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1、第5讲 天体运动与人造卫星课时作业单独成册方便使用根底题组一、单项选择题1牛顿时代的科学家们围绕引力的研究，经历了大量曲折顽强而又闪烁智慧的科学实践在万有引力定律的发现历程中，以下表达不符合史实的是()A开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律B牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律C卡文迪许首次在实验室中比拟准确地得出了引力常量G的数值D根据天王星的观测资料，哈雷利用万有引力定律计算出了海王星的轨道解析：开普勒研究了第谷的行星观测记录，得出了开普勒行星运动定律，选项A正确；牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物
2、体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出了万有引力定律，选项B正确；卡文迪许首次在实验室中比拟准确地得出了引力常量G的数值，选项C正确；英国人亚当斯和法国人勒维耶根据万有引力推测出“新行星的轨道和位置，柏林天文台年轻的天文学家伽勒和他的助手根据勒维耶计算出来的“新行星的位置，发现了海王星，故D错误答案：D2假设有一颗“宜居行星，其质量为地球的p倍，半径为地球的q倍，那么该行星卫星的环绕速度是地球卫星环绕速度的()A.倍B.倍C.倍 D.倍解析：对于中心天体的卫星，Gm，v，设该行星卫星的环绕速度为v，地球卫星的环绕速度为v，那么，C正确答案：C3.如图，假设两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速
3、圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，那么()A.B.C.()2D.()2解析：万有引力提供卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力，有Gm，所以v，A项正确答案：A4(2022山西五校四联)天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星假设某双星的质量分别为M、m，间距为L，双星各自围绕其连线上的某点O做匀速圆周运动，其角速度分别为1、2，质量为M的恒星轨道半径为R，引力常量为G，那么描述该双星运动的上述物理量满足()A12 B12CGM(LR)L2 DGmR3解析：双星系统中两颗星的角速度相同，12，那么A、B项错误由m(LR)，得GM(LR)
4、L2，C项正确由MR，得GmRL2，D项错误答案：C5.(2022四川成都高三质检)如下图，2016年10月19日，神舟十一号入轨后，经历5次变轨，到达距离地面393公里轨道，与天宫二号成功对接，对接之后两者一起绕着地球做匀速圆周运动，地球的质量M5.971024 kg，地球的半径R6 378公里，引力常量G6.671011Nm2/kg2，地球外表的重力加速度g取10 m/s2.那么()A神舟十一号为了追上天宫二号，无论在什么轨道上只要加速就行B天宫二号运行的速度大于7.9 km/sC神舟十一号变轨前后忽略其质量的变化，那么变轨后动能减小，引力势能增大D对接成功后两者一起运行的周期为1 h解析
5、：神舟十一号为了追上天宫二号，必须在低轨道加速，A错误；第一宇宙速度大小为7.9 km/s，而第一宇宙速度为近地轨道环绕速度，根据公式Gm，解得v，轨道半径越大，线速度越小，所以天宫二号运行的速度小于7.9 km/s，B错误；变轨后轨道半径增大，根据v可知变轨后速度减小，动能减小，变轨时，需要克服万有引力做功，故引力势能增大，C正确；根据公式Gmr可得T2，代入数据可得T5.54103 s3 600 s，D错误答案：C二、多项选择题6(2022高考江苏卷)“天舟一号货运飞船于2017年4月20日在文昌航天发射中心成功发射升空与“天宫二号空间实验室对接前，“天舟一号在距地面约380 km的圆轨道
6、上飞行，那么其()A角速度小于地球自转角速度B线速度小于第一宇宙速度C周期小于地球自转周期D向心加速度小于地面的重力加速度解析：由m(Rh)知，周期T与轨道半径的关系为k(恒量)，同步卫星的周期与地球的自转周期相同，但同步卫星的轨道半径大于“天舟一号的轨道半径，那么“天舟一号的周期小于同步卫星的周期，也就小于地球的自转周期，C对由知，“天舟一号的角速度大于地球自转的角速度，A错由m知，线速度v，而第一宇宙速度v，那么vv，B对设“天舟一号的向心加速度为a，那么ma，而mg，可知ag，D对答案：BCD7.(2022江西赣州模拟)如下图，运行轨道在同一平面内的两颗人造卫星A、B，同方向绕地心做匀速
