高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 第4讲　天体运动

第4讲天体运动高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025课程标准考点考情梳理浙江真题问题情境万有引力定律与宇宙航行2021.1,T7轨道器绕月匀速圆周运动2021.6,T10空间站绕行2022.1,T8“天问一号”换轨2022.6,T6神舟十三号绕行2023.1,T10行星冲日2023.6,T9木星的卫星2024.1,T9“朱雀二号”发射2024.6,T8小行星绕日统揽主干知识1.对开普勒行星运动定律的理解(1)根据开普勒第二定律,行星在椭圆轨道上运动时,相等时间内扫过的面积相等,则v1r1=v2r2。(2)根据开普勒第三定律,=k,若为椭圆轨道,则a为半长轴,若为圆轨道,则a为半径。(3)运行过程中行星的机械能守恒,即Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。2.卫星的发射与运行

3.卫星变轨问题

两类变轨离心运动近心运动变轨起因卫星速度突然增大卫星速度突然减小受力分析变轨结果变为在椭圆轨道上运动或在较大半径圆轨道上运动变为在椭圆轨道上运动或在较小半径圆轨道上运动轨道切点处状态卫星经过两个轨道的切点时,加速度相等,在外轨道上的速度大于在内轨道上的速度4.双星模型及其特点如图所示,宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球,它们离其他星球都较远,其他星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下,它们将围绕其连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动,通常,我们把这样的两个星球称为“双星”。(1)各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供,即

(2)两颗星的周期及角速度都相同,即T1=T2,ω1=ω2。(3)两颗星的轨迹半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L。(4)两颗星到圆心的距离r1、r2与星体质量成反比,即5.多星模型及其特点

模型图示相对位置向心力的来源三星模型

分别位于正三角形的三个顶点上另外两星球对其万有引力的合力

分别位于线段两端点及其中点上另外两星球对其万有引力的合力四星模型

分别位于正三角形三个顶点及其中心另外三星球对其万有引力的合力研学选考命题1.(2021浙江1月选考)嫦娥五号探测器是我国首个实施月面采样返回的航天器,由轨道器、返回器、着陆器和上升器等多个部分组成。为等待月面采集的样品,轨道器与返回器的组合体环月做圆周运动。已知引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,地球质量m1=6.0×1024kg,月球质量m2=7.3×1022kg,月地距离r1=3.8×105km,月球半径r2=1.7×103km。当轨道器与返回器的组合体在月球表面上方约200km处做环月匀速圆周运动时,其环绕速度约为(

)A.16m/s B.1.1×102m/sC.1.6×103m/s D.1.4×104m/sC【解析】

设轨道器与返回器的组合体质量为m,到月心的距离为r,根据

2.(2021浙江6月选考)空间站在地球外层的稀薄大气中绕行,因气体阻力的影响,轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机,可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02~2020.08期间离地高度随时间变化的曲线,则空间站(

)A.绕地运行速度约为2.0km/sB.绕地运行速度约为8.0km/sC.在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D.在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒D3.(2022浙江1月选考)“天问一号”从地球发射后,在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点,再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道,则“天问一号”(

)甲

乙A.发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间B.从P点转移到Q点的时间小于6个月C.在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小D.在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度C【解析】

因发射的“天问一号”要能变轨到绕太阳转动,则发射速度要大于第二宇宙速度,即发射速度介于11.2

km/s与16.7

km/s之间,故A错误;因P点转移到Q点的地火转移轨道的半长轴大于地球公转轨道半径,则其周期大于地球公转周期(1年共12个月),则从P点转移到Q点的时间为轨道周期的一半,应大于6个月,故B错误;因环绕火星的停泊轨道的半长轴小于调相轨道的半长轴,则由开普勒第三定律可知,“天问一号”在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小,故C正确;“天问一号”从Q点变轨时,要增大速度,即在地火转移轨道Q点的速度小于火星轨道的速度,而由

,可知“天问一号”在地火转移轨道上Q点的速度小于在地球轨道上Q点的速度,故D错误;故选C。4.(2022浙江6月选考)神舟十三号飞船采用“快速返回技术”,在近地轨道上,返回舱脱离天和核心舱,在圆轨道环绕并择机返回地面。则(

)A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高,环绕速度越大B.返回舱中的航天员处于失重状态,不受地球引力的作用C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D.返回舱穿越大气层返回地面的过程中,机械能守恒C【解析】

根据

,可知圆轨道距地面高度越高,卫星环绕速度越小;而只要环绕速度相同,返回舱和天和核心舱可以在同一轨道运行,与返回舱和天和核心舱的质量无关,故A错误,C正确;返回舱中的航天员处于失重状态,仍然受到地球引力作用,地球的引力提供航天员绕地球运动的向心力,故B错误;返回舱穿越大气层返回地面的过程中,有阻力做功产生热量,机械能减小,故D错误。故选C。5.(2023浙江6月选考)木星的卫星中,木卫一、木卫二、木卫三做圆周运动的周期之比为1∶2∶4。木卫三周期为T,公转轨道半径是月球绕地球轨道半径r的n倍。月球绕地球公转周期为T0,则(

)D6.(2024浙江1月选考)如图所示,2023年12月9日“朱雀二号”运载火箭顺利将“鸿鹄卫星”等三颗卫星送入距离地面约500km的轨道。取地球质量为6.0×1024kg,地球半径为6.4×103km,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。下列说法正确的是(

)A.火箭的推力是空气施加的B.卫星的向心加速度大小约为8.4m/s2C.卫星运行的周期约为12hD.发射升空初始阶段,装在火箭上部的卫星处于失重状态B7.(2024浙江6月选考)与地球公转轨道“外切”的小行星甲和