天体运动高考必考题

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备战2023高考2020-2022年高考物理天体运动真题汇编(原卷版)

备战2023高考2020-2022年高考物理天体运动真题汇编天体运动高考真题一、单选题1．（2023·浙江选考）太阳系各行星几平在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动．当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表：则相邻两次“冲日”时间间隔约为（）A．火星365天 B．火星800天 C．天王星365天D．天王星800天2．（2022·河北）2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b，2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。

则望舒与地球公转速度大小的比值为（）A．2√2B．2 C．√2D．√223．（2022·湖北）2022年5月，我国成功完成了天舟四号货运飞船与空间站的对接，形成的组合体在地球引力作用下绕地球做圆周运动，周期约90分钟。

下列说法正确的是（）A．组合体中的货物处于超重状态B．组合体的速度大小略大于第一宇宙速度C．组合体的角速度大小比地球同步卫星的大D．组合体的加速度大小比地球同步卫星的小4．（2022·浙江）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。

则（）A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力C ．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D ．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒5．（2022·山东）“羲和号”是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星。

如图所示，该卫星围绕地球的运动视为匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面接近垂直。

高考物理专题练习：天体运动(含答案)

高三总复习天体运动专项训练1．2018年5月9日2时28分，我国在太原卫星发射中心成功发射了高分五号卫星．该卫星绕地球作圆周运动，质量为m ，轨道半径约为地球半径R 的4倍．已知地球表面的重力加速度为g ，忽略地球自转的影响，则( )A ．卫星的绕行速率大于7.9 km/sB ．卫星的动能大小约为mgR 8C ．卫星所在高度的重力加速度大小约为14g D ．卫星的绕行周期约为4πRg2．2018年4月10日，中国北斗卫星导航系统首个海外中心举行揭牌仪式，目前北斗卫星导航系统由29颗在不同轨道上运行的卫星组成．关于北斗系统内的卫星以下说法正确的是( )A ．轨道高的卫星周期短B ．质量大的卫星机械能就大C ．轨道高的卫星受到的万有引力小D ．卫星的线速度都小于第一宇宙速度3．嫦娥三号月球探测卫星先贴近地球表面绕地球做匀速圆周运动，此时其动能为E k1，周期为T 1；再控制它进行一系列变轨，最终进入贴近月球表面的圆轨道做匀速圆周运动，此时其动能为E k2，周期为T 2，已知地球的质量为M 1，月球的质量为M 2，则动能之比为( )A. 3⎝⎛⎭⎫M 1T 2M 2T 12 B. ⎝⎛⎭⎫M 1T 2M 2T 13 C. 3⎝⎛⎭⎫M 1T 1M 2T 22 D. 3⎝⎛⎭⎫M 1T 1M 2T 2 4．冥王星绕太阳的公转轨道是个椭圆，公转周期为T 0，质量为m ，其近日点A 到太阳的距离为a ，远日点C 到太阳的距离为b ，半短轴的长度为c ，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，其半径叫作该点的曲率半径)，如图所示．若太阳的质量为M ，万有引力常量为G ，忽略其他行星对它的影响及太阳半径的大小，则( )A ．冥王星从A →B 所用的时间等于T 04B ．冥王星从C →D →A 的过程中，万有引力对它做的功为12GMmk ⎝⎛⎭⎫2a －a b 2 C ．冥王星从C →D →A 的过程中，万有引力对它做的功为12GMmk ⎝⎛⎭⎫1a －a b 2 D ．冥王星在B 点的加速度为4GM （b ＋a ）2＋4c 25．“网易直播”播出了在国际空间站观看地球的视频，让广大网友大饱眼福．国际空间站(International Space Station)是一艘围绕地球运转的载人宇宙飞船，轨道近地点距离地球表面379.7 km ，远地点距离地球表面403.8 km.运行轨道近似圆周．网络直播画面显示了国际空间站上的摄像机拍摄到的地球实时画面．如果画面处于黑屏状态，那么说明国际空间站正处于夜晚，请问，大约最多经过多长时间后，国际空间站就会迎来日出？(已知地球半径约为R ＝6.4×106 m)( )A ．24小时B.12小时 C ．1小时 D.45分钟6．北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施多次变轨控制并获得成功．首次变轨是在卫星运行到远地点时实施的，紧随其后进行的3次变轨均在近地点实施．“嫦娥二号”卫星的首次变轨之所以选择在远地点实施，是为了抬高卫星近地点的轨道高度．同样的道理，要抬高远地点的高度就需要在近地点实施变轨．图为“嫦娥二号”某次在近地点A 由轨道1变轨为轨道2的示意图，下列说法中正确的是( )A ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处应点火加速B ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处的速度比在轨道2的A 点处的速度大C ．“嫦娥二号”在轨道1的A 点处的加速度比在轨道2的A 点处的加速度大D ．“嫦娥二号”在轨道1的B 点处的机械能比在轨道2的C 点处的机械能大7．如图所示，某极地轨道卫星的运行轨道平面通过地球的南北两极，已知该卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时所用时间为1 h ，则下列说法正确的是( )A ．该卫星与同步卫星的运行半径之比为1∶4B ．该卫星与同步卫星的运行速度之比为1∶2C ．该卫星的运行速度一定大于7.9 km/sD ．该卫星的机械能一定大于同步卫星的机械能8．如图所示是“嫦娥五号”的飞行轨道示意图，其中弧形轨道为地月转移轨道，轨道Ⅰ是“嫦娥五号”绕月运行的圆形轨道．已知轨道Ⅰ到月球表面的高度为H ，月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g ，则下列说法中正确的是( )A ．“嫦娥五号”在地球表面的发射速度应大于11.2 km/sB ．“嫦娥五号”在P 点被月球捕获后沿轨道Ⅲ无动力飞行运动到Q 点的过程中，月球与“嫦娥五号”所组成的系统机械能不断增大C ．“嫦娥五号”在轨道Ⅰ上绕月运行的速度大小为R g （R ＋H ）R ＋HD ．“嫦娥五号”在从月球表面返回时的发射速度要小于gR9．1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在的同一平面上有5个特殊点，如图中的L 1、L 2、L 3、L 4、L 5所示，人们称为拉格朗日点．若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，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．若发射一颗卫星定位于拉格朗日点L 2，下列说法正确的是( )A ．该卫星绕太阳运动周期和地球自转周期相等B ．该卫星在点L 2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L 2处所受太阳和地球引力的合力比在L 1处大10．假设宇宙中有一质量为M ，半径为R 的星球，由于自转角速度较大，赤道上的物体恰好处于“漂浮”状态，如图所示．为测定该星球自转的角速度ω0和自转周期T 0，某宇航员在该星球的“极点”A 测量出一质量为m的物体的“重力”为G 0，关于该星球的描述正确的是( )A ．该星球的自转角速度为ω0＝G 0MRB ．该星球的自转角速度为ω0＝G 0mRC ．该星球的自转周期为T 0＝2πMR G 0D ．该星球的自转周期为T 0＝2πmR G 0 11．近期天文学界有很多新发现，若某一新发现的星体质量为m 、半径为R 、自转周期为T ，引力常量为G .下列说法正确的是( )A ．如果该星体的自转周期T ＜2π R 3Gm，会解体 B ．如果该星体的自转周期T ＞2πR 3Gm ，会解体 C ．该星体表面的引力加速度为Gm RD ．如果有卫星靠近该星体表面飞行，其速度大小为Gm R12．我国计划在2019年发射“嫦娥五号”探测器，实现月球软着陆以及采样返回，这意味着我国探月工程“绕、落、回”三步走的最后一步即将完成．“嫦娥五号”探测器在月球表面着陆的过程可以简化如下，探测器从圆轨道1上A 点减速后变轨到椭圆轨道2，之后又在轨道2上的B 点变轨到近月圆轨道3.已知探测器在1轨道上周期为T 1，O 为月球球心，C 为轨道3上的一点，AC 与AO 最大夹角为θ，则下列说法正确的是( )A ．探测器要从轨道2变轨到轨道3需要在B 点点火加速B ．探测器在轨道1的速度小于在轨道2经过B 点时的速度C ．探测器在轨道2上经过A 点时速度最小，加速度最大D ．探测器在轨道3上运行的周期为sin 3θT 113．某行星的一颗同步卫星绕行星中心做圆周运动的周期为T ，假设该同步卫星下方行星表面站立一个观察者，在观察该同步卫星的过程中，发现有16T 时间看不到该卫星．已知当太阳光照射到该卫星表面时才可能被观察者观察到，该行星的半径为R .则下列说法中正确的是( )A ．该同步卫星的轨道半径为6.6RB ．该同步卫星的轨道半径为2RC ．行星表面上两点与该同步卫星连线的夹角最大值为60°D ．行星表面上两点与该同步卫星连线的夹角最大值为120°14．如图所示，在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘，盘面与水平面的夹角为30°，圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动，盘面上离转轴距离L 处有一小物体与圆盘保持相对静止，当圆盘的角速度为ω时，小物块刚要滑动．物体与盘面间的动摩擦因数为32(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，该星球的半径为R ，引力常量为G ，下列说法正确的是( )A ．这个行星的质量M ＝ω2R 2L GB ．这个行星的第一宇宙速度v 1＝2ωLRC ．这个行星的同步卫星的周期是πωR LD ．离行星表面距离为R 的地方的重力加速度为ω2L15、(多选)如图所示，Gliese581g 行星距离地球约20亿光年(189.21万亿公里)，公转周期约为37年，该行星位于天秤座星群，它的半径大约是地球的2倍，重力加速度与地球相近．则下列说法正确的是( )A ．飞船在Gliese581g 表面附近运行时的速度小于9 km/sB ．该行星的平均密度约是地球平均密度的12C ．该行星的质量约为地球质量的2倍D ．在地球上发射航天器到达该星球，航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度16、某行星外围有一圈厚度为d 的发光带(发光的物质)，简化为如图甲所示模型，R 为该行星除发光带以外的半径．现不知发光带是该行星的组成部分还是环绕该行星的卫星群，某科学家做了精确地观测，发现发光带绕行星中心的运行速度v 与到行星中心的距离r 的关系如图乙所示(图中所标为已知)，则下列说法正确的是( )A ．发光带是该行星的组成部分B ．该行星的质量M ＝v 20R GC ．行星表面的重力加速度g ＝v 20RD ．该行星的平均密度为ρ＝3v 20R 4πG （R ＋d ）317由于行星自转的影响，行星表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同．宇航员在某行星的北极处从高h 处自由释放一重物，测得经过时间t 1重物下落到行星的表面，而在该行星赤道处从高h 处自由释放一重物，测得经过时间t 2重物下落到行星的表面，已知行星的半径为R ，引力常量为G ，则这个行星的平均密度是( )A ．ρ＝3h 2πGRt 21B.ρ＝3h 4πGRt 21 C ．ρ＝3h 2πGRt 22 D.ρ＝3h 4πGRt 2218如图所示，a 为静止在地球赤道上的物体，b 为近地卫星，c 为同步卫星，d 为高空探测卫星．a 为它们的向心加速度大小，r 为它们到地心的距离，T 为周期，l 、θ分别为它们在相同时间内转过的弧长和转过的圆心角，g 为地面重力加速度，则下列图象正确的是( )19、2018年1月19号，以周总理命名的“淮安号”恩来星在甘肃酒泉卫星发射中心，搭乘长征-11号火箭顺利发射升空．