《高考物理压轴题--天体运动压轴题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理压轴题--天体运动压轴题.pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、高考物理压轴题-天体运动压轴题1.如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火将卫星送入椭圆轨道 2,然后再次点火，将卫星送入同步轨道3.轨道1、2 相切于。点，2、3 相切于P 点，则当卫星分别 在 1、2、3 轨道上正常运行时，下列说法中正确的是（）.A.卫星在轨道3 上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3 上的角速度大于在轨道1 上的角速度C.卫星在轨道1上经过。点时的加速度大于它在轨道2 上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2 上经过P点时的加速度等于它在轨道3 上经过P点时的加速度2.我国计划于2020年发射“火星探测器”，若探测器绕火星的运动、地球和火星
2、绕太阳的公转视为匀速圆周运动，相关数据见表格，则下列判断正确的是行星行星半径/m行星质量/kg行星公转轨道半径行星公转周期地球6.4x1066.0 x1024R 地=1.5xl()Um7 地火星3.4x1066.4x1023R 火=2.3xl0Um7 火A.T地火B.火星的“第一宇宙速度”小于地球的第一宇宙速度C.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度72D.探测器绕火星运动的周期的平方与其轨道半径的立方之比与言相等3.如图所示，地球绕太阳的运动与月亮绕地球的运动可简化成同一平面内的匀速圆周运动，农历初一前后太阳与月亮对地球的合力约为农历十五前后太阳与月亮对地球的合力约为尸2,则农历初八
3、前后太阳与月亮对地球的合力表达式正确的是（）A.Ff+F2K+K。尸4 .我国探月工程嫦娥四号“鹊桥”中继星顺利进入环绕地月拉格朗日L2点运行的轨道，为地月信息联通搭建“天桥”.如图所示，该 L2点位于地球与月球连线的延长线上，“鹊 桥”位于该点，在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做圆周运动，已知地球、月球和“鹊桥”的质量分别为Me、Mm、m,地球和月球中心之间的平均距离为R,L2点到月球中心的距离为x,则 x 满足（）B.C.M,(R+x)2M,“x2+少=*（E）AD.Me Mm m5.某科学研究团队观测到一组双星系统，它们绕两者连线上的某点。做匀速圆周运动，如图所示.此双星系统中体
4、积较小成员能“吸食”另颗体积较大星体表面物质，达到质量转移的目的，假设在演变的过程中两者球心之间的距离保持不变，则在最初演变的过程中（）A.它们做圆周运动的万有引力保持不变B.它们做圆周运动的角速度不断变大C.体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度也变大D.体积较大星体圆周运动轨迹半径变大，线速度变小6.2 0 1 9 年 4月 1 0 日2 1 时，人类首张黑洞照片在全球六地的视界面望远镜发布会上同步发布。该黑M c2洞半径为R,质量M 和半径R的关系满足：（其中c 为光速，G为引力常量）。若天文学R 2G家观测到距黑洞中心距离为r 的天体以速度v 绕该黑洞做匀速圆周运动，则（）v2rA.
5、该黑洞的质量为2GB.该黑洞的质量为42GC.该 黑 洞 的 半 径 为 与cv2rD.该黑洞的半径为产7.位于贵州的“中国天眼”（F A S T）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过F A S T 可以测量地球与木星之间的距离.当F A S T 接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的&倍.若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为（）3 3A.（1 +公/年 B.（1 +2 2 尸年3 3C.（1 +印 年 D.年8.嫦娥三号的飞行轨道示意图如图所示.假设嫦娥三号在环月段圆轨道和椭圆轨道上运
6、动时，只受到月球的万有引力.则（）A.嫦娥三号由环月段圆轨道变轨进入环月段桶圆轨道时，应让发动机点火使其加速B.嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度大于Q 点的速度C.嫦娥三号在环月段椭圆轨道上。点的速度大于月段圆轨道的速度D.若已知嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期和引力常量，则可算出月球的密度9.2018年 12月 8 日，嫦娥四号发射升空，将实现人类历史上首次月球背面登月。随着嫦娥奔月梦想的实现，我国不断刷新深空探测的中国高度。嫦娥卫星整个飞行过程可分为三个轨道段：绕地飞行调相轨道段、地月转移轨道段、绕月飞行轨道段。我们用如图所示的模型来简化描绘飞行过程，假设调相轨道和绕月轨道的半长轴
