《（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測(cè)（六）掌握“兩定律、一速度”破解天體運(yùn)動(dòng)問題（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測(cè)（六）掌握“兩定律、一速度”破解天體運(yùn)動(dòng)問題（含解析）（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（通用版）2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題檢測(cè)（六）掌握“兩定律、一速度”破解天體運(yùn)動(dòng)問題（含解析） 1．(2018·全國(guó)卷Ⅲ)為了探測(cè)引力波，“天琴計(jì)劃”預(yù)計(jì)發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為(　　) A．2∶1　　　　　　　 B．4∶1 C．8∶1 D．16∶1 解析：選C　由G＝mr得＝，則兩衛(wèi)星周期之比為＝ ＝ ＝8，故C正確。 2．(2018·北京高考)若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律，在已知月地距離約為地球半徑60倍的情況下，需要驗(yàn)證(　　) A．地球吸引月

2、球的力約為地球吸引蘋果的力的 B．月球公轉(zhuǎn)的加速度約為蘋果落向地面加速度的 C．自由落體在月球表面的加速度約為地球表面的 D．蘋果在月球表面受到的引力約為在地球表面的 解析：選B　若想檢驗(yàn)“使月球繞地球運(yùn)動(dòng)的力”與“使蘋果落地的力”遵循同樣的規(guī)律——萬有引力定律，則應(yīng)滿足G＝ma，因此加速度a與距離r的二次方成反比，B對(duì)。 3．(2018·江蘇高考)我國(guó)高分系列衛(wèi)星的高分辨對(duì)地觀察能力不斷提高。今年5月9日發(fā)射的“高分五號(hào)”軌道高度約為705 km，之前已運(yùn)行的“高分四號(hào)”軌道高度約為36 000 km，它們都繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。與“高分四號(hào)”相比，下列物理量中“高分五號(hào)”較小的是(　

3、　) A．周期　　　　　　　　 B．角速度 C．線速度 D．向心加速度 解析：選A　“高分五號(hào)”的運(yùn)動(dòng)半徑小于“高分四號(hào)”的運(yùn)動(dòng)半徑，即r五＜r四。由萬有引力提供向心力得＝mr＝mrω2＝m＝ma。T＝ ∝，T五＜T四，故A正確；ω＝∝，ω五＞ω四，故B錯(cuò)誤；v＝ ∝，v五＞v四，故C錯(cuò)誤； a＝∝，a五＞a四，故D錯(cuò)誤。 4.如圖所示，A、B是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的兩顆衛(wèi)星，A、B兩衛(wèi)星與地心的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積之比為k，不計(jì)A、B兩衛(wèi)星之間的引力，則A、B兩衛(wèi)星的周期之比為(　　) A．k3 B．k2 C．k D．k 解析：選A　設(shè)衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑

4、為r，周期為T，則在t時(shí)間內(nèi)與地心連線掃過的面積為S＝πr2，即＝＝k，根據(jù)開普勒第三定律可知＝，解得＝k3，A正確。 5．[多選](2018·天津高考)2018年2月2日，我國(guó)成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，標(biāo)志我國(guó)成為世界上少數(shù)擁有在軌運(yùn)行高精度地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星的國(guó)家之一。通過觀測(cè)可以得到衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的周期，并已知地球的半徑和地球表面處的重力加速度。若將衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出衛(wèi)星的(　　) A．密度 B．向心力的大小 C．離地高度 D．線速度的大小 解析：選CD　不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，則在地球表面物體受

5、到的重力等于它受到的萬有引力：m0g＝G，整理得GM＝gR2。衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力：G＝m2(R＋h)，可求得衛(wèi)星的離地高度h＝－R，再由v＝，可求得衛(wèi)星的線速度，選項(xiàng)C、D正確；衛(wèi)星的質(zhì)量未知，故衛(wèi)星的密度和向心力的大小不能求出，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。 6.[多選]探月衛(wèi)星繞地運(yùn)行一段時(shí)間后，離開地球飛向月球。如圖所示是繞地飛行的三條軌道，軌道1是近地圓形軌道，2和3是變軌后的橢圓軌道。A點(diǎn)是軌道2的近地點(diǎn)，B點(diǎn)是軌道2的遠(yuǎn)地點(diǎn)，衛(wèi)星在軌道1的運(yùn)行速率為7.7 km/s，則下列說法中正確的是(　　) A．衛(wèi)星在軌道2經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速率一定小于7.7 km/s B．衛(wèi)星在