“淮安号”恩来星在距离地面高度为535 km 的极地轨道上运行．已知地球同步卫星轨道高度约36 000 km ，地球半径约6 400 km.下列说法正确的是( )A ．“淮安号”恩来星的运行速度小于7.9 km/sB ．“淮安号”恩来星的运行角速度小于地球自转角速度C ．经估算，“淮安号”恩来星的运行周期约为1.6 hD ．经估算，“淮安号”恩来星的加速度约为地球表面重力加速度的三分之二20、如图所示，卫星在半径为r1的圆轨道上运行时速度为v 1，当其运动经过A 点时点火加速，使卫星进入椭圆轨道运行，椭圆轨道的远地点B 与地心的距离为r 2，卫星经过B 点的速度为v B ，若规定无穷远处引力势能为0，则引力势能的表达式E p ＝－G Mm r，其中G 为引力常量，M 为中心天体质量，m 为卫星的质量，r 为两者质心间距，若卫星运动过程中仅受万有引力作用，则下列说法正确的是( )A ．vB ＜v 1B ．卫星在椭圆轨道上A 点的加速度小于B 点的加速度C ．卫星在A 点加速后的速度v A ＝2GM ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2＋v 2B D ．卫星从A 点运动至B 点的最短时间为πv 1（r 1＋r 2）32r 1高三总复习天体运动专项训练答案1解析：选B.7.9 km/s 是第一宇宙速度，是卫星最大的环绕速度，所以该卫星的速度小于7.9 km/s.故A 错误；由万有引力提供向心力：G Mm （4R ）2＝m v 24R ，解得：v ＝GM 4R，由以上可得动能为：E k ＝12m v 2＝18mgR ，故B 正确；卫星所在高度的重力加速度大小约为：G Mm （4R ）2＝ma ，根据万有引力等于重力：G Mm R 2＝mg ，联立以上解得：a ＝g 16，故C 错误；卫星的绕行周期约为：G Mm （4R ）2＝m 4π2T 2×4R ，根据万有引力等于重力：G Mm R 2＝mg ，联立以上解得：T ＝16πR g，故D 错误．所以B 正确，A 、C 、D 错误． 2、解析：选D.轨道高的卫星轨道半径大、运行的周期大，选项A 错．质量大的卫星运行轨道高度不一定大，其机械能也不一定大．选项B 错．轨道高的卫星离地心远，但其质量可能较大，受到地球的引力也不一定小，选项C 错．第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，也等于卫星在轨运行时的最大速度，故D 对．3、解析：选A.探测卫星绕地球或者月球做匀速圆周运动，由m v 2r ＝4π2mr T2可知，动能表达式E k ＝12m v 2＝2m π2r 2T 2，由GMm r 2＝4π2mr T 2可知E k ＝2π2m T2⎝⎛⎭⎫GMT 2223，因此动能之比为3⎝⎛⎭⎫M 1T 2M 2T 12，因此A 正确． 4、解析：选C.冥王星绕太阳做变速曲线运动，选项A 错；冥王星运动到A 、C 两点可看作半径均为ka ，速度为v A 、v C 的圆周运动，则有GMm a 2＝m v 2A ka ，GMm b 2＝m v 2C ka，从C →D →A 由动能定理得W ＝12m v 2A －12m v 2C ，解以上三式得W ＝12GMmk ⎝⎛⎭⎫1a －a b 2，选项B 错、C 正确；在B 点时，设行星到太阳的距离为r ，由几何关系得：r 2＝c 2＋（b －a ）24，则加速度a ＝GMmr 2m ＝4GM 4c 2＋（b －a ）2，选项D 错． 5、解析：选D.飞船轨道近似正圆，围绕地球做匀速圆周运动，设其周期为T ，G Mm r2＝m 4π2T 2r ，得T ＝2πr 3GM，由于飞船距离地面大约是400 km ，属于近地卫星，轨道半径近似等于地球半径R ，又因为GM ＝R 2g ，T ＝2πR g，代入数据可得T ＝90分钟，由于最多经过半个周期后，国际空间站就会迎来日出，所以D 正确．6、解析：选A.卫星要由轨道1变轨为轨道2需在A 处做离心运动，应加速使其做圆周运动所需向心力m v 2r 大于地球所能提供的万有引力G Mm r 2，故A 项正确，B 项错误；由G Mm r2＝ma 可知，卫星在不同轨道运行到同一点处的加速度大小相等，C 项错误；卫星由轨道1变轨到轨道2，反冲发动机的推力对卫星做正功，卫星的机械能增加，所以卫星在轨道1的B 点处的机械能比在轨道2的C 点处的机械能小，D 项错误．7、解析：选A.卫星从北纬60°的正上方，按图示方向第一次运行到南纬60°的正上方时，偏转的角度是120°，刚好为运动周期的13，所以卫星运行的周期为3 h ，同步卫星的周期是24 h ，由GMm r 2＝m ·4π2r T 2得：r 31r 32＝T 21T 22＝32242＝164，所以：r 1r 2＝14，故A 正确；由GMm r 2＝m v 2r 得：v 1v 2＝r 2r 1＝41＝21，故B 错误；7.9 km/s 是卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，所以该卫星的运行速度一定小于7.9 km/s ，故C 错误；由于不知道卫星的质量关系，故D 错误．8、解析：选C.在地球表面发射“嫦娥五号”的速度大于11.2 km/s 时，“嫦娥五号”将脱离地球束缚，A 错误；“嫦娥五号”在轨道Ⅲ由P 点运动到Q 点的过程中，只有月球引力做功，将引力势能转化成动能，机械能不变，B 错误；由题中信息知“嫦娥五号”在轨道Ⅰ上运行时引力提供向心力G Mm （R ＋H ）2＝m v 2R ＋H ，又g ＝GM R 2，故有v ＝R g （R ＋H ）R ＋H ，C 正确；当“嫦娥五号”在月球表面绕行时由G Mm R 2＝m v 20R 和g ＝GM R2知v 0＝gR ，此速度是月球的第一宇宙速度，是发射的最小速度，是绕行的最大速度，只有“嫦娥五号”的速度比v 0＝gR 大，才能上高轨，D 错误．9、解析：选CD.该卫星保持与地球同步绕太阳做圆周运动，绕太阳运动周期和地球公转周期相等，选项A 错误；由于该卫星绕太阳做匀速圆周运动，合力提供向心力，选项B 错误；该卫星绕太阳运动的角速度与地球绕太阳运动的角速度相同，但运动半径较大，由a ＝ω2r 知该卫星的向心加速度较大，选项C 正确；该卫星在L 1点与L 2点均能与地球同步绕太阳运动，即运动的角速度相同，但在L 2处的运动半径较大，由F 合＝F 向＝mω2r 知该卫星在L 2处受到的合力较大，选项D 正确．10解析：选BD.赤道上的物体恰好处于“漂浮”状态，则有：G Mm R 2＝mω2R ，“极点”上的物体满足：G 0＝G MmR 2，联立可得：ω0＝G 0mR ，该星球的自转周期：T 0＝2πω0＝2πmRG 0，选项A 、C 错误，B 、D 正确．11、解析：选AD.如果在该星体表面有一物质，质量为m ′，当它受到的万有引力大于跟随星体自转所需要的向心力时呈稳定状态，即G mm ′R 2＞m ′R 4π2T 2，化简得T ＞2πR 3Gm，即T ＞2πR 3Gm时，星体不会解体，而该星体的自转周期T ＜2π R 3Gm时，会解体，A 正确，B 错误；在该星体表面，有G mm ′R 2＝m ′g ，所以g ＝GmR 2，C 错误；如果有卫星靠近该星体表面飞行，有G mm ″R 2＝m ″v 2R，解得v ＝GmR，D 正确． 12、解析：选BD.探测器要从轨道2变轨到轨道3需要在B 点减速，A 错误；探测器在轨道1的速度小于在轨道3的速度，探测器在轨道2经过B 点的速度大于在轨道3的速度，故探测器在轨道1的速度小于在轨道2经过B 点时的速度，B 正确；探测器在轨道2上经过A 点时速度最小，A 点是轨道2上距离月球最远的点，故由万有引力产生的加速度最小，C错误；由开普勒第三定律T 21r 31＝T 23r 33，其中AC 与AO 的最大夹角为θ，则有r 3r 1＝sin θ，解得T 3＝sin 3θT 1，D 正确．13、解析：选BC.根据光的直线传播规律，在观察该同步卫星的过程中，发现有16T 时间看不到该卫星，同步卫星相对行星中心转动角度为θ，则有sin θ2＝R r ，结合θ＝ωt ＝2πT ×T 6＝π3，解得该同步卫星的轨道半径为r ＝2R ，故B 正确，A 错误；行星表面上两点与该同步卫星连线的夹角最大值为α，则有r sin α2＝R ，所以行星表面上两点与该同步卫星连线的夹角最大值为60°，故C 正确，D 错误；故选BC.14、解析：选BD.当物体转到圆盘的最低点，所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时，角速度最大，由牛顿第二定律得：μmg cos 30°－mg sin 30°＝mω2L ，所以：g ＝ω2Lμcos 30°－sin 30°＝4ω2L ，绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力提供向心力，则：GMmR 2＝mg ，解得：M ＝gR 2G ＝4ω2R 2LG ，故A 错误；行星的第一宇宙速度v 1＝gR ＝2ωLR ，故B 正确；因为不知道行星的自转情况，所以不能求出同步卫星的周期，故C 错误；离行星表面距离为R 的地方的万有引力：mg ′＝GMm （2R ）2＝14mg ；即重力加速度为g ′＝ω2L ，故D 正确．故选BD.15、解析飞船在Gliese581g 表面附近运行时，万有引力提供向心力，则mg ＝m v 2R ，解得v ＝gR ，该星球半径大约是地球的2倍，重力加速度与地球相近，所以在该星球表面运行速度约为地球表面运行速度的2倍，在地球表面附近运行时的速度为7.9 km/s ，所以在该星球表面运行速度约为11.17 km/s ，故A 错误；根据密度的定义式ρ＝M V ＝gR 2G 43πR 3＝3g4πGR ，故该行星的平均密度与地球平均密度之比等于半径的反比，即该行星的平均密度约是地球平均密度的12，故B 正确；忽略星球自转的影响，根据万有引力等于重力，则有mg ＝G Mm R 2，g ＝GMR 2，这颗行星的重力加速度与地球相近，它的半径大约是地球的2倍，所以它的质量是地球的4倍，故C 错误；由于这颗行星在太阳系外，所以航天器的发射速度至少要达到第三宇宙速度，故D 正确．16、解析：选BC.若发光带是该行星的组成部分，则其角速度与行星自转角速度相同，应有v ＝ωr ，v 与r 应成正比，与图象不符，因此发光带不是该行星的组成部分，故A 错误；设发光带是环绕该行星的卫星群，由万有引力提供向心力，则有：G Mmr 2＝m v 2r ，得该行星的质量为：M ＝v 2r G ；由题图乙知，r ＝R 时，v ＝v 0，则有：M＝v 20R G ，故B 正确；当r ＝R 时有mg ＝m v 20R ，得行星表面的重力加速度g ＝v 20R ，故C 正确；该行星的平均密度为ρ＝M43πR 3＝3v 204πGR 2，故D 错误． 17解析：选A.在北极，由h ＝12gt 21得：g ＝2h t 21，根据G Mm R 2＝mg 得星球的质量为M ＝gR 2G ＝2hR 2Gt 21，则星球的密度为ρ＝M V ＝M 43πR 3＝3h2πGt 21R，故A 正确，B 、 C 、D 错误．18、解析：选C.设地球质量为M ，卫星质量为m .对b 、c 、d 三颗卫星有：G Mmr 2＝m v 2r ＝mω2r ＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r ＝ma ，可得：v ＝GMr ，ω＝GMr 3，T ＝2πr 3GM ，a ＝GMr2；因c 为同步卫星，则T a ＝T c ，选项B 错误；a a ＜a c ＜g ，选项A 错误；由v ＝ωr 可知v a ＜v c ，由l ＝v t 可知，选项D 错误；由ωb ＞ωc ＝ωa ＞ωd 可知，选项C 正确．19、解析：选AC.由题意知“淮安号”卫星的高度小于同步卫星的高度，而同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，故选项A 对、B 错；由r 3T 2＝k 对“淮安号”星进行周期估算，则r 3同T 2同＝r 3卫T 2卫，r 同＝36 000 km ＋6 400 km≈7R 地，T 同＝24 h ，r 卫＝6 400 km ＋h ＝1.1R 地，经估算可知T 卫＝1.6 h ，C 项正确；地球表面的重力加速度g ＝GMR 2地，而“淮安号”卫星的加速度可表示为a ′＝GM （R 地＋h ）2，比较可得a ′g ＝56，选项D 错． 20、解析卫星在B 点的速度v B 小于以r 2为半径做匀速圆周运动的速度，以r 2为半径做匀速圆周运动的速度小于v 1，故v B ＜v 1，A 正确；G Mmr 2＝ma ，可知A 点的加速度更大，B 错误；从A 点到B 点的过程由机械能守恒得－G Mm r 1＋12m v 2A ＝－G Mm r 2＋12m v 2B，解得v A ＝2GM ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2＋v 2B ，C 正确；卫星在圆轨道上的运动周期T 1＝2πr 1v 1，由开普勒第三定律：r 31T 21＝⎝⎛⎭⎫r 1＋r 223T 22，解得T 2＝2πr 1v 1（r 1＋r 2）38r 31＝2πv 1（r 1＋r 2）38r 1，卫星从A 点运动至B 点的最短时间为T 22＝πv 1（r 1＋r 2）38r 1，D 错误．。

