2022年高考试题分类汇编专题万有引力和天体运动.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2022 年高考试题解析物理分类汇编专题 运动6 万有引力和天体1. （全国）我国“ 嫦娥一号” 探月卫星发射后,先在“24 小时轨道” 上绕地球运行 即绕地球一圈需要 24 小时 ；然后,经过两次变轨依次到达“ 48 小时轨道”和“ 72 小时轨道” ；最终奔向月球； 假如按圆形轨道运算,并忽视卫星质量的变化,就在每次变轨完成后与变轨前相比A卫星动能增大,引力势能减小C卫星动能减小,引力势能减小B卫星动能增大,引力势能增大D卫星动能减小,引力势能增大【答案】 D 【 解 析 】 卫 星 在 不 同 的 轨 道 做 匀 速

2、圆 周 运 动 所 需 要 向 心 力 由 万 有 引 力 提 供 ,2 2Mm 4 Mm v GMG 2 m 2 r,有 r 大,就 T 大,而 G 2 m , 得 v,三者中,r T R R R“ 24 小时轨道” 轨道半径最小,v 最大,动能最大,“72 小时轨道” 轨道半径最大,v 最小,动能最小,在逐次变轨中,卫星动能减小,在逐步远离地球过程中卫星克服地球引力做功,引力势能增大,故 D正确；2（福建） “ 嫦娥二号” 是我国月球探测其次期工程的先导星；如测得“ 嫦娥二号” 在月球（可视为密度匀称的球体）表面邻近圆形轨道运行的周期T,已知引力常数G,半径为R的球体体积公式V=4 3 R

3、 3,就可估算月球的A. 密度 B.质量 C.半径 D.自转周期答案： A 名师归纳总结 解析： 此题考查万有引力定律、牛顿其次定律、密度和卫星运行等学问点；“ 嫦娥二第 1 页,共 7 页号” 在月球 （可视为密度匀称的球体）表面邻近圆形轨道运行,其轨道半径可视为等于月球半径,由GMm=mR22,月球质量2 3M= 4 R2GT；由 于月球半径R未知,不R2T能估算月球质量,选项 BCD错误； 也不能由题中信息得到月球半径和自转周期；由密- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料2欢迎下载度公式, =M/V得月球密度 =3,选项 A 正确；GT3（

4、北京） 由于通讯和广播等方面的需要,很多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的A质量可以不同 B轨道半径可以不同C轨道平面可以不同 D 速率可以不同答案： A 解析： 地球同步轨道卫星轨道必需在赤道平面内,离地球高度相同的同一轨道上,角速度、线速度、周期肯定,与卫星的质量无关；A正确, B、 C、D错误；4. （广东 ）已知地球质量为M,半径为R,自转周期为T,地球同步卫星质量为m,引力常量为 G,有关同步卫星,以下表述正确选项：A、卫星距地面的高度为3GMT242B、卫星的运行速度小于第一宇宙速度C、卫星运行时受到的向心力大小为GMm2 R D、卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度答

5、案： BD 2解析： 卫星距地面的高度为 3 GMT2 R ,A 错误； 第一宇宙速度是最小的发射卫星的4速度,卫星最大的围绕速度,B正确；同步卫星距地面有肯定的高度 h,受到的向心力大小为 G Mm2, C 错误；卫星运行的向心加速度为 GM2,地球表面的重力加 R h R h 速度为 GM2,D正确；R5（山东）甲、乙为两颗地球卫星,其中甲为地球同步卫星,乙的运行高度低于甲的运行高度,两卫星轨道均可视为圆轨道；以下判定正确选项A. 甲的周期大于乙的 周期B. 乙的速度大于第一宇宙速度C.甲的加速度小于乙的加速度D.甲在运行时能经过北极的正上方答案： AC 解析：由于卫星运行高度越大,周期越

6、大,速度越小,所以甲的周期大于乙的周期,乙名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载的速度小于第一宇宙速度,选项A 正确 B错误；卫星越高,加速度越小,甲的加速度小于乙的加速度, 选项 C正确； 同步卫星只能运行在赤道上方特定轨道上,甲在运行时不能经过北 极的正上方,选项 D错误；6（江苏）一行星绕恒星作圆周运动；由天文观测可得,其运动周期为 T,速度为 v,引力 常量为 G,就A恒星的质量为3 v TvTB行星的质量为42v32 v2GGT2C行星运动的轨道半径为D行星运动的加速度为2T【答案】 ACD

7、 【解析】此题考查天体运动；万有引力供应行星绕恒星做圆周运动的向心力,GMmmr42ma,又有v2r即rvT,以上两式联立知A项、项、r2T2T2项正确；7（天津）质量为 m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动；已知月球质量为M,月球半径为R,月球表面重力加速度为g,引力常量为G,不考虑月球自转的影响,就航天器的A线速度vTGMB角速度gRGMRC运行周期2R gD向心加速度aR2【解析】万有引力供应卫星做圆周运动的向心力,代入相关公式即可【答案】 AC 名师归纳总结 8（四川）据报道,天文学家近日发觉了一颗距地球40 光年的“ 超级地球” , 名为“55Cancri

