高二物理天体运动试题答案及解析

高二物理天体运动试题答案及解析
1.（专题卷）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，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。

则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（）
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上的角速度小于在轨道1上的角速度。

C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于于它在轨道2上运动一周的时间。

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。

【答案】BCD
【解析】轨道1和轨道3都是圆周运动轨道，半径越大线速度越小，A错；由角速度公式可知B对；从轨道1在Q点进行点火加速度才能进入轨道2,所以轨道1在q点的速度小于轨道2的速度， D对；由开普勒第三定律可知轨迹2的半长轴较大，周期较大，C对；2.在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R.地面上的重力加速度为g,则
A．卫星运动的速度为B．卫星运动的周期为
C．卫星运动的加速度为D．卫星的动能为
【答案】BD
【解析】本题考查的是天体运动问题。

由，，，可以计算出：只有BD答案正确。

3.（专题卷）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，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示。

则在卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：（）
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上的角速度小于在轨道1上的角速度。

C．卫星在轨道1上运动一周的时间小于于它在轨道2上运动一周的时间。

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。

【答案】BCD
【解析】轨道1和轨道3都是圆周运动轨道，半径越大线速度越小，A错；由角速度公
式可知B对；从轨道1在Q点进行点火加速度才能进入轨道2,所以轨道1在q点的速
度小于轨道2的速度， D对；由开普勒第三定律可知轨迹2的半长轴较大，周期较大，C对；
4.（专题卷）2007年10月24日，我国发射了第一颗探月卫星——“嫦娥一号” ，使“嫦娥奔月”这
一古老的神话变成了现实．嫦娥一号发射后先绕地球做圆周运动，经多次变轨，最终进入距月面
h=200公里的圆形工作轨道，开始进行科学探测活动．设月球半径为R，月球表面的重力加速度
为g，万有引力常量为G，则下列说法正确的（）
A．嫦娥一号绕月球运行的周期为
B．由题目条件可知月球的平均密度为
C．嫦娥一号在工作轨道上的绕行速度为
D．在嫦娥一号的工作轨道处的重力加速度为
【答案】BD
【解析】本题考查的是万有引力定律问题，，，g=，可得月球的平均密度为；在嫦娥二号的工作轨道处的重力加速度为，D正确；嫦娥二号绕月球运行的周期为，A错误；嫦娥二号在工作轨道上的绕行速度为，C错误；
5.（专题卷）（10分）2008年9月25日21时10分，神舟七号飞船成功发射，共飞行2天20
小时27分钟，绕地球飞行45圈后，于9月28日17时37分安全着陆。

航天员翟志刚着“飞天”
舱外航天服，在刘伯明的配合下，成功完成了空间出舱活动，进行了太空行走。

出舱活动结束后，释放了伴飞卫星，并围绕轨道舱进行伴飞实验。

神舟七号是由长征—2F运载火箭将其送入近地点
为A，远地点为B的椭圆轨道上，实施变轨后，进入预定圆轨道，其简化的模拟轨道如图12所示。

假设近地点A距地面高度为h，飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用的时间为t，地球表面的重
力加速度为g，地球半径R，试求：
大小；
(1)．飞船在近地点A的加速度a
A
(2)．飞船在预定圆轨道上飞行的速度的大小。

【答案】（1）（2）
【解析】（1）设地球质量为，飞船质量为。

飞船在A点：…………………………2分
对地面上质量为的物体：………………..2分
解得：………………………………..1分
（2）飞船在预定圆轨道上飞行的周期：……………..1分
设预定圆轨道半径为，则有：……………1分
又……………………………………………………. 1分
由以上几式记得：……………………………….2分
本题考查天体运动规律，由万有一你提供向心力，注意公式中的半径为飞船到地心间的距离，根据地球表面的黄金代换可以求得GM数值，通过公式联立可得，飞船绕行一个圆周所用时间为一个周期，由万有引力提供向心力可求得周期，求得速度大小
6.如图所示，图中的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球做匀速圆周运动而言
A．卫星的轨道可能为a B．卫星的轨道可能为b
C．卫星的轨道可能为c D．同步卫星的轨道只能为b
【答案】BCD
【解析】因为卫星在绕地球运动过程中，向心力为地球卫星的吸引力提供，即卫星做圆周运动的圆心指向地球球心，同步卫星的轨道只能在赤道的正上面，所以BCD正确。

7.下列关于地球同步通信卫星的说法中，正确的是（）
A．为避免通信卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同的轨道上
B．通信卫星定点在地球上空某处，各个通信卫星的角速度相同
C．不同国家发射通信卫星的地点不同，这些卫星轨道不一定在同一平面内
D．通信卫星只能运行在赤道上空某一恒定高度上
【答案】BD
【解析】地球同步通信卫星的轨道半径是一定的，而且只能在赤道平面内，根据公式
可得各个通信卫星的角速度是相等的，BD正确。

8. 1798年英国物理学家卡文迪许测出万有引力常量G，因此卡文迪许被人们称为能称出地球质量的人，若已知万有引力常量G，地球表面处的重力加速度g，地球半径为R，地球上一个昼夜
的时间为T
1（地球自转周期），一年的时间T
2
（地球公转的周期），地球中心到月球中心的距离
L 1，地球中心到太阳中心的距离为L
2
．你能计算出（）
A．地球的质量B．太阳的质量
C．月球的质量D．可求月球、地球及太阳的密度
【答案】AB
【解析】在地球表面由黄金代换，A对；由地球围绕太阳做圆周运动
得，BA对；
9.图中的圆a、b、c，其圆心均在地球的自转轴线上，对环绕地球作匀速圆周运动的卫星而言不正确的是
A．卫星的轨道可能为a
B．卫星的轨道可能为b
C．卫星的轨道可能为c
D．同步卫星的轨道只可能为b
【答案】A
【解析】卫星环绕地球做匀速圆周运动其向心力来源是地球对卫星的万有引力，方向是指向地心的，所以卫星绕地球做圆周运动的圆心必须指向地心，而同步卫星的轨道必须在赤道的正上方，轨道的圆心必须是地心，所以A错BCD正确。