高考天体运动经典

曲线运动2——万有引力与航天：开普勒三大定律1、（单选）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律【答案】B 【解析】开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，牛顿在开普勒研究基础上结合自己发现的牛顿运动定律，发现了万有引力定律，指出了行星按照这些规律运动的原因，选项B正确．2、（单选）为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。

P与Q的周期之比约为（）A. 2:1B. 4:1C. 8:1D. 16:1【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（全国III卷）【答案】C3、（多选）如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T。

若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中（）A．从P到M所用的时间等于0/4TB．从Q到N阶段，机械能逐渐变大C．从P到Q阶段，速率逐渐变小D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功【答案】CD4、（单选）2015年12月10日，我国成功将中星1C卫星发射升空，卫星顺利进入预定转移轨道。

如图所示为该卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图，已知地球半径为R，地球表面重力加速度g，卫星远地点P距地心O的距离为3R，则（）A. 卫星在远地点的速度大于B. 卫星经过远地点时的速度最大C. 卫星经过远地点时的加速度小于D. 卫星经过远地点时加速，卫星可能再次经过远地点【答案】 D曲线运动2——万有引力与航天：万有引力的应用1、（单选）若在某行星和地球上相对于各自的水平地面附近相同的高度处、以相同的速率平抛一物体，它们在水平方向运动的距离之比为2∶7.已知该行星质量约为地球的7倍，地球的半径为R.由此可知，该行星的半径约为( )A.12R B.72R C．2R D.72R①/②得r＝2R因此A、B、D错，C对．2、（单选）据报道，科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外“宜居”行星．假设该行星质量约为地球质量的6.4倍，半径约为地球半径的2倍．那么，一个在地球表面能举起64 kg物体的人在这个行星表面能举起的物体的质量约为多少(地球表面重力加速度g＝10 m/s2)( )A．40 kg B．50 kg C．60 kg D．30 kg解析：根据万有引力等于重力G Mm R 2＝mg 得g ＝GM R2，因为行星质量约为地球质量的6.4倍，其半径是地球半径的2倍，则行星表面重力加速度是地球表面重力加速度的1.6倍，而人的举力认为是不变的，则人在行星表面所举起的重物质量为m ＝m 01.6＝641.6kg ＝40 kg ，故A 正确．答案：A 3、（多选）宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球，经过时间t 小球落回原地．若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球，需经过时间5t 小球落回原处．已知该星球的半径与地球半径之比为R 星∶R 地＝1∶4，地球表面重力加速度为g ，设该星球表面附近的重力加速度为g ′，空气阻力不计．则( )A ．g ′∶g ＝1∶5B ．g ′∶g ＝5∶2C ．M 星∶M 地＝1∶20D ．M 星∶M 地＝1∶80解析：由速度对称性知竖直上抛的小球在空中运动时间t ＝2v 0g ，因此得g ′g ＝t 5t ＝15，A 正确，B 错误；由G Mm R2＝mg 得M ＝gR 2G ，因而M 星M 地＝g ′R 2星gR 2地＝15×(14)2＝180，C 错误，D 正确．答案：AD4、（单选）已知地球赤道处的重力加速度为g ，物体在赤道上随地球自转的向心加速度为a 。

天体运动真题

天体运动（04—14北京高考真题）1.（04北京高考）1990年5月，紫金山天文台将他们发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，该小行星的半径为r=16km 。

若将此小行星和地球均看成质量分布均匀的球体，小行星密度与地球相同。

已知地球半径R =6400km,地球表面重力加速度为g 。

这个小行星表面的重力加速度为 ( )A ．400g B.g 4001 C.20g D.g 201 2.（05北京高考）20.已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4 倍。

不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出（）A.地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9：8B.地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9：4C.靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为8：9D.靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为9：43.（06北京高考）一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行。

认为行星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量 ( )A.飞船的轨道半径B.飞船的运行速度C.飞船的运行周期D.行星的质量4.（07北京高考）不久前欧洲天文学就发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581c ”。

该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍。

设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为k1E ，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的同质量的人造卫星的动能为k2E ，则k1k2E E 为（） A 、0.13 B 、0.3 C 、3.33 D 、7.55.（08北京高考）据媒体报道,嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道,轨道高度200 km,运行周期127分钟。

若还知道引力常量和月球平均半径,仅利用以上条件不能．．求出的是（） A.月球表面的重力加速度B.月球对卫星的吸引力C.卫星绕月球运行的速度D.卫星绕月运行的加速度6.（09北京高考）已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g ，不考虑地球自转的影响。

物理天体运动试题及答案

物理天体运动试题及答案一、选择题1. 以下哪项是描述天体运动的物理定律？A. 牛顿第一定律B. 牛顿第二定律C. 牛顿第三定律D. 牛顿万有引力定律答案：D2. 地球绕太阳公转的周期大约是：A. 24小时B. 365天C. 1年D. 12个月答案：B3. 以下哪项不是开普勒行星运动定律的内容？A. 行星沿椭圆轨道绕太阳运动B. 行星公转周期的平方与轨道半长轴的立方成正比C. 行星公转速度与轨道半径成反比D. 行星公转速度与轨道半径成正比答案：D二、填空题4. 地球的自转周期是____小时。

答案：245. 地球绕太阳公转的轨道形状是____。

答案：椭圆三、简答题6. 简述牛顿万有引力定律的主要内容。

答案：牛顿万有引力定律指出，任何两个物体之间都存在引力，其大小与两物体质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。

7. 描述一下地球的自转和公转对我们的生活有什么影响。

答案：地球的自转导致了昼夜交替和时间的差异，而地球的公转则导致了季节的变化和太阳高度角的变化。

四、计算题8. 已知地球质量为5.97×10^24千克，月球质量为7.34×10^22千克，地月平均距离为3.84×10^8米。

根据万有引力定律，计算地月之间的引力大小。

答案：根据万有引力定律，F = G * (m1 * m2) / r^2，其中G为万有引力常数，取值6.674×10^-11 N(m/kg)^2。

代入数值计算得：F = 6.674×10^-11 * (5.97×10^24 * 7.34×10^22) /(3.84×10^8)^2F ≈ 2×10^20 N五、论述题9. 论述开普勒行星运动定律对天文学和物理学的影响。

答案：开普勒行星运动定律揭示了行星运动的规律，不仅为天文学提供了精确的行星位置预测方法，也为牛顿后来提出万有引力定律奠定了基础。

天体运动高考必考题

天体运动高考必题1、如图 2 所示，同步卫星离地心距离为r，运行速率为v1，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，地球的半径为R，那么以下比值正确的是()图 2a1r a1R 2A. a2＝RB. a2＝rv1r v1 C. v2＝R D. v2＝R r2、2021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3 所示．关于航天飞机的运动，以下说法中不正确的有 ()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3、如图 4 所示，假设月球半径为R，月球外表的重力加速度为g0，飞船在距月球外表高度为 3R 的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的 A 点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点 B 再次点火进入近月轨道Ⅲ 绕月球做圆周运动．那么()A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速度为1g0R 2B．飞船在 A 点处点火时，动能增加C．飞船在轨道Ⅰ上运行时通过 A 点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时通过 A 点的加速度D．飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为 2 πR g04、随着“神七〞飞船发射的圆满成功，中国航天事业下一步的进展备受关注．“神八〞发射前，将首先发射试验性质的小型空间站 “天宫一号〞，然后才发射 “神八〞飞船，两个航天器将在太空实现空间交会对接．空间交会对接技术包括两局部相互衔接的空间操作，即空间交会和空间对接．所谓交会是指两个或两个以上的航天器在轨道上按预定位置和时间相会，而对接那么为两个航天器相会后在构造上连成一个整体．关于 “天宫一号〞和 “神八〞交会时的情景，以下判断正确的选项是 ()A ． “神八〞加速可追上在同一轨道的 “天宫一号〞B ．“神八〞减速方可与在同一轨道的“天宫一号〞交会C ． “天宫一号〞和 “神八〞交会时它们具有一样的向心加速度D ． “天宫一号〞和 “神八〞交会时它们具有一样的向心力5、1970 年 4 月 24 日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星 “东方红一号〞发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．如图 5 所示，“东方红一号〞的运行轨道为椭圆轨道，其近地点 M 和远地点 N 的高度分别为439 km 和 2 384 km ，那么 ()图 5A ．卫星在 M 点的势能大于 N 点的势能B ．卫星在 M 点的角速度大于 N 点的角速度C ．卫星在 M 点的加速度小于N 点的加速度D ．卫星在 N 点的速度大于 7.9 km / s6、原XX 中文大学校长、被誉为“光纤之父〞的华裔科学家高锟和另外两名美国科学家共同分享了2021 年度的诺贝尔物理学奖．早在 1996 年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年 12 月 3 日发现的国际编号为“ 3463的〞小行星命名为“高锟星〞．假设 “高锟星〞为均匀的球11体，其质量为地球质量的 k ，半径为地球半径的q ，那么“高锟星〞外表的重力加速度是地球表面的重力加速度的 ( C)．q k22qkA. kB. qC. kD. q7、我国自行研制发射的“风云一号〞“风云二号〞气象卫星的飞行轨道是不同的， “风云一号〞是极地圆形轨道卫星，其轨道平面与赤道平面垂直，周期为T ＝12 h ；“风云二号〞是同步1卫星，其轨道平面在赤道平面内，周期为T 2＝ 24 h ；两颗卫星相比 ( C )．A ． “风云一号〞离地面较高B ．“风云一号〞每个时刻可观察到的地球外表X 围较大C ． “风云一号〞线速度较大..D．假设某时刻“风云一号〞和“风云二号〞正好同时在赤道上某个小岛的上空，那么再过12 小时，它们又将同时到达该小岛的上空8、2021年 11 月 3 日，“神州八号〞飞船与“天宫一号〞目标飞行器成功实施了首次交会对接。

2024年新高考二轮物理复习专题——天体运动

考情透析命题点考频分析命题特点核心素养天体的质量和密度计算2023年：湖北T2湖南T4辽宁T7北京T12T21浙江（1月）T10浙江（6月）T9全国新课标T4江苏T4重庆T10广东T7海南T9天津T1山东T3本专题主要考查中心天体的质量和密度计算、卫星的发射与变轨，双星和多星等问题。

从命题趋势上来看，分析人造卫星的运动规律是高考热点，高考一般会以近几年国家及世界空间技术和宇宙探索为背景来命题。

物理观念：运用万有引力定律并结合圆周运动规律分析天体或卫星运动的相关问题。

科学思维：构建天体或人造卫星运动的圆周运动模型并结合数学知识进行科学推理。

卫星的发射与变轨双星和多星问题热点突破1天体的质量和密度计算▼考题示例1（2023·辽宁省·历年真题）在地球上观察，月球和太阳的角直径（直径对应的张角）近似相等，如图所示。

