2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章《曲線運動與萬有引力》微專題6 天體運動中的“四大難點”突破課時沖關(guān) 新人教版.doc

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微專題6 天體運動中的“四大難點”突破 一、單項選擇題(本題共5小題，每小題7分，共35分) 1．(2017天津月考)地球赤道上有一物體隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運動，所受到的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為ω1；繞地球表面附近做圓周運動的人造衛(wèi)星(高度忽略)所受到的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為v2，角速度為ω2；地球同步衛(wèi)星所受到的向心力為F3，向心加速度為a3，線速度為v3，角速度為ω3.地球表面的重力加速度為g，第一宇宙速度為v，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則(　　) A．F1＝F2＞F3　　　 B．a(chǎn)1＝a2＝g＞a3 C．v1＝v2＝v＞v3 D．ω1＝ω3＜ω2 解析：D　[根據(jù)題意三者質(zhì)量相等，軌道半徑r1＝r2＜r3.物體1與人造衛(wèi)星2比較，由于赤道上物體受引力和支持力的合力提供向心力，而近地衛(wèi)星只受萬有引力，故F1＜F2，故A錯誤；由選項A的分析知道向心力F1＜F2，故由牛頓第二定律可知a1＜a2，故B錯誤；由A選項的分析知道向心力F1＜F2，根據(jù)向心力公式F＝m，由于m、R相等，故v1＜v2，故C錯誤；同步衛(wèi)星與地球自轉(zhuǎn)同步，故T1＝T3，根據(jù)周期公式T＝2π ，可知，衛(wèi)星軌道半徑越大，周期越大，故T3＞T2，再根據(jù)ω＝，有ω1＝ω3＜ω2，故D正確．] 2．(2017山東師大附中二模)發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3，軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示．則以下說法不正確的是(　　) A．要將衛(wèi)星由圓軌道1送入圓軌道3，需要在圓軌道1的Q和橢圓軌道2的遠地點P分別點火加速一次 B．由于衛(wèi)星由圓軌道1送入圓軌道3被點火加速兩次，則衛(wèi)星在圓軌道3上正常運行速度要大于在圓軌道1上正常運行的速度 C．衛(wèi)星在橢圓軌道2上的近地點Q的速度一定大于7.9 km/s，而在遠地點P的速度一定小于7.9 km/s D．衛(wèi)星在橢圓軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在圓軌道3上經(jīng)過P點時的加速度 解析：B　[從軌道1變軌到軌道2，需在Q處點火加速，從軌道2變軌到軌道3需要在P處點火加速，故A說法正確．根據(jù)公式G＝m解得v＝，即軌道半徑越大，速度越小，故軌道3上的線速度小于軌道1上正常運行的速度，B說法錯誤；第一宇宙速度是近地軌道環(huán)繞速度，即7.9 km/s，軌道2上衛(wèi)星在Q點做離心運動，則速度大于7.9 km/s，而在遠地點P，半徑大于地球半徑，線速度一定小于7.9 km/s，C說法正確；根據(jù)G＝ma可得a＝G，而衛(wèi)星在橢圓軌道2上經(jīng)過P點時和在圓軌道3上經(jīng)過P點時所受萬有引力相同，故加速度相同，D說法正確．本題選不正確的，故選B.] 3．(68520121)(2017陜西咸陽興平質(zhì)檢)2016年10月19日，“神舟十一號”與“天宮二號”成功對接．下列關(guān)于“神舟十一號”與“天宮二號”的分析錯誤的是(　　) A．“天宮二號”的發(fā)射速度應(yīng)介于第一宇宙速度與第二宇宙速度之間 B．對接前，“神舟十一號”欲追上“天宮二號”，必須在同一軌道上點火加速 C．對接前，“神舟十一號”欲追上同一軌道上的“天宮二號”，必須先點火減速再加速 D．對接后，組合體的速度小于第一宇宙速度 解析：B　[發(fā)射速度如果大于第二宇宙速度，“天宮二號”將脫離地球束縛，不能繞地球運動，故A正確．“神舟十一號”加速需要做離心運動，才可能與“天宮二號”對接，故對接前“神舟十一號”的軌道高度必定小于“天宮二號”，故B錯誤．對接前，“神舟十一號”欲追上同一軌道上的“天宮二號”，必須先點火減速，做近心運動，再加速做離心運動，從而實現(xiàn)對接，故C正確．對接后，軌道高度沒有變化，組合體的速度一定小于第一宇宙速度，故D正確．本題選不正確的，故選B.] 4．(2017寧夏銀川一中月考)2014年10月24日，“嫦娥五號”探路兵發(fā)射升空，為計劃于2017年左右發(fā)射的“嫦娥五號”探路，并在8天后以“跳躍式返回技術(shù)”成功返回地面．“跳躍式返回技術(shù)”指航天器在關(guān)閉發(fā)動機后進入大氣層，依靠大氣升力再次沖出大氣層，降低速度后再進入大氣層，如圖所示，虛線為大氣層的邊界．