7、分别为m b,公转周期分别为，、及。关于嫦娥卫星的飞行过程，下列说法正确的是（）B.嫦娥卫星在地月转移轨道上运行的速度应小于11.2 km/sC.从调相轨道切入到地月转移轨道时,卫星在P点必须减速D.从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星在。点必须加速1 0.据报道，2020年我国首颗“人造月亮”将完成从发射、人轨、展开到照明的整体系统演示验证。“人造月亮”是一种携带大型空间反射镜的人造空间照明卫星，将部署在距离地球500km以内的低地球轨道上，其亮度是月球亮度的8 倍，可为城市提供夜间照明。假设“人造月亮”绕地球做圆周运动，则“人造月亮”在轨道上运动时A.“人造月亮”的线速度等于第一宇宙速度B
8、.“人造月亮 的角速度大于月球绕地球运行的角速度C.“人造月亮”的向心加速度大于地球表面的重力加速度D.“人造月亮”的公转周期大于月球的绕地球运行的周期11.b 两颗卫星在同一平面内绕地球做匀速圆周运动，两卫星绕行方向相同，某时刻两卫星相距最近，如图所示.已知轨道半径凡=4&,卫星人的周期为T,则两卫星再次相距最近所经历的最短时 间 为（）4A.-T78B.-T74C.-T3D.卜12.2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 k m,绕二者连线上的某点每秒转动12圈，将两颗中子星都看作是质量均匀分布的
9、球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星（）A.质量之积B.质量之和C.速率之和D.各自的自转角速度13.如图所示必为地球同步卫星,8为运行轨道比A低的一颗卫星,C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是（)/-、工 A.VBVAVCC.FBFAFCB.coA a B a)cD.T=TCTH14.牛 顿 在1687年 出 版 的 自然哲学的数学原理中设想，物体抛出的速度很大时，就不会落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星.如图所示，将物体从一座高山
10、上 的。点水平抛出，抛出速度一次比一次大，落地点一次比一次远，设图中A、B、C、D、E是 从O点以不同的速度抛出的物体所对应的运动轨道.已知B是圆形轨道，C、D是椭圆轨道，在轨道E上运动的物体将会克服地球的引力，永远地离开地球，空气阻力和地球自转的影响不计，则下列说法正确的是（）A.物体从。点抛出后，沿轨道A 运动落到地面上，物体的运动可能是平抛运动B.在轨道B 上运动的物体，抛出时的速度大小为11.2km/C.使轨道C、D 上物体的运动轨道变为圆轨道，这个圆轨道可以过0 点D.在轨道E 上运动的物体，抛出时的速度一定等于或大于16.7km/s1 5.法籍意大利数学家拉格朗日在论文 三体问题中
11、指出：两个质相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面有5 个特殊点，如图中的。、4、4、4、4 所示，若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球引力共同作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动，人们称之为拉格朗日点.若发射一颗卫星定位于拉格朗日点4,下列说法正确的是（）A.该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等B.该卫星在乙点处于平衡状态C.该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度D.该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L,处大16.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转，称之为双星系统.在浩瀚的银河系中，多数恒星都是双星系统
12、.设某双星系统A、8 绕其连线上的0 点做匀速圆周运动，如图所示.若力。8,则（）6-6A.星球A 的质量一定大于B 的质量B.星球A 的线速度一定大于8 的线速度C.双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越大D,双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大1 7.4、0为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星”、做匀速圆周运动，图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度明 横坐标表示物体到行星中心的距离的平方，两条曲线分别表示巧、周围的。与产的反比关系，它们左端点横坐标相同，则A.0 的平均密度比%的 大B.巧的第一宇宙速度比%的 小C.”的向心加速度比”