10.设地球表面物体的重力加速度为g
，物体在距离地心4R（R是地球的半径）处，由于地球的
为（）
作用而产生的加速度为g，则g/g
A．1B．1/9C．1/4D．1/16
【答案】D
【解析】在地面上时，即，在距离地心4R处即可得
g/g
1/16选D
0=
11.我国发射的“神州六号”载人飞船，与“神州五号”飞船相比，它在更高的轨道上绕地球做匀速圆周运动，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．“神州六号”的速度较小
B．“神州六号”的加速度大小与“神州五号”的相等
C．“神州六号”的周期更长
D．“神州六号”的周期与“神州五号”的相同
【答案】AC
【解析】由公式得即半径越大速度越小，所以A正确。

由公式得即半径越大a越小，所以B错误。

由公式得即半径越大周期越
大，C正确。

D错误。

12.下列关于同步卫星的说法正确的是（）
A．它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，高度增大，速度减小
B．它的周期、高度、速度的大小都是一定的
C．我国发射的同步通讯卫星定点在北京上空
D．不同的同步卫星的向心加速度大小是相
【答案】BD
【解析】由于同步卫星绕地球的运动与地球的自转同步，这就决定了同步卫星的轨道平面应与赤
道平行，又由于同步卫星绕地球运动的向心力是地球对卫星的万有引力，这又决定了同步卫星作
圆周运动的院系为地心，所以同步卫星必须在赤道的正上方。

故C错。

由于同步卫星的周期和地
球自转的周期相同，即同步卫星的周期一定，由公式得是一定的，即同步卫星高度是一定的，由公式得是一定的，即同步卫星的速度是一定的，故AB错。

由公式得由于r一定，所以加速度一定即不同的同步卫星的向心加速度
大小是相同的。

13.设地球半径为R。

某物体在地球表面上受到地球对它的吸引力为400N，为使此物体受到的引
力减为100N，物体距地心的距离为 R
【答案】2
【解析】在地球表面时由重力等于万有引力，当引力减为100N时，半径增大为原来
的两倍
14. 2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭
圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有( ) A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
【答案】ABC
【解析】同一轨道上，近地点的速度大于远地点的速度，A正确；从轨道II向轨道I需要加速完成，故在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A 的动能，B正确；根据对于同一中心天体，
半径与周期的关系为，C正确；加速度为，同一点相同，D错误。

15.2005年10月12日上午9时，“神州”六号载人飞船发射升空。

火箭点火起飞，588秒后，
飞船与火箭分离，准确入轨，进入椭圆轨道运行。

飞船飞行到第5圈实施变轨，进入圆形轨道绕
地球飞行。

设“神州”六号飞船质量为m，当它在椭圆轨道上运行时，其近地点距地面高度为h
1
，
飞船速度为v
1，加速度为a
1
；在远地点距地面高度为h
2
，飞船速度为v
2
.已知地球半径为R（如
图所示）。

求飞船
（1）由远地点到近地点万有引力所做的功
（2）在远地点的加速度a
2
【答案】（1）（2）
【解析】（1）由动能定理得，由远地点到近地点万有引力所做的功
①
（2）在近地点，由牛顿第二定律得②
在远地点有③
由以上两式得④
16.一个绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，它的轨道半径增加到原来的2倍后，仍做匀速圆周运动，则()
A．根据公式F＝G可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4
B．根据公式a＝可知卫星运行的向心加速度减小到原来的1/2
C．根据公式v＝ωr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
D．根据公式F＝可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2
【答案】A
【解析】根据公式得，A正确D错误，根据牛顿第二定律得卫星运行的向心加速度减小到原来的，B错误，根据公式得卫星运动的线速度减小为的，C错误，
17.地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，若高空中某处的重力加速度为g/2，则该处距地面球表面的高度为（）
A．（—1）R B．R C．R D．2R
【答案】A
【解析】由万有引力定律，在地球表面由黄金代换，由此可知，故选A
【考点】考查万有引力定律
点评：本题难度较小，熟练应用地球表面的黄金代换式是关键
18.行星绕恒星的运动轨道近似是圆形，那么它运行周期T的平方与轨道半径R的三次方的比为常数，设T2／R3＝k，则常数k的大小 ( )
A．只与行星的质量有关B．只与恒星的质量有关
C．与恒星的质量及行星的质量都有关系D．与恒星的质量及行星的质量都没关系
【答案】B
【解析】略
19.欧洲第一个月球探测器“智能一号”2006年9月3日在一小片闪光中成功撞击月球，以对月球的“温柔一击”结束了近3年的太空旅行，奏响了人类新一轮探月高潮的前奏。

“智能一号”利用太阳能电池板把太阳辐射的能量转化为电能，而维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是，释放的核能最后转化为辐射能，已知质子质量1.6726×10-27kg，氦原子核的质量是6.6458×10-27kg，电子质量是0.9×10-30kg，光速c=3.0×108m/s，求每发生一次上述反应所释放的核能E(计算结果保留3位有效数字) 。

【答案】E=4.18×10—12J
【解析】略
20.古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城阳光与铅直方向成7．5˚角下射，而在A城正南方，与A城地面距离为L的B城，阳光恰好沿铅直方向下射，如图11所示，射到地球的太阳光可视为平行光，据此他估算出了地球的半径，试写出估算地球半径的表达式R=_______________．
【答案】24L/π
【解析】略。