2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第四章专题强化课(04)　天体运动中的“五类热点”问题.docx

《2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第四章专题强化课(04)　天体运动中的“五类热点”问题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第四章专题强化课(04)　天体运动中的“五类热点”问题.docx（26页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、命题点一对宇宙速度的理解及应用(自主学习)核心整合1三种宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)v 17.9 km/s，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度第二宇宙速度(脱离速度)v 211.2 km/s，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度(逃逸速度)v 316.7 km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度2.第一宇宙速度的推导方法一：由G m，得v17.9103 m/s.方法二：由mgm，得v17.9103 m/s.第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，也是地球人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，Tmin284.8 min.3宇宙速度与运动轨迹的关系(1)

2、v发7.9 km/s时，卫星绕地球做匀速圆周运动(2)7.9 km/sv发11.2 km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆(3)11.2 km/sv发16.7 km/s，卫星绕太阳做椭圆运动(4)v发16.7 km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间题组突破1(第一宇宙速度的理解)(2020北京卷)我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是()A火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D火星表面的重力加速度

3、大于地球表面的重力加速度解析：A火星探测器需要脱离地球的束缚，故其发射速度应大于地球的第二宇宙速度，A正确，B错误；由m得，v火 v地，故火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，C错误；由mg得，g火GG0.4g地，故火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，D错误2(非地球上第一宇宙速度的计算)某星球直径为d，宇航员在该星球表面以初速度v0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为()AB2v0C D解析：D由题意可知，星球表面的重力加速度为g，根据万有引力定律可知Gm，解得v ，根据星球表面物体所受重力等于万有引力有Gmg，解得v，故

4、D正确3(第二宇宙速度的计算)使物体脱离星球的引力束缚，不再绕星球运行，从星球表面发射所需的最小速度称为第二宇宙速度，星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1.已知某星球的半径为地球半径R的4倍，质量为地球质量M的2倍，地球表面重力加速度为g.不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A BC D解析：C地球的第一宇宙速度v1，星球表面的重力加速度gg，星球的第一宇宙速度v1 ，该星球的第二宇宙速度v2v1，故选项C正确v17.9 km/s是地球的第一宇宙速度，其他星球的第一宇宙速度要根据以下两种方法计算：(1)Gm.(2)mgm，其中M、R为星球的质量和半径，g为星球表

5、面的重力加速度命题点二卫星运行参量的分析与比较(自主学习)核心整合1人造卫星的加速度、线速度、角速度和周期与轨道半径的关系G2三卫星一物体的比较同步卫星周期、轨道平面、高度、线速度、角速度、绕行方向均是固定不变的，常用于无线电通信，故又称通信卫星极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖近地卫星在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9 km/s赤道上的物体随地球自转而做匀速圆周运动，由万有引力和地面支持力的合力充当向心力(或者说由万有引力的分力充当向心力)，它的运动规律不同于卫星，但它的周期、角速

6、度与同步卫星相等3.三个常识(1)地球的公转周期为1年，其自转周期为1天(24小时)，地球半径约为6.4103 km，地球表面重力加速度g约为9.8 m/s2.(2)月球的公转周期约27.3天，在一般估算中常取27天(3)人造地球卫星的运行半径最小为r6.4103 km，运行周期最小为T84.8 min，运行速度最大为v7.9 km/s.4两个向心加速度的比较卫星绕地球运行的向心加速度物体随地球自转的向心加速度产生原因由万有引力产生由万有引力的一个分力(另一分力为重力)产生方向指向地心垂直且指向地轴大小a(地面附近a近似等于g)ar2，r为地面上某点到地轴的距离，为地球自转的角速度特点随卫星到

7、地心的距离的增大而减小从赤道到两极逐渐减小题组突破1(2021河北卷)“祝融号”火星车登陆火星之前，“天问一号”探测器沿椭圆形的停泊轨道绕火星飞行，其周期为2个火星日，假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行，其周期也为2个火星日，已知一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则该飞船的轨道半径与地球同步卫星的轨道半径的比值约为()ABC D解析：D绕中心天体做圆周运动，根据万有引力提供向心力，可得mR，则T ，R ，由于一个火星日的时长约为一个地球日，火星质量约为地球质量的0.1倍，则飞船的轨道半径R飞 R同，则，故选D2(2020全国卷)“嫦娥四号”探测器于2019年1月在月球背