若月球绕地球运动的周期为T1，地球绕太阳运动的周期为T2，地球半径是月球半径的k倍，则地球与太阳的平均密度之比约为（）A．2312TkT⎛⎫⎪⎝⎭B．2321TkT⎛⎫⎪⎝⎭C．21321TTk⎛⎫⎪⎝⎭D．22311TTk⎛⎫⎪⎝⎭答案：D解析：设月球绕地球运动的轨道半径为r1，地球绕太阳运动的轨道半径为r2，根据2MmG r ＝224m r T π，可得21m m G r 月地＝21214m r T π月，22m m G r 日地＝22224m r T π地，其中12r r ＝R R 月日＝R kR 地日，ρ＝343m R π，联立可得ρρ地日＝22311T T k ⎛⎫⎪⎝⎭。

跟踪训练1（2023·湖南省·模拟题）（多选）两颗相距较远的行星A 、B 的半径分别为R A 、R B ，距A 、B 行星中心r 处，各有一卫星分别围绕行星做匀速圆周运动，线速度的平方v 2随半径r 变化的关系如图甲所示，两图线左端的纵坐标相同；卫星做匀速圆周运动的周期为T ，lg T －lg r 的图像如图乙所示的两平行直线，它们的截距分别为b A 、b B 。

高考物理一轮二轮复习天体运动典型题目含答案(高三必看)

第五章天体运动第1课时万有引力定律与天体运动一、开普勒三定律1．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个________ 上． 2．开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相同的时间内扫过相等的________． 3．开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的________________的比值都相等，即a 3T 2＝k . 二、万有引力定律 1．内容自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与___________________________成正比，与它们之间____________________成反比． 2．公式____________，通常取G ＝____________ N ·m 2/k g 2，G 是比例系数，叫引力常量． 3．适用条件公式适用于________间的相互作用．当两物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点；均匀的球体可视为质点，r 是__________间的距离；对一个均匀球体与球外一个质点的万有引力的求解也适用，其中r 为球心到________间的距离．考点一开普勒三定律的理解和应用 1.行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理. 2.开普勒行星运动定律也适用于其他天体，例如月球、卫星绕地球的运动.3.开普勒第三定律a 3T2＝k 中，k 值只与中心天体的质量有关，不同的中心天体k 值不同.但该定律只能用在同一中心天体的两星体之间. 【典例剖析】例1.火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( ) A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积例2.(多选)如图所示，近地人造卫星和月球绕地球的运行轨道可视为圆.设卫星、月球绕地球运行周期分别为T 卫、T 月，地球自转周期为T 地，则( )A.T 卫<T 月B.T 卫>T 月C.T 卫<T 地D.T 卫＝T 地例3.(多选)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P 为近日点，Q 为远日点，M 、N 为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T 0，若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P 经过M 、Q 到N 的运动过程中( )A.从P 到M 所用的时间等于T 04B.从Q 到N 阶段，机械能逐渐变大C.从P 到Q 阶段，速率逐渐变小D.从M 到N 阶段，万有引力对它先做负功后做正功 1.（多选）关于行星的运动，以下说法正确的是( ) A ．行星轨道的半长轴越长，自转周期越大 B ．行星轨道的半长轴越长，公转周期越大 C ．水星的半长轴最短，公转周期最长 D ．海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长2.为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍．P 与Q 的周期之比约为 ( )A ．2∶1B ．4∶1C ．8∶1D ．16∶1 3.17世纪，英国天文学家哈雷跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定的时间飞临地球，后来哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。

（完整版）高中物理天体运动真题

（完整版）高中物理天体运动真题天体运动1. 2017年12月，在距地球2545光年的恒星“开普勒-90”周围，发现了其第8颗行星“开普勒90i”。

它绕“开普勒90”公转的周期约为地球绕太阳公转周期的251，而其公转轨道半径约为地球公转轨道半径的81．则“开普勒90”的质量与太阳质量的比值约为（）A ．1：5B ．1：4C ．1：1D ．2：12. 土星与太阳的距离是火星与太阳距离的6倍多。

由此信息可知（）A ．土星的质量比火星的小B ．土星运行的速率比火星的小C ．土星运行的周期比火星的小D ．土星运行的角速度大小比火星的大3. 我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。

今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705km ，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36000km ，它们都绕地球做圆周运动。

与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是（）A ．周期B ．角速度C ．线速度D ．向心加速度4. 2018年2月，我国500m 口径射电望远镜（天眼）发现毫秒脉冲星“J0318+0253”，其自转周期T=5.19ms 。

假设星体为质量均匀分布的球体，已知万有引力常量为6.67×10-11N?m 2/kg 2．以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为（）A ．5×104kg/m3B ．5×1012kg/m3C ．5×1015kg/m3D ．5×1018kg/m35. 为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P ，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q 的轨道半径约为地球半径的4倍。

P 与Q 的周期之比约为（）A ．2：1B ．4：1C ．8：1D ．16：16. 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）A ．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的2601 B ．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的2601 C ．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的61 D ．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的601 7. 2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。

天体运动历年高考试题

天体运动历年高考试题一、单选题1.火星的质量约为地球质量的110，半径约为地球半径的12，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为（）A ．0.2B ．0.4C ． 2.0D ．2.52.1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星,该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为12v v 、,近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ,引力常量为G ．则( )A. 121,v v v >=B. 121,v v v >>C. 121,v v v <=D. 121,v v v <>3.2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆,在探测器“奔向”月球的过程中,用h 表示探测器与地球表面的距离, F 表示它所受的地球引力,能够描述F 随h 变化关系的图像是（）A.B.C.D.4.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律,在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下,需要验证( ) A.地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的21/60 B.月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的21/60 C.自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6 D.苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/605.2018年2月,我国500m 口径射电望远镜(天眼)发现毫秒冲量“J0318+0253”,其自转周期T=5.19ms 。

假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为11226.6710/N m kg -⨯⋅。

以周期T 稳定自转的星体的密度最小值约为( ) A. 43510kg m ⨯ B. 123510kg m ⨯ C. 153510kg m ⨯ D. 183510kg m ⨯6.已知地球质量为月球质量的81倍,地球半径约为月球半径的4倍。

若在月球和地球表面同样高度处,以相同的初速度水平抛出物体,抛出点与落地点间的水平距离分别为S 月和S 地,则:S S 月地约为( ) A.9:4 B.6:1 C.3:2D.1:17.北斗问天，国之夙愿。

高三物理天体运动试题

高三物理天体运动试题1.己知地球半径为R，地面处的重力加速度为g，一颗距离地面高度为2R的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列关于卫星运动的说法正确的是（）A．线速度大小为B．角速度为C．加速度大小为g D．周期为6π【答案】AB【解析】根据，可得线速度，所以A正确；可得角速度，所以B正确；得：，所以C错误；，得周期，故D错误。

【考点】本题考查天体运动2.某仪器在地面上受到的重力为160N，将它置于宇宙飞船中，当宇宙飞船以a=0.5g的加速度竖直上升到某高度时仪器所受的支持力为90N，取地球表面处重力加速度g=10m∕s2，地球半径R=6400km。

求：（1）此处的重力加速度的大小g’；（2）此处离地面的高度H；（3）在此高度处运行的卫星速度v．【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）由在地表仪器重160N，可知仪器质量①根据牛顿第二定律，有②（3分）代入数据，得③（1分）（2）设此时飞船离地高度为H，地球质量为M，该高度处重力加速度④（2分）地表重力加速度⑤（1分）联立各式得⑥（1分）（3）设该高度有人造卫星速度为v，其向心力由万有引力来提供，有⑦（3分）由⑤⑦式得（1分）【考点】万有引力定律及其应用、牛顿运动定律3. 2013年12月11日，“嫦娥三号”从距月面高度为100km的环月圆轨道Ⅰ上的P点实施变轨，进入近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，由近月点Q成功落月，如图所示。

关于“嫦娥三号”，下列说法正确的是( )A．沿轨道Ⅰ运动至P时，需制动减速才能进入轨道ⅡB．沿轨道Ⅱ运行的周期大于沿轨道Ⅰ运行的周期C．沿轨道Ⅱ运行时，在P点的加速度大于在Q点的加速度D．在轨道Ⅱ上由P点运行到Q点的过程中，万有引力对其做负功【答案】A【解析】由图知，嫦娥三号在轨道Ⅰ上P点做圆周运动，在轨道Ⅱ上P点开始做近心运动，故在轨道Ⅱ上P点速度小于轨道Ⅰ上P点的速度，所以A正确；根据开普勒的周期定律知沿轨道Ⅱ运动的周期小于沿轨道Ⅰ运行的周期，故B错误；P点是远月点，Q点是近月点，根据万有引力，知在P点的加速度小于在Q点的加速度，所以C错误；从P到Q万有引力做正功，所以D错误。

