可知， 飞船在轨道 H上运动的周期小于在轨道 I上运动的周期，C 错误；根据牛顿第二定律可知，飞船在轨道 H上经过 P 的加速度与在轨道 I上经 过 M的加速度大小相等，D 错误。5. 解析：飞船开始与地球相当于在 D 点相遇，经过 3 个月后，它 们又在 Q 点相遇，因此在这段时间内，地球与太阳的连线转过的角度0 =X 360= 90。设地球的公转周期为 T,飞船由静止开始做加速度为 a 的匀加速直 线运动，则DQ=PQ- PD= a2-aT2=aT2由几何关系知，地球的公转半径为R=DQ=aT2所以，地球与太阳之间的万有引力大小为12 / 12U M2陰迸严6 .解析：(1)设登月器和航天飞机在半径为 3R 的圆轨道上运行时 的周期为 T,因其绕月球做匀速圆周运动，所以满足G= m2- 3R同时，月球表面