13、的大D.”的公转周期比的大1 8.地月拉格朗日上点，始终位于地月连线上的如图所示位置，该点距离地球40多万公里，距离月球约6.5万公里.若飞行器P 通过L i点时，是在地球和月球的引力共同作用下沿圆轨道I 绕地心做匀速圆周运动，其周期与月球沿圆轨道H绕地心做匀速圆周运动的周期相等.已知飞行器尸线速度为V,周期为7,受地球和月球对它的万有引力大小之比为若飞行器P 只在地球万有引力作用下沿圆轨道I 绕地心做匀速圆周运动的线速度为周期为7,则-1 4 点地球 月梃：A.vvB.v(vC.D.T=Ts/l+k参考答案1.D【解析】A.人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为
14、八轨道半径为八地球质量为根据万有引力提供向心力有：解得:故轨道3 半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上线速度较大，A 错误;B.根据万有引力提供向心力有:Mm=mafr解得:半径越大，角速度越小，轨道3 半径比轨道1半径大，卫星在轨道1上角速度较大，故 B 错误;C D.根据万有引力提供向心力有：-MmG=ma解得GM故卫星在轨道2 上的经过P点时的加速度等于它在轨道3 上经过P 点时的加速度，卫星在轨道1上经 过。点时的加速度等于它在轨道2 上经过。点时的加速度，C 错误；D 正确。故选D。2.B【解析】A、地球和火星绕太阳做圆周运动，根据6 粤 得 所 =FB=AC=2,火星的轨道产 T2
15、2半径大于地球的轨道半径，则火星的周期大于地球的周期；故 A 错误.B、根据=m匕 得，第一宇宙速度u=R2 R等，由于火星质量与火星半径之比小于地球质量与地球半径之比，则火星的“第一宇宙速度”小于地球的第一宇宙速度；故B正确.C、根据GM mG M=m g ,得 g由于火星质量与火星半径平方之比小于地球质量与地球半径平方比，则火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度；故c错误.7 2 rp2 7 2D、根据开普勒第三定律知，亲=小，则吾 =故D错误.八 火 八 地 ,地 八 地故选B.3.D【解析】农历初一前后太阳与月亮对地球的合力约为：Ft=Fg+Fn,农农历十五前后太阳与月亮对地球的
16、合力约为：工=吊 一 与；则农历初八前后太阳与月亮对地球的合力为：F =西+琮,三式联立解得：F =,故ABC错误，D正确。4.B【解析】对月球，万有引力提供向心力，有：G=MmarR,对中继星，地球和月球的引力的合力提R M m _ M m 2 /八 M M M供向心力，故：-+G =ma)(R+x)联立解得：飞+一-(.R+x),(R+x)x(R+尤 y%-R故ACD错误，B正确.5.C【解析】A、设体积较小的星体质量为阳，轨道半径为八，体积大的星体质量为机2,轨道半径为二 双星间的距离为L转移的质量为，加则它们之间的万有引力为尸=R,根据数学知识得知，随着机的增大，F先增大后减小。故A错
17、误。B、对机：L=(m+加)co2r 对m2：=(m 2-A m)co 2 r 2 由得：3 a 尸,总质量如+?2不变，两者距离乙不变，则角速度。不变。故 B 错误。c、D 由得：32r2=*,。、L、如均不变，机增大，则/2 增大，即体积较大星体圆周运动轨迹半径变大。由丫=。0 得线速度丫也增大。故 C 正确。D 错误。6.C【解析】A B.黑洞对天体的万有引力提供天体做圆周运动所需向心力，则：得 41=上 工，AB错误；GC D.该黑洞的半径为R,质量加和半径R 的关系满足:M _ c2R2G得 尺2=v半2r，C 正确，D 错误。C故选C。7.B【解析】该题中，太阳、地球、木星的位置关
18、系如图：设地球的公转半径为R i,木星的公转半径为R 2,测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k 倍,则有：8=+（州）2=（1 +公）或，由开普勒第三定律有：条=*可得:3以=才 2=(1+女2)3 乜 2,由于地球公转周期为1 年，则有：T 2=(l +%2)5 年，故 B正确，A C D错误.8.C【解析】嫦娥三号在环月段圆轨道上P点减速，使万有引力大于向心力做近心运动，才能进入进入环月段椭圆轨 道.故 A错误；嫦娥三号在环月段椭圆轨道上尸点向。点运动中，距离月球越来越近，月球对其引力做正功，故速度增大，即嫦娥三号在环月段椭圆轨道上P点的速度小于Q点的速度.故B错误;根据u =J半，且