天体运动高考必考题.pdf

会时它们具有相同的向心加速度 D．“天宫一号”和“神八”交会时它们具有相同的向心力 5、1970 年 4 月 24 日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元．如图 5 所示，“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点 M 和远地点 N 的高度分别为 439 km 和 2 384 km，则( )
(3)圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同．
A．卫星运行时的向心加速度为4πT22R
B．物体在月球表面自由下落的加速度为4πT22R
C．卫星运行时的线速度为2πTR
D．月球的第一宇宙速度为2π
R(R＋h)3 TR
16、我国于 2013 年发射“神舟十号”载人飞船与“天宫一号”目标飞行器对接．如图 4 所
示，开始对接前，“天宫一号”在高轨道，“神舟十号”飞船在低轨道各自绕地球做匀速圆
D．“天宫一号”的线速度大于 7.9 km/s
学海无涯
图7
17、假设将来人类登上了火星，考察完毕后，乘坐一艘宇宙飞船从火星返回地球时，经历了
如图 7 所示的变轨过程，则有关这艘飞船的下列说法正确的是( )
A．飞船在轨道Ⅰ上运动时的机械能大于飞船在轨道Ⅱ上运动时的机械能
B．飞船在轨道Ⅱ上运动时，经过 P 点时的速度大于经过 Q 点时的速度
学海无涯
位于轨道上的 A、B 两位置，如图 3 所示．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为 g，地球半径为 R，不计卫星间的相互作用力．以下判断正确的是
()
图3 A．两颗卫星的向心加速度大小相等，均为rR2g2 B．两颗卫星所受的向心力大小一定相等
C．卫星 1 由位置 A 运动到位置 B 所需的时间可能为73πRr

高三物理(天体运动练习题).

二、计算题1、科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星，经过观测该小行星每隔t 时间与地球相遇一次，已知地球绕太阳公转半径是R ，周期是T ，设地球和小行星都是圆轨道，求小行星与地球的最近距离。

2、随着我国“神舟五号”宇宙飞船的发射和回收成功。

标志着我国的航天技术已达到世界先进水平。

如图所示，质量为m 的飞船绕地球在圆轨道Ⅰ上运行时，半径为r 1，要进入半径为r 2的更高的圆轨道Ⅱ，必须先加速进入一个椭圆轨道Ⅲ，然后再进入圆轨道Ⅱ。

已知飞船在圆轨道Ⅱ上运动速度大小为υ，在A 点通过发动机向后以速度大小为u （对地）喷出一定质量气体，使飞船速度增加到v ′进入椭圆轨道Ⅲ。

（已知量为：m 、r 1、r 2、υ、v ′u ）求：⑴飞船在轨道I 上的速度和加速度大小。

⑵发动机喷出气体的质量△m 。

3、2003年10月15日9时整，我国“神舟”五号载人飞船发射成功，飞船绕地球14圈后，于10月16日6时23分安全返回。

若把“神舟”五号载人飞船的绕地运行看作是在同一轨道上的匀速圆周运动，已知地球半径为R ，地球表面重力加速度为g 。

（1）试估算“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期T 为多少秒？（保留二位有效数字）（2）设“神舟”五号载人飞船绕地球运行的周期为T 、地球表面的重力加速度为g 、地球半径为R ，用T 、g 、R 能求出哪些与“神舟”五号载人飞船有关的物理量？分别写出计算这些物理量的表达式（不必代入数据计算）。

4、1997年8月26日在日本举行的国际学术大会上，德国Max Plank 学会的一个研究组宣布了他们的研究结果：银河系的中心可能存在一个大“黑洞”，“黑洞”是某些天体的最后演变结果。

（1）根据长期观测发现，距离某“黑洞”6.0×1012m 的另一个星体（设其质量为m 2）以2×106m/s 的速度绕“黑洞”旋转，求该“黑洞”的质量m 1。

（结果要求两位有效数字）（2）根据天体物理学知识，物体从某天体上的逃逸速度公式为R Gm v 12，其中引力常量G=6.67×10－11N ·m 2·kg －2，M 为天体质量，R 为天体半径，且已知逃逸的速度大于真空中光速的天体叫“黑洞”。

必刷04 天体运动的“三类”典型问题-2021届高考物理二轮复习专项必刷(解析版)