7、圆周运动，此时刻A、B与地心恰在同一直线上且相距最近，A的周期为T，B的周期为.以下说法正确的选项是()AA的线速度小于B的线速度BA的角速度小于B的角速度CA的重力小于B的重力D从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T解析：根据万有引力提供向心力得Gmm2r，解得v，可知轨道半径越大，线速度、角速度都越小，故A的线速度和角速度都较小，故A、B正确由于不知道A、B两颗卫星的质量关系，所以无法判断两颗卫星的重力大小关系，故C错误从此时刻到下一次A、B相距最近，转过的角度差为2，即()t2，解得t2T，故从此时刻到下一次A、B相距最近的时间为2T，故D正确答案：ABD8.(2022郑州质量预测)
8、中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统预计2022年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力如下图是北斗导航系统中局部卫星的轨道示意图，a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，那么()A卫星a的角速度小于c的角速度B卫星a的加速度等于b的加速度C卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D卫星b的周期大于24 h解析：a的轨道半径大于c的轨道半径，那么卫星a的角速度小于c的角速度，选项A正确；a的轨道半径与b的轨道半径相等，那么卫星a的加速度等于b的加速度，选项B正
9、确；a的轨道半径大于地球半径，那么卫星a的运行速度小于第一宇宙速度，选项C错误；a的轨道半径与b的轨道半径相等，卫星b的周期等于a的周期，为24 h，选项D错误答案：AB能力题组一、选择题9(2022四川双流高三质检)2016年2月11日美国科学家宣布人类首次直接探测到引力波.1974年美国物理学家泰勒和赫尔斯发现了一颗编号为PSRB191316的脉冲星，该天体是一个孤立双星系统中质量较大的一颗他们对这个双星系统的轨道进行了长时间的观测，发现双星间的距离正以非常缓慢的速度逐渐减小该观测结果和广义相对论预言的数值符合得非常好，这间接证明了引力波的存在泰勒和赫尔斯也因这项工作于1993年荣获诺贝尔
10、物理学奖那么由于双星间的距离减小，以下关于双星运动的说法中正确的选项是()A周期逐渐减小B角速度逐渐减小C两星的向心加速度都逐渐减小D两星之间的万有引力逐渐减小解析：根据Gm12r1m22r2，r1r2L知，因双星间的距离减小，那么双星角速度变大，周期变小，故A正确，B错误；两星间距离减小，那么两星间万有引力增大，D错误；根据Gm1am2a知，L变小，那么两星的向心加速度增大，故C错误答案：A10.，某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到卫星掠过其正上方，假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道(如图)，
11、近地点B到地心距离为r2.设卫星由A到B运动的时间为t，地球自转周期为T0，不计空气阻力，那么()ATT0BtC卫星在图中椭圆轨道由A到B时，机械能增大D卫星由图中圆轨道进入椭圆轨道过程中，机械能不变解析：根据题意有3T03T052，得TT0，所以A正确；由开普勒第三定律有，得t，所以B错误；卫星在椭圆轨道中运行时，机械能是守恒的，所以C错误；卫星从圆轨道进入椭圆轨道过程中在A点需点火减速，卫星的机械能减小，所以D错误答案：A11(多项选择)月球围绕地球运动的周期大约为27天，某颗近地卫星绕地球运动的周期大约为1.4 h，地球同步卫星的轨道半径为r2，地球半径为R.以下说法中正确的选项是()A
12、地球同步卫星距离地球中心的距离r2与月球中心到地球中心的距离r3之比为19B近地卫星距离地球中心的距离r1与月球中心到地球中心的距离r3之比为348C地球同步卫星绕地球运动的加速度a2与赤道上物体随地球自转的加速度a0之比为r2RD地球同步卫星绕地球运动的加速度a2与月球绕地球运动的加速度a3之比为91解析：根据开普勒第三定律有k，可得r，代入条件得选项A正确，B错误地球同步卫星绕地球运动的角速度和地球自转角速度相等，由a2r可知，a2a0r2R，选项C正确根据万有引力提供向心力有Gma，得a2a3rr(9r2)2r811，选项D错误答案：AC二、非选择题12.(2022高考天津卷)我国自主研
13、制的首艘货运飞船“天舟一号发射升空后，与已经在轨运行的“天宫二号成功对接形成组合体假设组合体在距地面高为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，地球的半径为R，地球外表处重力加速度为g，且不考虑地球自转的影响那么组合体运动的线速度大小为_，向心加速度大小为_解析：设组合体的质量为m、运动线速度为v，地球质量为M，那么Gma向m，又有Gmg联立上述两式得a向g，vR.答案：Rg13.(2022湖北武汉调研)如下图，一宇航员站在质量分布均匀的某星球外表的一斜坡上的A点，沿水平方向以速度v0抛出一个小球，测得经过时间t小球落到斜坡上的另一点B，斜坡的倾角为，该星球的半径为R，求：(1)该星球外表的重力加速度；(2)该星球的第一宇宙速度解析：(1)设该星球外表的重力加速度为g，由平抛运动规律，那么xv0t，ygt2，tan ，解得g(2)一质量为m的卫星在该星球外表附近环绕星球运行时，重力提供向心力，那么mgm解得v ，此即该星球的第一宇宙速度答案：(1)(2)