8、面成功着陆，着陆前曾绕月球飞行，某段时间可认为绕月做匀速圆周运动，圆周半径为月球半径的K倍已知地球半径R是月球半径的P倍，地球质量是月球质量的Q倍，地球表面重力加速度大小为g.则“嫦娥四号”绕月球做圆周运动的速率为()A B C D 解析：D在地球表面有Gmg，“嫦娥四号”绕月球运动时有Gm，根据已知条件有RPR月，M地QM月联立以上各式解得v .3(2022安徽宣城市第二次模拟)有a、b、c、d四颗地球卫星，卫星a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有()Aa的向心加速度等于重力加速度gBb在

9、相同时间内转过的弧长最长Cc在4 h内转过的圆心角是Dd的运动周期有可能是20 h解析：B同步卫星的周期、角速度与地球自转周期、角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a2r知，c的向心加速度大于a的向心加速度由Gma，解得：a，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，则a的向心加速度小于重力加速度g，故A错误；由vr知c的线速度大于a的线速度，由Gm，解得：v ，卫星的半径r越大，速度v越小，所以b的速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B正确；c是地球同步卫星，周期是24 h，则c在4 h内转过的圆心角是4，故C错误；由开普勒第三定

10、律k可知：卫星的半径r越大，周期T越大，所以d的运动周期大于c的周期24 h，即不可能是20 h，故D错误利用万有引力定律解决卫星运动问题的思路(1)两组公式Gmm2rmrma，mg(g为天体表面处的重力加速度)(2)a、v、T均与卫星的质量无关，只由轨道半径和中心天体质量共同决定，所有参量的比较，最终归结到半径的比较命题点三卫星变轨和对接问题(师生互动)核心整合1卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图所示(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道上做圆周运动的向心力

11、，卫星做离心运动进入椭圆轨道.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道.2变轨过程各物理量分析(1)速度：设卫星在圆轨道和上运行时的速率分别为v1、v3，在轨道上过A点和B点时速率分别为vA、vB在A点加速，则vAv1，在B点加速，则v3vB，又因v1v3，故有vAv1v3vB(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道还是轨道上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，经过B点加速度也相同(3)周期：设卫星在、轨道上的运行周期分别为T1、T2、T3，轨道半径分别为r1、r2(半长轴)、r3，由开普勒第三定律k可知T1T2T3.(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能

12、守恒若卫星在、轨道的机械能分别为E1、E2、E3，则E1E2E3.(多选)如图是“嫦娥三号”飞行轨道示意图假设“嫦娥三号”运行经过P点第一次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道上运动，再次经过P点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号”在距离月面近地点为Q、高度为15 km，远地点为P、高度为100 km的椭圆轨道上运动，下列说法正确的是()A“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道上运动时速度大小可能变化B“嫦娥三号”在距离月面高度100 km的圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期C“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速

13、度D“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过Q点时的速率可能小于经过P点时的速率解析：BC“嫦娥三号”在距离月面高度为100 km的圆轨道上的运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项A错误；由于圆轨道的轨道半径大于椭圆轨道的半长轴，根据开普勒第三定律，“嫦娥三号”在距离月面高度100 km的圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期，选项B正确；由于在Q点“嫦娥三号”所受万有引力大，所以“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过Q点时的加速度一定大于经过P点时的加速度，选项C正确；根据开普勒第二定律可知“嫦娥三号”在椭圆轨道上运动经过Q点时的速率一定大于经过P点时的速率，选项D错误卫星变轨的实质两类变轨离心

14、运动近心运动变轨起因卫星速度突然增大卫星速度突然减小受力分析GmGm变轨结果变为椭圆轨道运动或再变轨在较大半径圆轨道上运动变为椭圆轨道运动或再变轨在较小半径圆轨道上运动题组突破1(卫星变轨)(2022北京市通州区期中)如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1上绕地球E运行，在A点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A在轨道1上，卫星在A点的速度等于在B点的速度B卫星在轨道2上的周期大于在轨道1上的周期C在轨道1和轨道2上，卫星在A点的速度大小相同D在轨道1和轨道2上，卫星在A点的加速度大小不同解析：B在轨道1上，卫星由A点运动到B点，万有引力做正功，动能变大，速度变大，故选项A错