必刷04天体运动的“三类”典型问题必刷点1卫星环绕问题典例 1.如图所示,在火星与木星轨道之间有一小行星带.假设该带中的小行星只受到太阳的引力,并绕太阳做匀速圆周运动.下列说法正确的是()A.太阳对各小行星的引力相同B.各小行星绕太阳运动的周期均小于一年C.小行星带内侧小行星的向心加速度值大于外侧小行星的向心加速度值D.小行星带内各小行星圆周运动的线速度值大于地球公转的线速度值【答案】C【解析】设太阳质量为M,小行星质量为m,根据万有引力定律F=G Mmr2可知,由于各小行星的质量和到太阳的距离不同,万有引力不同,A错误;由万有引力提供向心力可知,G Mmr2=m4π2T2r,则各小行星做匀速圆周运动周期T=2π√r3GM,由于各小行星的轨道半径r大于地球的轨道半径,所以,各小行星绕太阳运动的周期均大于地球的周期1年,B错误;向心加速度a=Fm =G Mr2,内侧小行星到太阳的距离小,向心加速度大,C正确;由G Mmr2=m v2r得小行星的线速度v=√GMr,小行星做圆周运动的轨道半径大于地球的公转轨道半径,线速度小于地球绕太阳公转的线速度,D错误.变式1.观察“嫦娥三号”在环月轨道上的运动,发现每经过时间t通过的弧长为l,该弧长对应的圆心角为θ(弧度),如图所示.已知引力常量为G,“嫦娥三号”的环月轨道可近似看成是圆轨道,由此可推导月球的质量为()A.2π√l3Gθt2B.l3Gθt2C.l3θGt2D.lGθt2【答案】B【解析】“嫦娥三号”在环月轨道上运动的线速度为:v=lt ,角速度为ω=θt;根据线速度和角速度的关系式:v=ωr,可得其轨道半径r=vω=lθ;“嫦娥三号”做匀速圆周运动,万有引力提供向心力,GMmr2=mωv,解得M=l3Gθt2,故选B.必刷点2星体表面问题典例2假设地球可视为质量均匀分布的球体.已知地球表面重力加速度在两极的大小为g0,在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常量为G.地球的密度为()A.3πGT2·g0-gg0B.3πGT2·g0g0-gC.3πGT2D.3πGT2g0g【答案】B【解析】设地球的质量为M,半径为R,地球上某物体的质量为m.由题意得,在两极处,G MmR2=mg0;在赤道处,G MmR2=mg+m4π2T2R;地球的密度ρ=M43πR3.联立以上各式得,ρ=3πGT2·g0g0-g,B正确.变式2..据报道,最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍.已知一个在地球表面质量为50 kg的人在这个行星表面的重量约为800 N,地球表面处的重力加速度为10 m/s2.求:(1)该行星的半径与地球的半径之比约为多少?(2)若在该行星上距行星表面2 m 高处,以10 m/s 的水平初速度抛出一只小球(不计任何阻力),则小球的水平射程是多大?【答案】 (1)2 (2)5 m【解析】 (1)在该行星表面处,G 人=mg 行,得g 行=16 m/s 2.在忽略自转的情况下,由万有引力等于物体所受的重力得GMm R 2=mg ,有R 2=GM g,故R 行2R 地2=M 行g 地M 地g 行=4,所以R 行R 地=2.(2) 由平抛运动的规律,有竖直方向h=12g 行t 2,水平方向x=vt ,故x=v √2ℎg 行,代入数据解得:x=5 m .必刷点3 卫星变轨问题典例3. 我国于2016年9月15日发射了“天宫二号”空间实验室,之后在10月17日,又发射了“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接.假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空间实验室的对接,下列措施可行的是( )A .使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接B .使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接C .飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接D .飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接【答案】C【解析】为了实现飞船与空间实验室的对接,必须使飞船在较低的轨道上加速做离心运动,上升到空间实验室运动的轨道后逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接,选项C正确.变式3.(多选)如图所示,某人造地球卫星发射过程经过地球近地轨道Ⅰ、椭圆轨道Ⅰ,最终到达预定圆周轨道Ⅰ,椭圆轨道Ⅰ与近地轨道Ⅰ和圆周轨道Ⅰ分别相切于P点和Q点.已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,卫星从P点到Q点运行时间t PQ=8π√Rg,则下列说法正确的是()A.卫星从P点到Q点做减速运动B.圆周轨道Ⅰ的半径为8RC.圆周轨道Ⅰ的半径为7RD.卫星在圆周轨道Ⅰ的周期为14π√Rg【答案】AC【解析】卫星从P点运动到Q点的过程中,受到地球的引力方向与速度方向的夹角大于90°,因此卫星做减速运动,A项正确;设卫星近地飞行的周期为T,则mg=m(2πT )2R,设圆周轨道Ⅰ的半径为r,卫星在圆周轨道Ⅰ的周期为T',根据开普勒第三定律,(R+r2)3(2t PQ)2=R3T2=r3T'2,求得r=7R,T'=14π√7Rg,B、D项错误,C项正确.练考点过基础过素养题组一卫星环绕问题1某行星的质量约为地球质量的12,半径为地球半径的18,那么在此行星上的“第一宇宙速度”与地球上的第一宇宙速度之比为 ( )A .2Ⅰ1B .1Ⅰ2C .1Ⅰ4D .4Ⅰ1【答案】 A【解析】设地球质量为M ,地球半径为R ,由GMm R 2=m v 2R,可知地球上的第一宇宙速度v地=√GM R,同理,得行星上的第一宇宙速度v 行=√G ·12M18R =2√GM R,所以v 行Ⅰv 地=2Ⅰ1,则A 正确,B 、C 、D 错误.2.火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星,对人类来说充满着神奇,为了更进一步探究火星,发射一颗火星的同步卫星.已知火星的质量为地球质量的p 倍,火星自转周期与地球自转周期相同均为T ,地球表面的重力加速度为g ,地球的半径为R ,则火星的同步卫星距球心的距离为( )A .r=√gR 2T 24π2p 3 B .r=√gRT 2p4π23 C .r=√pgR 2T 24π23 D .r=√gRT 24π2p 3【答案】C【解析】由黄金代换式有GM 地=gR 2,又知M 火=pM 地,则GM 火=pgR 2,对火星的同步卫星有GM 火m r 2=m (2πT )2r ,解得r=√pgR 2T 24π23,C 项正确.3.2019年10月11日,我国首颗火星探测器——“火星一号”第一次公开亮相,将在未来实现火星的环绕、着陆和巡视.已知火星绕太阳公转的轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍,火星质量约为地球质量的十分之一,关于火星、地球绕太阳的运动,下列说法正确的是( )A .火星的周期小于地球的周期B .火星的线速度大于地球的线速度C .火星的加速度大于地球的加速度D .太阳对火星的万有引力小于对地球的万有引力【答案】D【解析】设太阳质量为M ,行星质量为m ,根据万有引力提供向心力有GMm r 2=m 4π2r T 2,得T=√4π2r 3GM,由于火星的公转半径比地球的公转半径大,所以火星的公转周期比地球的公转周期大,故A 错误;根据万有引力提供向心力有GMm r 2=mv 2r,解得:v=√GMr,由于火星的公转半径比地球的公转半径大,火星的公转速度比地球的公转速度小,故B 错误;根据万有引力提供向心力有GMm r =ma ,解得:a=GM r ,由于火星的公转半径比地球的公转半径大,火星的加速度比地球的加速度小,故C 错误;根据万有引力定律得:F 日火F 日地=GMm火r 日火2GMm地r日地2=110m 地m 地×r 日地2(1.5r 日地)2=245,故太阳对火星的万有引力小于对地球的万有引力,故D 正确.4. (2015·全国卷Ⅰ)由于卫星的发射场不在赤道上,同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道.当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时,发动机点火,给卫星一附加速度,使卫星沿同步轨道运行.已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103 m/s ,某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103 m/s ,此时卫星的高度与同步轨道的高度相同,转移轨道和同步轨道的夹角为30°,如图所示,发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为( )A.西偏北方向,1.9×103 m/sB.东偏南方向,1.9×103 m/sC.西偏北方向,2.7×103 m/sD.东偏南方向,2.7×103 m/s【答案】B【解析】合速度为同步卫星的线速度,为:v=3.1×103 m/s;一个分速度为在转移轨道上的速度,为:v1=1.55×103 m/s;合速度与该分速度的夹角为30°,根据平行四边形定则,另一个分速度v2如图所示:该分速度的方向为东偏南方向,根据余弦定理,大小为:v2=√v2+v12-2vv1cos30°代入数据,解得v2=1.9×103 m/s.5.2019年4月10日21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.该黑洞半径为R,质量M和半径R的关系满足:MR =c22G(其中c为光速,G为引力常量).若天文学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()A.该黑洞质量为v2r2G B.该黑洞质量为v2rGC.该黑洞的半径为c22v2r D.该黑洞的半径为v2r2c2【答案】B【解析】令黑洞的质量为M,环绕天体质量为m,根据万有引力提供环绕天体圆周运动的向心力有:GMmr2=m v2r,可得黑洞的质量M=v2rG,故A错误,B正确;据黑洞质量M和半径R的关系满足:MR =c22G,可得黑洞的半径R=2GMc2=2v2rc2,故C、D错误.6.科学家发现太阳系外某一恒星有一行星,并测得它围绕该恒星运行一周所用的时间为1 200年,它与该恒星的距离为地球到太阳距离的100倍.假定该行星绕恒星运行的轨道和地球绕太阳运行的轨道都是圆周,仅利用以上两个数据可以求出的量是(引力常量G已知)()A.恒星与太阳质量之比B.恒星与太阳密度之比C.行星与地球质量之比D.行星与地球表面的重力加速度之比【答案】A【解析】根据万有引力提供向心力可得:G Mmr2=m(2πT)2r,解得:M=4π2r3GT2,由题意可知,行星与恒星的距离为地球到太阳距离的100倍(即知道轨道半径之比),行星围绕该恒星的周期为1 200年,地球绕太阳的周期为1年(即知道周期之比),而G是常数,所以利用上式可求出恒星与太阳的质量之比,故A正确;由A分析可求出恒星与太阳的质量之比,但由于不知恒星与太阳的半径之比,所以不能求出恒星与太阳的密度之比,故B 错误;根据万有引力提供向心力可得:G Mmr 2=m (2πT )2r ,解得的M 是中心天体的质量,所以不能求出行星与地球的质量之比,故C 错误;根据公式m 0g=Gm 0m R 2可知,g=GmR2,由于不知行星与地球的半径之比和质量之比,所以不能求出行星与地球表面的重力加速度之比,故D 错误.7.