天体运动高考必考题

天体运动高考必题1、如图2所示，同步卫星离地心距离为r，运行速率为1，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为2，则下列比值正确的是()图2a1A.＝a2rRa1B.＝a2Rr2v1＝v2rRD.1＝2Rr22009年5在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图3所示．关于航天飞机的运动，下列说法中不正确的有()A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度3、如图4所示，假设月球半径为，月球表面的重力加速度为g，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动．则()A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速度为12gRB．飞船在A点处点火时，动能增加．飞船在轨道Ⅰ上运行时通过A点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时通过A点的加速度．飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为2πR04中国航天事业下一步的进展备受关注．..将首先发射试验性质的小型空间站太空实现空间交会对接．空间交会对接技术包括两部分相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接．所谓交会是指两个或两个以上的航天器在轨道上按预定位置和时间相会，而对接则为两个航天器相会后在结构上连成一个整体．关于以下判断正确的是()A”B．．51970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星开创了我国航天事业的新纪元．如图5所示，地点M和远地点N的高度分别为439km和2384km，则()图5A．卫星在M点的势能大于N点的势能B．卫星在M点的角速度大于N点的角速度．卫星在M点的加速度小于N点的加速度．卫星在N点的速度大于7.9km/s6、原香港中文大学校长、被誉为分享了2009年度的诺贝尔物理学奖．早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463体，其质量为地球质量的1k，半径为地球半径的1q，则面的重力加速度的(C)．2qkqA.kB.qC.kD.2kq7、我国自行研制发射的”是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为1＝12；卫星，其轨道平面在赤道平面内，周期为T2＝24h；两颗卫星相比(C)．A．B．..．若某时刻12小时，它们又将同时到达该小岛的上空82012年11月3任务完成后轨完成后1、，线速度大小分别为v1、2。则v1v2等于（B）A．3RR132．R2R1．2RR221．R2R19、如图4-4-3所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为、C两卫星轨道的交点．已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是(D)．图4-4-3A．物体A和卫星C具有相同大小的线速度B．物体A和卫星C具有相同大小的加速度．卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定相同．卫星B在P点的线速度与卫星C在该点的线速度一定相同10、1所示，轨道1上运行4周后，在Q点开启发动机短时间加速，关闭发动机后，轨道2运行到达P点，开启发动机再次加速，进入轨道3绕地球做圆周运动，”在图示轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是(D)..图1．3上的速率大于在轨道1上的速率．3上的角速度大于在轨道1上的角速度1上经过Q点的加速度大于它在轨道2上经过Q点的加速度．2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点的加速度11、一行星绕恒星做圆周运动．由天文观测可得，其运行周期为，速度为v，引力常量为，则下列说法错误的是(B)A．恒星的质量为vTT2GB．行星的质量为4π2v32v32GT．行星运动的轨道半径为vT2π．行星运动的加速度为2vT12、北斗导航系统又被称为工作卫星1和2均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径均为r于轨道上的A、B两位置，如图3所示．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为，地球半径为，不计卫星间的相互作用力．以下判断正确的是()图3A．两颗卫星的向心加速度大小相等，均为rgg2RB．两颗卫星所受的向心力大小一定相等．卫星1由位置A运动到位置B所需的时间可能为7r3Rrg..．如果要使卫星1追上卫星2，一定要使卫星1加速13、北京航天飞行控制中心对在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施．星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度．同样的道理，要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨．图4为A由轨道1变轨为轨道2的示意图，下列说法中正确的是()图4A．1的A点处应点火加速．1的A点处的速度比在轨道2的A点处的速度大1的A点处的加速度比在轨道2的A点处的加速度大．1的B点处的机械能比在轨道2的C点处的机械能大142011年9月29日，中国首个空间实验室由长征运载火箭将飞船送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，B点距离地面高度为h，地球的中心位于椭圆的一个焦点上．轨道，如图5所示．已知n圈所用时间为t，万有引力常量为G，地球半径为R.