已知地球半徑為R，地心到d點的距離為r，地球表面重力加速度為g.下列說法正確的是(　　) A．“嫦娥五號”探路兵在b點處于完全失重狀態(tài) B．“嫦娥五號”探路兵在d點的加速度小于 C．“嫦娥五號”探路兵在d點的速率小于 D．“嫦娥五號”探路兵在c點的速率大于在e點的速率 解析：C　[“嫦娥五號”探路兵沿abc軌跡做曲線運動，合力指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，所以在b點合力向上，即加速度向上，因此在b點處于超重狀態(tài)，故A錯誤．在d點，加速度a＝＝G，又GM＝gR2，故a＝，故B錯誤．若在半徑為r的軌道上做勻速圓周運動，根據(jù)萬有引力提供向心力得G＝m，解得v＝ ＝ ，而“嫦娥五號”探路兵在d點做近心運動，則速度小于，故C正確．從c點到e點，不受空氣阻力，機械能守恒，則c點速率和e點速率相等，故D錯誤．] 5．2016年10月17日，“神舟十一號”載人飛船發(fā)射升空，運送兩名宇航員前往在2016年9月15日發(fā)射的“天宮二號”空間實驗室，宇航員計劃在“天宮二號”駐留30天進行科學(xué)實驗．“神舟十一號”與“天宮二號”的對接變軌過程如圖所示，AC是橢圓軌道Ⅱ的長軸．“神舟十一號”從圓軌道Ⅰ先變軌到橢圓軌道Ⅱ，再變軌到圓軌道Ⅲ，與在圓軌道Ⅲ運行的“天宮二號”實施對接．下列描述正確的是(　　) A．“神舟十一號”在變軌過程中機械能不變 B．可讓“神舟十一號”先進入圓軌道Ⅲ，然后加速追趕“天宮二號”實現(xiàn)對接 C．“神舟十一號”從A到C的平均速率比“天宮二號”從B到C的平均速率大 D．“神舟十一號”在橢圓軌道上運動的周期與“天宮二號”運行周期相等 解析：C　[“神舟十一號”飛船變軌過程中軌道升高，機械能增加，A選項錯誤；若飛船在進入圓軌道Ⅲ后再加速，則將進入更高的軌道飛行，不能實現(xiàn)對接，選項B錯誤；飛船軌道越低，速率越大，軌道Ⅱ比軌道Ⅲ的平均高度低，因此平均速率要大，選項C正確；由開普勒第三定律可知，橢圓軌道Ⅱ上的運行周期比圓軌道Ⅲ上的運行周期要小，D項錯誤．] 二、多項選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分．全部選對的得7分，部分選對的得3分，有選錯或不答的得0分) 6．(68520122)(2017寧夏銀川市第二中學(xué)、第九中學(xué)、育才中學(xué)聯(lián)考)若地球同步衛(wèi)星的向心加速度是地球表面重力加速度的，則下列說法正確的是(　　) A．同步衛(wèi)星的運動周期為地球自轉(zhuǎn)周期的n2倍 B．同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的n倍 C．同步衛(wèi)星運行的線速度為第一宇宙速度的 D．同步衛(wèi)星的向心加速度為赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的 解析：BC　[同步衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等，故A錯誤．在地球表面，G＝mg，解得g＝，根據(jù)G＝ma得a＝，因為＝，可知＝n，故B正確．根據(jù)G＝m 得v＝ ，又＝n，則同步衛(wèi)星運行的線速度為第一宇宙速度的，故C正確．同步衛(wèi)星和地球自轉(zhuǎn)的角速度相等，根據(jù)a＝rω2知，同步衛(wèi)星的向心加速度為赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的n倍，故D錯誤．] 7．(2017山東淄博實驗中學(xué)一診)為了迎接太空時代的到來，美國國會通過一項計劃：在2050年前建造成太空升降機，就是把長繩的一端擱置在地球的衛(wèi)星上，另一端系住升降機，放開繩，升降機能到達地球上，科學(xué)家可以控制衛(wèi)星上的電動機把升降機拉到衛(wèi)星上．已知地球表面的重力加速度g＝10 m/s2，地球半徑R＝6 400 km，地球自轉(zhuǎn)周期為24 h．某宇航員在地球表面測得體重為800 N，他隨升降機垂直地面上升，某時刻升降機的加速度為10 m/s2，方向豎直向上，這時此人再次測得體重為850 N，忽略地球公轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)(　　) A．可以求出升降機此時所受萬有引力的大小 B．可以求出此時宇航員的動能 C．可以求出升降機此時距地面的高度 D．如果把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上，可知繩的長度至少有多長 解析：CD　[因為不知道升降機的質(zhì)量，所以求不出升降機所受的萬有引力，故A錯誤．根據(jù)牛頓第二定律得N－mg′＝ma，可求出重力加速度g′，再根據(jù)萬有引力等于重力有G＝mg′，可求出高度h，故C正確．根據(jù)地球表面人的體重G宇＝800 N和地球表面重力加速度g＝10 m/s2，可知宇航員的質(zhì)量為m＝＝80 kg，由于升降機不一定做勻加速直線運動，不能由運動學(xué)公式v2＝2ah求出此時宇航員的速度v，則不能求得宇航員的動能，故B錯誤．