6、軌道2經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速率一定小于7.7 km/s C．衛(wèi)星在軌道3所具有的機(jī)械能大于在軌道2所具有的機(jī)械能 D．衛(wèi)星在軌道3所具有的最大速率小于在軌道2所具有的最大速率 解析：選BC　衛(wèi)星在橢圓軌道2的A點(diǎn)做離心運(yùn)動(dòng)，故衛(wèi)星在橢圓軌道2經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速率一定大于7.7 km/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；假設(shè)有一圓軌道過B點(diǎn)，衛(wèi)星在此圓軌道的運(yùn)行速率小于7.7 km/s，且衛(wèi)星在橢圓軌道2的B點(diǎn)的速率小于其所在圓軌道的速率，衛(wèi)星在橢圓軌道2經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速率一定小于7.7 km/s，選項(xiàng)B正確；衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到離地球越遠(yuǎn)的地方，需要的能量越大，具有的機(jī)械能也越大，則衛(wèi)星在軌道3所具有的機(jī)械能大于在軌道2所具有的機(jī)

7、械能，選項(xiàng)C正確；根據(jù)開普勒第二定律可知橢圓軌道上近地點(diǎn)的速度最大，遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度最小，則衛(wèi)星在橢圓軌道3和2上的最大速率都出現(xiàn)在A點(diǎn)，而從軌道1變軌到軌道2和3都要做離心運(yùn)動(dòng)，速度越大，做離心運(yùn)動(dòng)離圓心越遠(yuǎn)，故衛(wèi)星在軌道3所具有的最大速率大于在軌道2所具有的最大速率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7．(2018·黃岡調(diào)研)已知某星球的第一宇宙速度與地球的第一宇宙速度相同，其表面的重力加速度為地球表面重力加速度的一半，則該星球平均密度與地球平均密度的比值為(　　) A．1∶2 B．1∶4 C．2∶1 D．4∶1 解析：選B　根據(jù)mg＝m得，第一宇宙速度v＝。因?yàn)樵撔乔蚝偷厍虻牡谝挥钪嫠俣认嗤?，表面?/p>

8、重力加速度為地球表面重力加速度的一半，則該星球的半徑是地球半徑的2倍。根據(jù)G＝mg知，M＝，可得該星球的質(zhì)量是地球質(zhì)量的2倍。根據(jù)ρ＝＝知，該星球平均密度與地球平均密度的比值為1∶4，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 8.(2019屆高三·江西八校聯(lián)考)小型登月器連接在航天站上，一起繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球半徑的3倍。某時(shí)刻，航天站使登月器減速分離，登月器沿如圖所示的橢圓軌道登月，在月球表面停留一段時(shí)間完成科考工作后，經(jīng)快速啟動(dòng)仍沿原橢圓軌道返回，當(dāng)?shù)谝淮位氐椒蛛x點(diǎn)時(shí)恰與航天站對(duì)接，登月器快速啟動(dòng)時(shí)間可以忽略不計(jì)，整個(gè)過程中航天站保持原軌道繞月運(yùn)行。已知月球表面的重力加速度為g，月球

9、半徑為R，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則登月器可以在月球上停留的最短時(shí)間約為(　　) A．10π －6π B．6π －4π C．10π －2π D．6π －2π 解析：選B　設(shè)登月器和航天站在半徑3R的軌道上運(yùn)行時(shí)的周期為T，因其繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律有＝m，r＝3R，則有T＝2π ＝6π ，在月球表面的物體所受重力可視為等于萬有引力，可得GM＝gR2，所以T＝6π ，設(shè)登月器在橢圓軌道運(yùn)行的周期是T1，航天站在圓軌道運(yùn)行的周期是T2；對(duì)登月器和航天站依據(jù)開普勒第三定律有＝＝，為使登月器仍沿原橢圓軌道回到分離點(diǎn)與航天站實(shí)現(xiàn)對(duì)接，登月器可以在月球表面停留的時(shí)間t應(yīng)滿足t＝nT2