(多选)地球和火星围绕太阳的公转均可以看做匀速圆周运动.地球的轨道半径为r 1,周期为T 1,运行速度为v 1,角速度为ω1,加速度为a 1,火星的轨道半径为r 2,周期为T 2=kT 1,运行速度为v 2,角速度为ω2,加速度为a 2.下列关系正确的有 ( )A .ω1ω2=k B .r1r 2=23C .v 1v 2=√k3 D .a1a 2=√k【答案】AB【解析】根据G Mmr 2=mr 4π2T 2得:T=√4π2r 3GM ,则T 2T 1=√r 23r 13=k ,解得:r 1r 2=23,因为ω=2πT ,则有:ω1ω2=T2T 1=k ,故A 、B 正确.根据GMmr 2=m v 2r 得:v=√GMr ,则有:v 1v 2=√r2r 1=√k 3,故C 错误.根据G Mm r 2=ma ,得:a=GMr2,则有:a 1a 2=r 22r 12=√k 43,故D 错误.8.因“光纤之父”高锟的杰出贡献,早在1996年中国科学院紫金山天文台就将一颗于1981年12月3日发现的国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”.假设高锟星为均匀的球体,其质量为地球质量为k 倍,半径为地球半径的q 倍,则“高锟星”表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的( )A .1k倍 B .k q倍C .kq2倍D .1q倍【答案】C【解析】根据地球表面物体重力等于万有引力求得地球表面重力加速度的表达式,再根据“高锟星”表面物体重力等于万有引力求得“高锟星”表面重力加速度,进而得到比值.解析设地球质量为M ,半径为R ,地球表面重力加速度为g ,那么,由地球表面物体重力等于万有引力可得:GMm R 2=mg ,所以,g=GMR 2;由题意可知“高锟星”质量为kM ,半径为qR ,设“高锟星”表面重力加速度为g',那么,由“高锟星”表面物体重力等于万有引力可得:kGMm (qR)2=mg',所以,g'=kGMq 2R 2=kq 2g ,故C 正确,A 、B 、D 错误.9.(多选)如图所示,两质量相等的卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动,用R 、T 、E k 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积.下列关系式正确的有( )A .T A >TB B .E k A >E k BC .S A =S BD .R A 3T A2=R B 3T B2【答案】AD【解析】卫星做匀速圆周运动时有GMm R 2=m v 2R =mRω2=mR4π2T 2,则T=2π√R 3GM ∝√R 3,故T A >T B ,T A 2T B2=R A 3R B 3,A 、D 皆正确;E k =12mv 2=GMm 2R∝1R,故E k A <E k B ,B 错误;S=12ωR 2=12√GMR ∝√R ,故C 错误.题组二星体表面问题10.(多选)关于自由落体运动的加速度g ,下列说法正确的是 ( )A .同一地点轻重不同的物体的g 值一样大B .北京地面的g 值比上海地面的g 值略大C .g 值在赤道处大于在南北两极处D .g 值在地面任何地方都一样【答案】B【解析】不管物体轻重如何,在同一地点,g 值相等,故A 正确;随着纬度的升高,重力加速度增大,则北京地面的g 值比上海地面的g 值略大,赤道处的重力加速度小于两极处重力加速度,故B 正确,C 、D 错误.11. 宇航员在月球上做自由落体实验,将某物体由距月球表面高h 处释放,经时间t 落到月球表面(设月球半径为R ).据上述信息推断,飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动所必须具有的速率为( )A .2√RℎtB .√2RℎtC .√RℎtD .√Rℎ2t【答案】B【解析】设在月球表面处的重力加速度为g 则h=12gt 2,所以g=2ℎt2飞船在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动时有mg=m v 2R 所以v=√gR =√2ℎRt 2=√2Rℎt,选项B 正确.12.宇航员王亚平在“天宫一号”飞船内太空授课时,指令长聂海胜悬浮在太空舱内“太空打坐”的情景如图.若聂海胜的质量为m ,飞船距离地球表面的高度为h ,地球质量为M ,半径为R ,引力常量为G ,地球表面的重力加速度为g ,则聂海胜在太空舱内受到的重力大小为( )A .0B .mgC .GMm ℎ2D .GMm(R+ℎ)2【答案】A【解析】飞船在距地面高度为h处,由万有引力等于重力得:G'=mg'=GMm(R+ℎ)2,故D正确,A、B、C错误.13.(2019·全国卷Ⅰ)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火.已知它们的轨道半径R金<R地<R火,由此可以判定() A.a金>a地>a火B.a火>a地>a金C.v地>v火>v金D.v火>v地>v金【答案】A【解析】行星绕太阳运动时,万有引力提供向心力,设太阳的质量为M,行星的质量为m,行星的轨道半径为r,根据牛顿第二定律有:G Mmr2=ma=m v2r,可得向心加速度为a=G Mr2,线速度为v=√GMr,由题意有R金<R地<R火,所以有a金>a地>a火,v金>v地>v火,故A正确,B、C、D 错误.题组三卫星变轨问题14.“天宫一号”被长征二号火箭发射后,准确进入预定轨道,如图所示,“天宫一号”在轨道1上运行4周后,在Q点开启发动机短时间加速,关闭发动机后,“天宫一号”沿椭圆轨道2运行到达P点,开启发动机再次加速,进入轨道3绕地球做圆周运动,“天宫一号”在图示轨道1、2、3上正常运行时,下列说法正确的是()A.“天宫一号”在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B .“天宫一号”在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C .“天宫一号”在轨道1上经过Q 点的加速度大于它在轨道2上经过Q 点的加速度D .“天宫一号”在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3上经过P 点的加速度【答案】D【解析】根据v=√GM r,可知v 3<v 1,选项A 错误;据ω=√GM r3可知ω3<ω1,选项B 错误;加速度与万有引力大小有关,r 相同,则a 相同,与轨道无关,选项C 错误,选项D 正确.15.(多选)中国首个空间实验室“天宫一号”在酒泉卫星发射中心发射升空,由长征运载火箭将飞船送入近地点为A 、远地点为B 的椭圆轨道上,B 点距离地面高度为h ,地球的中心位于椭圆的一个焦点上.“天宫一号”飞行几周后进行变轨,进入预定圆轨道,如图所示.已知“天宫一号”在预定圆轨道上飞行n 圈所用时间为t ,引力常量为G ,地球半径为R.则下列说法正确的是( )A .“天宫一号”在椭圆轨道的B 点的加速度大于在预定圆轨道的B 点的加速度 B .“天宫一号”从A 点开始沿椭圆轨道向B 点运行的过程中,机械能守恒C .“天宫一号”从A 点开始沿椭圆轨道向B 点运行的过程中,动能先减小后增大D .由题中给出的信息可以计算出地球的质量M=(R+ℎ)34π2n 2Gt【答案】 BD【解析】在B 点,由GMm r 2=ma 知,无论在哪个轨道上的B 点,其加速度相同,A 项错;“天宫一号”在椭圆轨道上运行时,其机械能守恒,B 项对;“天宫一号”从A 点开始沿椭圆轨道向B运行中,动能一直减小,C 项错;对“天宫一号”在预定圆轨道上运行,有G Mm(R+ℎ)2=m (R+h )4π2T 2,而T=tn ,故M=(R+ℎ)34π2n 2Gt 2,D 项对.16.2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆.在探测器“奔向”月球的过程中,用h 表示探测器与地球表面的距离,F 表示它所受的地球引力,能够描述F 随h 变化关系的图象是( )【答案】 D【解析】设地球的质量为M ,半径为R.探测器的质量为m.根据万有引力定律得:F=GMm (R+ℎ)2,可知,F 与h 是非线性关系,F -h 图象是曲线,且随着h 的增大,F 减小,故A 、B 、C 错误,D 正确.17.小型登月器连接在空间站上,一起绕月球做圆周运动,其轨道半径为月球半径的3倍.某时刻,空间站与登月器减速分离,登月器沿如图所示的椭圆轨道登月,在月球表面逗留一段时间,完成科考工作后,启动后仍沿原椭圆轨道返回,当第1次回到分离点时恰与空间站对接.登月器启动时间可以忽略不计,整个过程中空间站保持原轨道绕月运行.已知月球表面的重力加速度为g ,月球半径为R ,不考虑月球自转的影响,则登月器可以在月球上停留的最短时间约为( )A .4.7π√RgB .3.6π√RgC .1.7π√RgD .1.4π√Rg【答案】 A【解析】空间站运行周期T=2π√(3R)3GM ,结合GM=gR 2可得T=6√3π√Rg .登月器沿椭圆轨道运动,椭圆轨道的半长轴为2R ,由开普勒第三定律可得(3R)3T 2=(2R)3T 12,解得T 1=2√69T ,则最短时间t=T -T 1≈4.7π√Rg ,A 正确.18.(多选)作为一种新型的多功能航天飞行器,航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身.假设一航天飞机在完成某次维修任务后,在A 点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅰ,如图所示,已知A 点距地面的高度为2R (R 为地球半径),B 点为轨道Ⅰ上的近地点,地球表面重力加速度为g ,地球质量为M.又知若物体在离星球无穷远处时其引力势能为零,则当物体与星球球心距离为r 时,其引力势能E p =-GMm r(式中m 为物体的质量,M 为星球的质量,G为引力常量),不计空气阻力.则下列说法中正确的有( )A .该航天飞机在轨道Ⅰ上经过A 点的速度小于经过B 点的速度B .该航天飞机在轨道Ⅰ上经过A 点时的向心加速度大于它在轨道Ⅰ上经过A 点时的向心加速度C .在轨道Ⅰ上从A 点运动到B 点的过程中,航天飞机的加速度一直变大D .可求出该航天飞机在轨道Ⅰ上运行时经过A 、B 两点的速度大小【答案】ACD【解析】在轨道Ⅰ上A点为远地点,B点为近地点,航天飞机经过A点的速度小于经过B点的速度,故A正确;在A点,航天飞机所受外力为万有引力,根据G Mmr2=ma,知航天飞机在轨道Ⅰ上经过A点和在轨道Ⅰ上经过A点时的加速度相等,故B错误;在轨道Ⅰ上运动时,由A点运动到B点的过程中,航天飞机距地心的距离一直减小,故航天飞机的加速度一直变大,故C正确;航天飞机在轨道Ⅰ上运行时机械能守恒,有-GMmr A +12m v A2=-GMmr B+12m v B2,由开普勒第二定律得r A v A=r B v B,结合GMmR2=mg,r A=3R,r B=R,可求得v A、v B,故D正确.。