根據(jù)萬有引力提供向心力有G＝m(R＋h)2，GM＝gR2，可求出同步衛(wèi)星離地面的高度，即可知繩的長度至少有多長，故D正確．] 8．(2017南昌一中檢測)我國自主研制的“北斗一號”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，在抗震救災(zāi)中發(fā)揮了巨大作用．北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能．“北斗”系統(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星均繞地心O做勻速圓周運動，軌道半徑為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的A、B兩位置(如圖所示)．若衛(wèi)星均按順時針運行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為R.不計衛(wèi)星間的相互作用力．則以下判斷中正確的是(　　) A．這兩顆衛(wèi)星的加速度大小相等，均為 B．衛(wèi)星1向后噴氣就一定能追上衛(wèi)星2 C．衛(wèi)星1由位置A運動到位置B所需的時間為 D．衛(wèi)星1中質(zhì)量為m的物體的動能為mgr 解析：AC　[由＝ma、＝m0g，得a＝，A正確；衛(wèi)星1向后噴氣時速度增大，所需的向心力增大，萬有引力不足以提供其所需的向心力而做離心運動，與衛(wèi)星2不再處于同一軌道上了，B錯誤；由t＝T＝T、＝mr2、＝m0g可得t＝ ，C正確；由＝m、＝m0g、Ek＝mv2可得Ek＝，D錯誤．] 三、非選擇題(本題共2小題，共44分．寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 9．(68520123)(22分)(2017陜西師大附中模擬)雙星系統(tǒng)中兩個星球A、B的質(zhì)量都是m，A、B相距L，它們正圍繞兩者連線上的某一點做勻速圓周運動．實際觀測該系統(tǒng)的周期T要小于按照力學(xué)理論計算出的周期理論值T0，且＝k(k<1)，于是有人猜測這可能是受到了一顆未發(fā)現(xiàn)的星球C的影響，并認為C位于雙星A、B的連線正中間，相對A、B靜止，求： (1)兩個星球A、B組成的雙星系統(tǒng)周期理論值T0； (2)星球C的質(zhì)量． 解析：(1)兩個星體A、B組成的雙星系統(tǒng)角速度相同，根據(jù)萬有引力定律，兩星之間萬有引力F＝G.設(shè)兩星軌道半徑分別是r1、r2.兩星之間萬有引力是兩星做勻速圓周運動的向心力，有F＝mr1ω，F(xiàn)＝mr2ω，可得r1＝r2，因此兩星繞連線的中點轉(zhuǎn)動． 由＝mω，解得ω0＝. 所以T0＝＝＝2π . (2)設(shè)星球C的質(zhì)量為M，由于星球C的存在，雙星的向心力由兩個力的合力提供，則 ＋G＝mLω2， 得ω＝， 可求得T＝＝2π ， 有＝＝ ＝k 所以M＝m. 答案：(1)2π 　(2)m 10．(68520124)(22分)石墨烯是近些年發(fā)現(xiàn)的一種新材料，其超高強度及超強導(dǎo)電、導(dǎo)熱等非凡的物理化學(xué)性質(zhì)有望使21世紀的世界發(fā)生革命性的變化，其發(fā)現(xiàn)者由此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎．用石墨烯制作超級纜繩，人類搭建“太空電梯”的夢想有望在本世紀實現(xiàn)．科學(xué)家們設(shè)想，通過地球同步軌道站向地面垂下一條纜繩至赤道基站，電梯倉沿著這條纜繩運行，實現(xiàn)外太空和地球之間便捷的物資交換． (1)若“太空電梯”將貨物從赤道基站運到距地面高度為h1的同步軌道站，求軌道站內(nèi)質(zhì)量為m1的貨物相對地心運動的動能．設(shè)地球自轉(zhuǎn)角速度為ω，地球半徑為R. (2)當(dāng)電梯倉停在距地面高度h2＝4R的站點時，求倉內(nèi)質(zhì)量m2＝50 kg的人對水平地板的壓力大?。〉孛娓浇亓铀俣萭＝10 m/s2，地球自轉(zhuǎn)角速度ω＝7.310－5rad/s，地球半徑R＝6.4103 km. 解析：(1)設(shè)貨物相對地心的距離為r1，線速度為v1，則 r1＝R＋h1 ① v1＝r1ω ② 貨物相對地心的動能 Ek＝m1v ③ 聯(lián)立①②③式得 Ek＝m1ω2(R＋h1)2. ④ (2)設(shè)地球質(zhì)量為M，人相對地心的距離為r2，向心加速度為an，受地球的萬有引力為F，則r2＝R＋h2 ⑤ an＝ω2r2 ⑥ F＝G ⑦ g＝ ⑧ 設(shè)水平地板對人的支持力大小為FN，人對水平地板的壓力大小為FN′，則 F－FN＝m2an ⑨ 運用牛頓第三定律可得FN′＝FN ⑩ 聯(lián)立⑤～⑩式并代入數(shù)據(jù)得 FN′≈11.5 N. 答案：(1)m1ω2(R＋h1)2　(2)11.5 N