10、－T1(n＝1、2、3、…)，解得t＝ 6πn －4π (n＝1、2、3、…)，當(dāng)n＝1時(shí)，登月器可以在月球上停留的時(shí)間最短，即 t＝6π －4π ，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 9.(2018·襄陽(yáng)四中模擬)我國(guó)發(fā)射“天宮一號(hào)”時(shí)，先將實(shí)驗(yàn)艙發(fā)送到一個(gè)橢圓軌道上，如圖所示，其近地點(diǎn)M距地面200 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)N距地面362 km。進(jìn)入該軌道正常運(yùn)行時(shí)，其周期為T1，通過M、N點(diǎn)時(shí)的速率分別為v1、v2，加速度分別為a1、a2。當(dāng)某次通過N點(diǎn)時(shí)，地面指揮部發(fā)出指令，點(diǎn)燃實(shí)驗(yàn)艙上的發(fā)動(dòng)機(jī)，使其短時(shí)間內(nèi)加速后進(jìn)入距地面362 km的圓形軌道，開始繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為T2，這時(shí)實(shí)驗(yàn)艙的速率為

11、v3，加速度為a3，下列結(jié)論正確的是(　　) A．v3>v2 B．v2>v1 C．a(chǎn)3>a2 D．T1>T2 解析：選A　實(shí)驗(yàn)艙在圓形軌道上具有的機(jī)械能大于其在橢圓軌道上具有的機(jī)械能，而實(shí)驗(yàn)艙經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能相等，所以實(shí)驗(yàn)艙在圓形軌道上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于實(shí)驗(yàn)艙在橢圓軌道上經(jīng)過N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，即v3>v2，A正確；根據(jù)開普勒第二定律(面積定律)可知，v1>v2，B錯(cuò)誤；根據(jù)萬有引力提供向心力，則有＝ma，可得a＝，所以 a3＝a2，C錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律(周期定律)可知，軌道半徑大的周期大，所以T1＜T2，D錯(cuò)誤。 10．雙星系統(tǒng)由兩顆星組成，兩星在相互引力的作用下，分別圍

12、繞其連線上的某一點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，經(jīng)過一段時(shí)間演化后，兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的周期為(　　) A.T B.T C.T D.T 解析：選B　設(shè)雙星系統(tǒng)演化前兩星的質(zhì)量分別為M1和M2，軌道半徑分別為r1和r2。根據(jù)萬有引力定律及牛頓第二定律可得＝M1 2r1＝M2 2r2，r＝r1＋r2，解得＝2(r1＋r2)，即＝2，當(dāng)兩星的總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍，它們之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時(shí)，有＝2，解得T′＝T，故B項(xiàng)正確。 1

13、1．[多選]假設(shè)在赤道平面內(nèi)有一顆偵察衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻恰好處在另一顆同步衛(wèi)星的正下方，已知偵察衛(wèi)星的軌道半徑為同步衛(wèi)星的四分之一，則(　　) A．同步衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星的線速度之比為1∶2 B．同步衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星的角速度之比為8∶1 C．再經(jīng)過 h兩顆衛(wèi)星距離最遠(yuǎn) D．再經(jīng)過 h兩顆衛(wèi)星距離最遠(yuǎn) 解析：選AC　根據(jù)萬有引力提供向心力G ＝m 得：v＝ ，已知偵察衛(wèi)星的軌道半徑為同步衛(wèi)星的四分之一，則同步衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星的線速度之比為1∶2，故A正確；根據(jù)萬有引力提供向心力G＝mω2r得：ω＝，則同步衛(wèi)星和偵察衛(wèi)星的角速度之比為1∶8，故B錯(cuò)誤；根據(jù)T＝可知，同步衛(wèi)星的周期為