高考真题之天体运动

C. 在近火点的机械能比远火点的小D. 在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动
【真题4】（2021天津卷）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火属上首次留下国人的印迹。天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星。经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（）
A.6×105m B.6×106m C.6×107m D.6×108m
【真题2】.（2021全国乙卷）科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出1994年到2002年间S2的位置如图所示。科学家认为S2的运动轨迹是半长轴约为（太阳到地球的距离为）的椭圆，银河系中心可能存在超大质量黑洞。这项研究工作获得了2020年诺贝尔物理学奖。若认为S2所受的作用力主要为该大质量黑洞的引力，设太阳的质量为M，可以推测出该黑洞质量约为（）
高考真题之天体运动
【真题1】（2021全国甲卷18题）.2021年2月，执行我国火星探测任务的“天问一号”探测器在成功实施三次近火制动后，进入运行周期约为1.8×105s的椭圆形停泊轨道，轨道与火星表面的最近距离约为2.8×105m。已知火星半径约为3.4×106m，火星表面处自由落体的加速度大小约为3.7m/s2，则“天问一号”的停泊轨道与火星表面的最远距离约为
D．在轨道Ⅰ向P飞近时，万有引力做正功，动能增大，故速度增大，故D正确。
故选D。
【真题5】AB
【解析】
【分析】
【详解】A．增加单位时间的燃气喷射量，即增加单位时间喷射气体的质量，根据
可知可以增大火箭的推力，故A正确；
B．当增大燃气相对于火箭的喷射速度时，根据