19、月段椭圆轨道平均半径小于月段圆轨道的半径，可得嫦娥三号在环月段椭圆轨道的平均速度大于月段圆轨道的速度，又。点是月段椭圆轨道最大速度，所以嫦娥三号在环月段椭圆轨道上。点的速度大于月段圆轨道的速度.故C正确；要算出月球的密度需要知道嫦娥三号环月段圆轨道的半径、运动周期、月球半径和引力常 量.故 D错误；9.B【解析】A.调相轨道与绕月轨道的中心天体分别对应地球和月球，所以开普勒第三定律不适用，A错误；B.1 1.2 k m/s 是第二宇宙速度，是地球上发射脱离地球束缚的卫星的最小发射速度，而嫦娥卫星没有脱离地球束缚，故其速度小于1 1.2 k m/s,B正确；C.从调相轨道切入到地月转移轨道时，卫
20、星的轨道将持续增大，故卫星需要在P点做离心运动，在P点需要加速，故 c 错误；D.从地月转移轨道切入到绕月轨道时，卫星相对月球而言，轨道半径减小，需要在Q点开始做近心运动，故卫星需在。点减速，D错误。故选B o1 0.B【解析】A、第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星的最大运行速度，根 据 丝 丝=加 工 可r r所以“人造月亮 的运行速度不可能等于第一宇宙速度，故 A错误;B、根 据 丝 型=m02r可得力r当，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径小于月球绕地球运行的半径，所以“人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行的角速度，故 B正确；C、根 据 竺 竺=mg可得g =要，由
21、于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径大于地球半径，所以“人r r造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故 C错误；D、w根 据GMm=m4-/-r2 T2r可得T=、也 土 ,由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径小于月球V GM绕地球运行的半径，所以“人造月亮 的公转周期小于月球的绕地球运行的周期，故 D错误；故选B。1 1.B【解析】设地球质量为M,卫星a 和 b 质量分别为叫、m b两颗人造地球卫星A和 B 绕地球做匀速圆周运动，应用万有引力提供向心力列出等式:Mma 4/G-=fnara-aG厂Mmh =4 4 2m brhrh 4联立解得：Ta=8Tb=8T至少经过时间t它们
22、再一次相距最近，此时a比b少转一-圈即有：-=14 4Q联立解得：f =?T.71 2.BC【解析】本题考查天体运动、万有引力定律、牛顿运动定律及其相关的知识点.双中子星做匀速圆周运动的频率户1 2H z（周期7 1/1 2s）,由万有引力等于向心力，可得，G#二 m,r（2 行）2,G J?=2 厂 2（2喻 2,n+r2=r=4 0k m,联立解得：（如+加2）=选项 B 正确rA错误；由%=/r1=2初7|,V 2=3”2=2精 联立解得：也+吸=2如 乙 选 项 C正确；不能得出各自自转的角速度，选项D错误.1 3.A D【解析】A.A C 的角速度相等，由:可知:v=corVC VA
23、AB比较，同为卫星，由万有引力提供向心力，则有:Mm v2G =mR2 R解得:可知:巳 VA VC故 A 正确;B.因为同步卫星想上对地面上的C 静止，所以AC的角速度相等,A 8 比较，同为卫星，由万有引力提供向心力，则有:Mmmarr解得:M-GM而 A 的角速度小于B 的加速度；故:%=%3B故 B 错误;C.由万有引力公式可知:a MmF=G下即半径越大，万有引力越小；故:FAFBTH故 D 正确。14.AC【解析】A、物体抛出速度vRB,MARB,星球A 的线速度一定大于8 的线速度，故 B 正确;C D.取 A 由牛顿第二定律可得由B 由牛顿第二定可得+(4)可得GGRA2万万r
24、22TTT、27Mn KnG=RB于24I （i）2吟2I T=2万r3G(/A+MB)由上式分析双星间距离一定，双星的质量越大，其转动周期越小，故 C 错误；双星的质量一定，双星之间的距离越大，其转动周期越大，故 D 正确。17.AC【解析】由图可知，两行星的球体半径相同，对行星周围空间各处物体来说，万有引力提供加速度，故有mM-:一=ma n n n n产，故可知 的质量比 的大，即 的平均密度比 的大，所以选项A 正确；由图可知,表面的重力加速 比%的大，由=/不 可 知，外的第一宇宙速度比4 的大，所以选项B 错误；对G M卫星而言，万有引力提供向心加速度，即一户，故可知，”的向心加速度比的大，所以选项CCr-y-=E-T$5正确；根据 r T 可知，的公转周期比 的小，所以选项D 错误；18.BC【解析】AB项：设飞行器尸受地球的引力为B,受月球的引力为F 2,由公式6+凡=切 匕，=m,所r r以M u,故 A 错误，B 正确；47r2 47r 2 E I CD项：由公式耳=?产 厂，耳+弱=加 亍“r，*=3联立解得：r =J1+-T ,故 C 正确,D 错误.