2022高考物理一轮复习课时练14天体运动中的四类问题含解析.docx

高考 高考 PAGE / NUMPAGES 高考 课时规X练14　天体运动中的四类问题 基础对点练 1.(变轨问题及能量问题)(2020某某潍坊开学考试)在发射一颗质量为m的人造地球同步卫星时,先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道Ⅰ上(离地面高度忽略不计),再通过一椭圆轨道Ⅱ变轨后到达距地面高为h的预定圆轨道Ⅲ上。已知它在圆形轨道Ⅰ上运行的加速度为g,地球半径为R,卫星在变轨过程中质量不变,则() A.卫星在轨道Ⅲ上运行的加速度为hR B.卫星在轨道Ⅲ上运行的线速度为v=g C.卫星在轨道Ⅲ上运行时经过P点的速率小于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率 D.卫星在轨道Ⅲ上的机械能大于在轨道Ⅰ上的机械能 2.(天体运动中的能量问题)某卫星在半径为r的轨道1上做圆周运动,动能为Ek,变轨到轨道2上后,动能比在轨道1上减小了ΔE,在轨道2上也做圆周运动,则轨道2的半径为() A.EkEk- C.ΔEEk- 3. (多选)(赤道上的物体、近地卫星、同步卫星的比较)如图所示,同步卫星与地心的距离为r,运行速率为v1,向心加速度为a1;地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2,第一宇宙速度为v2,地球半径为R,则下列比值正确的是() A.a1a2=rRB. C.v1v2 4. (天体运动中的追及相遇问题)如图所示,A、B为地球的两个轨道共面的人造卫星,运行方向相同,A为地球同步卫星,A、B卫星的轨道半径的比值为k,地球自转周期为T0。某时刻A、B两卫星距离达到最近,从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为() A.T02 C.T02 5.(多选)(天体运动中的能量问题)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是() A.卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小 C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,故机械能保持不变 D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量 素养综合练 6.(变轨及能量问题)(2020某某某某月考)如图所示,虚线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示地球卫星的三条轨道,其中轨道Ⅰ为近地环绕圆轨道,轨道Ⅱ为椭圆轨道,轨道Ⅲ为脱离轨道,a、b、c三点分别位于三条轨道上,b点为轨道Ⅱ的远地点,b、c点与地心的距离均为轨道Ⅰ半径的2倍,则() A.卫星在轨道Ⅱ的运行周期与轨道Ⅰ的相同 B.卫星经过a点的速率为经过b点的2倍 C.卫星在a点的加速度大小为在b点的4倍 D.质量相同的卫星在b点的机械能等于在c点的机械能 7.据报道,我国将发射8颗海洋系列卫星,包括4颗海洋水色卫星,2颗海洋动力环境卫星和2颗海陆雷达卫星,以加强对我国附近海域的监测。设海陆雷达卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是海洋动力环境卫星的n倍,下列说法正确的是() A.在相等的时间内,海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积相等 B.在相等的时间内,海陆雷达卫星到地心的连线扫过的面积与海洋动力环境卫星到地心的连线扫过的面积之比为n∶1 C.海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星线速度之比为n∶1 D.海陆雷达卫星与海洋动力环境卫星向心加速度之比为n2∶1 8.(多选)如图甲所示,一质量为m的卫星绕地球在椭圆轨道Ⅰ上运转,运转周期为T0,轨道Ⅰ上的近地点A到地球球心的距离为a,远地点C到地球球心的距离为b,BD为椭圆轨道的短轴。A、C两点的曲率半径均为ka(通过该点和曲线上紧邻该点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫作该点的曲率圆,如图乙中的虚线圆,其半径ρ叫作该点的曲率半径)。若地球的质量为M,引力常量为G,则() A.卫星在轨道Ⅰ上运行时的机械能小于在轨道Ⅱ上运行时的机械能 B.如果卫星要从轨道Ⅱ返回到轨道Ⅰ,则在C位置时动力气源要向后喷气 C.卫星从C→D→A的运动过程中,万有引力对其做的功为12GMmk2a D.卫星从C→D→A的运动过程中,万有引力对其做的功为12GMmk1a 参考答案 课时规X练14　天体运动 中的四类问题 1.D卫星在轨道Ⅲ上运行时,根据牛顿第二定律得GMm(R+h)2=ma=mv2R+h,在地球表面,由m'g=GMm'R2,解得卫星在轨道Ⅲ上的加速度为a=(RR+h)2g,线速度为v=gR2R+h,故A、B错误;卫星要从椭圆轨道Ⅱ变轨后到达圆轨道Ⅲ上,在P点必须加速,所以卫星在轨道Ⅲ上运行时经过P点的速率大于在轨道Ⅱ上运行时经过P点的速率,故C错误;卫星从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ,在Q点要加速,机械能增加,在椭圆轨道 2.A根据公式GMmr2=mv2r,Ek=12mv2,联立解得卫星在轨道1上的动能为Ek=GMm2r,根据题意可知在轨道2上的动能为12mv