8、 第 3 页,共 7 页e” 该行星绕母星（中心天体）运行的周期约为地球绕太阳运行周期的1,母星的体480积约为太阳的60 倍；假设母星与太阳密度相同,“55 Cancri e ” 与地球做匀速圆周运动,就“55 Cancri e ” 与地球的A. 轨道半径之比约为360 B. 轨道半径之比约为3602480480C.向心加速度之比约为3 604802 D. 向心加速度之比约为3 60480- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载答 案： B 解析：母星与太阳密度相等,而体积约为 60 倍,说明母星的质量是太阳 质量的 60 倍；由万有引

9、力供应向心力可知 G Mm r 2 m 2 T 2 r,所以 M r 1 3 母 M r 2 3太 = T T 地 2 , 代入数据得到 B 正确,由加速度 a GM 2 知道,加速度之比为 3 60 480 ,所以 CD均错误；4 r9. （重庆） 某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆；每过 N年,该行星会运行到日地连线的延长线上,如题 21 图所示；该行星与地球的公转半径比为2 2A N 1 3 B. N 3N N 13 3C N 1 2 D. N 2N N 1【答案】 B. 【解析】地球周期 1T 1 年,经过 N 年,地球比行星多转一圈,即多转 2,角速度之 差为 2 2 ,所以 2

10、 2 N 2,即 T 2 N,围绕周期公式为T 1 T 2 T 1 T 2 N 13 3 2 2T 2 r,所以 T 2 r 23,化简得 r 2 T 2 3 N 3GM T 1 r 1 r 1 T 1 N 110（浙江）为了探测 X星球,载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心,半径为 r1的圆轨道上运动, 周期为 T1,总质量为 m1；随后登陆舱脱离飞船,变轨到离星球更近的半径名师归纳总结 为 r2的圆轨道上运动,此时登陆舱的质量为m2 就（）第 4 页,共 7 页A. X 星球的质量为M42r 1GT 12- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资

11、料42r 1欢迎下载B. X 星球表面的重力加速度为g XT 12C. 登陆舱在1r 与2r 轨道上运动是的速度大小之比为v 1m 1r 2学在地面上用卫星电v 2m 2r 1D. 登陆舱在半径为2r 轨道上做圆周运动的周期为T 2T 1r23r3 111（新课标）卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送；假如你与同话通话,就从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8 105km）（ ）A.0.1s B.0.25s C.0.5s D.1s 解析：由开普勒第三定律3 R 月2 T 月3 R 卫,t2R 卫cR 地,（ R地6.4 1035km

12、,c32 T 卫108m/s）运算可知, B 正确答案： B12（上海） B人造地球卫星在运行过程中由于受到微小的阻力,轨道半径将缓慢减小；在此运动过程中,卫星所受万有引力大小将 填“ 减小” 或“ 增大” ；其动能将 填“ 减小” 或“ 增大” ；【答案】增大,增大名师归纳总结 【解析】依据万有引力公式FGMm,当轨道半径r 减小的过程中,万有引力增大,第 5 页,共 7 页r2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 依据围绕速度公式v学习好资料欢迎下载GM r,当轨道半径 r 减小的过程中, 围绕速度增大, 卫星动能增大13. （海南） 2022 年 4

13、 月 10 日,我国胜利发射第8 颗北斗导航卫星,建成以后北斗导航卫星系统将包含多颗地球同步卫星,这有助于削减我国对 GPS导航系统的依靠,GPS由运行周期为 12 小时的卫星群组成,设北斗星的同步卫星和 GPS导航卫星的轨道半径分别为 R 1和 R ,向心加速度分别为 1a 和 a ,就 R 1 : R =_；a 1 : a =_（可用根式表示）2 4答案：3 4：（或 23：）1：3 16（或 1： ）3解析：由万有引力供应向心力 G Mm2 m 42 2R,解得：R 3 GMT2 2R T 4北斗星的 同步卫星和 GPS导航卫星的周期比 T1：T2=2：1,所以 R 1 3 T 1 2

14、32 2 3 4R 2 3 T 2 2 31 2 12又 G MmR 2 ma,得 a GR M2,所以a a 12 RR 1 22 3 14 2 3 11614. （安徽）（ 14 分）名师归纳总结 （1）开普勒行星运动第三定律指出：行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a 的三次方第 6 页,共 7 页与它的公转周期T 的二次方成正比,即a3k,k 是一个对全部行星都相同的常量；将行T2星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k 的表达式； 已知引力常量为G,太阳的质量为M太；（2）开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统（如地月系统）都成立； 经测定月地距离为3.84 108m,月球绕地球运动的周期为2.36 106S,试运算地球的质 M地；（G=6.67 10-11Nm 2/kg2,结果保留一位有效数字）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 学习好资料欢迎下载第 7 页,共 7 页- - - - - - -