则下列说法正确的是()图5AB点的向心加速度大于在预定圆轨道的B点的向心加速度BA点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中，机械能增加．A点开始沿椭圆轨道向B点运行的过程中，动能先减小后增大..．由题中给出的信息可以计算出地球的质量＝＋hGt324πn2215、我国研制并成功发射的h的轨道上做匀速圆周运动，运行的周期为T.若以R表示月球的半径，则()4π2R2RA．卫星运行时的向心加速度为2TB．物体在月球表面自由下落的加速度为24πR2T．卫星运行时的线速度为2RT32πR＋h．月球的第一宇宙速度为TR16、我国于2013年发射4所示，开始对接前，距离地面的高度分别为h1和h2，地球半径为，90分钟．则以下说法正确的是()图4A．h2h12R＋h2B2R＋h1．．7.9km/s图717、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7所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法正确的是()A．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于飞船在轨道Ⅱ上运动时的机械能B．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过P点时的速度大于经过Q点时的速度．飞船在轨道Ⅲ上运动到P点时的加速度大于飞船在轨道Ⅱ上运动到P点时的加速度．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18、2012年6月18日，我国1所示，圆形轨道对接前，()图1A．Ⅰ上的运行速率大于Ⅱ上的运行速率B．．Ⅰ上的向心加速度大于Ⅱ上的向心加速度19、质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为p＝－GMmr，其中G为引力常量，M为地球质量，该卫星原来在半径为1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为2，此过程中因摩擦而产生的热量为()A．GMm1－11B．GMm111－R2GMm2C.1－21GMmD.R211－12..20若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m0的质点到质量为0的引力源中心的距离为r0时，其万有引力势能Ep＝GM0m0r0(式中G为引力常量)．一颗质量为m的人造地球卫星以半径为r－1的圆形轨道环绕地球匀速飞行，已知地球的质量为r2，则卫星上的发动机所消耗的最小能量为(假设卫星的质量始终不变，不计空气阻力及其他星体的影响)()A．＝GMm11112(r2)B．＝GMm(r)．＝r1r1－－GMm113(－r13(－r)D．＝2GMm113(－r23(－r1)【背诵知识点】一、卫星变轨问题的判断：(1)卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大．(2)卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小．(3)圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同．二、人造天体运行参量的分析与计算方法分析与计算思路是将人造天体的运动看做绕中心天体做匀速圆周运动,它受到的万有引力提供向心力,结合牛顿第二定律和圆周运动的规律建立动力学方程，2MmvG2＝ma＝mr＝ωr4π2r＝m2，以及利用人造天体在中心天体表面运行时，2，以及利用人造天体在中心天体表面运行时，T忽略中心天体的自转的黄金代换公式＝gR2.m1m2－11Nm2三．万有引力公式：＝G2，其中＝6.67×10/kgr2(1)重力和万有引力的关系Mm①在赤道上，有G2－mg＝mRωRMm②在两极时，有＝mgG2R24π2＝mR2.T(2)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系2MmvGM①由G2＝m得v＝，所以R越大，v越小．RRRMm②由G2＝ω2，得R2Mm4π③由G2＝m2R得＝RTGM3，所以R越大，ω越小．R4π3，所以R越大，T越大．GM..四、环绕速度与发射速度的比较及地球同步卫星1．环绕速度与发射速度的比较M近地卫星的环绕速度v＝G＝＝7.9km/，通常称为第一宇宙速度，它是地球周围R所有卫星的最大环绕速度，是在地面上发射卫星的最小发射速度．M不同高度处的人造卫星在圆轨道上的运行速度＝G但r是，由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大．2．地球同步卫星特点(1)地球同步卫星只能在赤道上空．(2)地球同步卫星与地球自转具有相同的角速度和周期．(3)地球同步卫星相对地面静止．(4)同步卫星的高度是一定的．m1m2五．万有引力公式：＝G2，其中＝6.67×011Nm2/kg2r(1)重力和万有引力的关系Mm①在赤道上，有G2－mg＝mRωRMm②在两极时，有Gmg2＝R24π2＝mR2.T(2)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系2Mmv①由G2＝mR得v＝RGMR，所以R越大，v越小．Mm2②由G③由G2＝ω，得R2Mm4π2＝m2R得＝RTGM3，所以R越大，ω越小．R234πRGM，所以R越大，T越大．六、天体质量和密度的估算1．解决天体圆周运动问题的一般思路利用万有引力定律解决天体运动的一般步骤(1)两条线索①万有引力提供向心力＝n.②重力近似等于万有引力提供向心力．(2)两组公式22Mmv4π2＝m＝ω2r

rrT

22r＝m

①Gv4π2r＝m②mgr＝m＝ω2r(gr为轨道所在处重力加速度)rT2．天体质量和密度的计算(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径R...Mm由于G2＝mg，故天体质量＝R2gR，天体密度GM＝VM3g＝.44GR3R3(2)通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和轨道半径r进行计算．22r3Mm4ππ①由万有引力等于向心