14、24 h，則角速度為ω1＝ rad/h，則偵察衛(wèi)星的角速度為ω2＝ rad/h，當(dāng)兩顆衛(wèi)星的夾角為π時(shí)，相距最遠(yuǎn)，則有：t＝＝ h，故C正確，D錯(cuò)誤。 12．[多選](2018·保定質(zhì)檢)兩顆互不影響的行星P1、P2，各有一顆近地衛(wèi)星S1、S2繞其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。以縱軸表示行星周圍空間某位置的引力加速度a，橫軸表示某位置到行星中心距離r平方的倒數(shù)，所得a-關(guān)系圖像如圖所示，衛(wèi)星S1、S2所在軌道處的引力加速度大小均為a0。則(　　) A．S1的質(zhì)量比S2的大 B．P1的質(zhì)量比P2的大 C．P1的第一宇宙速度比P2的小 D．P1的平均密度比P2的小 解析：選BD　由萬有引力充當(dāng)向心力

15、G＝ma，解得a＝GM，故題圖圖像的斜率k＝GM，因?yàn)镚是恒量，M表示行星的質(zhì)量，所以斜率越大，行星的質(zhì)量越大，故P1的質(zhì)量比P2的大，由于計(jì)算過程中，衛(wèi)星的質(zhì)量可以約去，所以無法判斷衛(wèi)星質(zhì)量關(guān)系，A錯(cuò)誤，B正確；因?yàn)閮蓚€(gè)衛(wèi)星是近地衛(wèi)星，所以其運(yùn)行軌道半徑可認(rèn)為等于行星半徑，根據(jù)第一宇宙速度公式v＝，可得v＝ ，從題圖中可以看出，當(dāng)兩者加速度都為a0時(shí)，P2的半徑比P1的小，故P1的第一宇宙速度比P2的大，C錯(cuò)誤；由GM＝gR2可得GM＝a0R2，M＝，ρ＝＝＝＝，故行星的半徑越大，密度越小，所以P1的平均密度比P2的小，D正確。 13.(2018·宜賓高三診斷)如圖所示，有A、B兩顆衛(wèi)星繞

16、地心O在同一平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同。A衛(wèi)星的周期為TA，B衛(wèi)星的周期為TB，在某一時(shí)刻A、B相距最近，下列說法中正確的是(　　) A．A、B經(jīng)過時(shí)間t＝TA再次相距最近 B．A、B的軌道半徑之比為TA∶TB C．A、B的向心加速度大小之比為TB∶TA D．若已知A、B相距最近時(shí)的距離，可求出地球表面的重力加速度 解析：選C　A、B再次相距最近時(shí)，兩者運(yùn)轉(zhuǎn)的角度相差2π，即：t－t＝2π，解得：t＝，A錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律可知：＝，則＝，B錯(cuò)誤；根據(jù)a＝∝，＝·＝，C正確；若已知A、B相距最近時(shí)的距離，結(jié)合兩者的軌道半徑之比可以求得A、B的軌道半徑，根據(jù)萬有引力提供向心力得

17、：＝mr，所以可求出地球的質(zhì)量，但不知道地球的半徑，所以不可求出地球表面的重力加速度，D 錯(cuò)誤。 14.[多選](2018·湖南六校聯(lián)考)如圖所示，在某類地行星表面上有一傾斜的勻質(zhì)圓盤，盤面與水平面的夾角為30°，圓盤繞垂直于盤面的固定對(duì)稱軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離為L(zhǎng)處有一小物體與圓盤保持相對(duì)靜止，當(dāng)圓盤的角速度為ω時(shí)，小物體剛好要滑動(dòng)。小物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，該行星的半徑為R，引力常量為G，下列說法正確的是(　　) A．該行星的質(zhì)量為 B．該行星的第一宇宙速度為2ω C．該行星的同步衛(wèi)星的周期為 D．離行星表面距離為R的地方的重力加速度為ω2L 解析：選BD　當(dāng)小物體轉(zhuǎn)到圓盤的最低點(diǎn)，所受的摩擦力沿斜面向上達(dá)到最大時(shí)，對(duì)應(yīng)小物體剛好要滑動(dòng)，由牛頓第二定律可得μmgcos 30°－mgsin 30°＝mω2L，所以g＝＝4ω2L，G＝mg，解得M＝＝，A錯(cuò)誤；該行星的第一宇宙速度v＝＝2ω，B正確；因?yàn)椴恢劳叫l(wèi)星的軌道半徑，所以不能求出同步衛(wèi)星的周期，C錯(cuò)誤；離該行星表面距離為R的地方的引力為mg′＝＝mg，即重力加速度為g′＝g＝ω2L，D正確。