15、误；由开普勒第三定律知卫星在轨道2上的周期较大，故选项B正确；卫星由轨道1变到轨道2，需要在A点加速，即在轨道1和轨道2上，卫星在A点的速度大小不相同，故选项C错误；由Gma得aG，可知在轨道1和轨道2上，卫星在A点的加速度大小相等，故选项D错误2(卫星对接)宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动若飞船想与前方的空间站对接，飞船为了追上空间站，可采取的方法是()A飞船加速直到追上空间站，完成对接B飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C飞船加速至一个较高轨道，再减速追上空间站，完成对接D无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接解析：B飞船在轨道上正常运行时，有Gm.当飞船直接加速时

16、，所需向心力m增大，则Gm，故飞船做离心运动，轨道半径增大，将导致不在同一轨道上，A错误；飞船若先减速，它的轨道半径将减小，但运行速度增大，故在低轨道上飞船可接近空间站，当飞船运动到合适的位置再加速，回到原轨道，即可追上空间站，B正确，D错误；若飞船先加速，它的轨道半径将增大，但运行速度减小，再减速故而追不上空间站，C错误3(飞船回收) 2017年9月，我国控制“天舟一号”飞船离轨，使它进入大气层烧毁，残骸坠入南太平洋一处号称“航天器坟场”的远离大陆的深海区在受控坠落前，“天舟一号”在距离地面380 km的圆轨道上飞行，则下列说法中正确的是()A在轨运行时，“天舟一号”的线速度大于第一宇宙速度

17、B在轨运行时，“天舟一号”的角速度小于同步卫星的角速度C受控坠落时，应通过“反推”实现制动离轨D“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行速度不断减小解析：C第一宇宙速度是环绕地球圆轨道运行的卫星的最大速度，则“天舟一号”在轨运行时的线速度小于第一宇宙速度，选项A错误；在轨运行时，“天舟一号”的运行半径小于同步卫星的运行半径，根据 可知，其角速度大于同步卫星的角速度，选项B错误；受控坠落时要先减速，让前部的推进器点火，通过“反推”实现制动离轨，选项C正确；“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行半径逐渐减小，地球的引力做正功，则运行速度不断增大，选项D错误命题点四宇宙双星及多星模型(多维探究)在

18、天体运动中彼此相距较近，在相互间的万有引力作用下，围绕同一点做匀速圆周运动的星体系统称为宇宙多星模型要充分利用宇宙多星模型中各星体运行的周期、角速度都相等这一特点，解题模板如下第1维度：宇宙双星模型(1)两颗行星做匀速圆周运动所需的向心力是由它们之间的万有引力提供的，故两行星做匀速圆周运动的向心力大小相等(2)两颗行星均绕它们连线上的一点做匀速圆周运动，因此它们的运行周期和角速度是相等的(3)两颗行星做匀速圆周运动的半径r1和r2与两行星间距L的大小关系：r1r2L.宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统由恒星A与

19、恒星B组成的双星系统绕其连线上的O点做匀速圆周运动，如图所示已知它们的运行周期为T，恒星A的质量为M，恒星B的质量为3M，引力常量为G，则下列判断正确的是()A两颗恒星相距 B恒星A与恒星B的向心力大小之比为31C恒星A与恒星B的线速度大小之比为13D恒星A与恒星B的轨道半径之比为1解析：A两恒星做匀速圆周运动的向心力来源于两恒星之间的万有引力，所以向心力大小相等，即MrA3MrB，解得恒星A与恒星B的轨道半径之比为rArB31，故选项B、D错误；设两恒星相距L，则rArBL，rAL，根据牛顿第二定律有：MrAG，解得L ， 选项A正确； 由vr得，恒星A与恒星B的线速度大小之比为31，选项C

20、错误第2维度：宇宙三星模型(1)三颗星体位于同一直线上，两颗质量相等的环绕星围绕中央星在同一半径为R的圆形轨道上运行(如图甲所示)(2)三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点上(如图乙所示)(多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用，三星质量也相同现已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星做圆周运动，如图甲所示；另一种是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图乙所示设两种系统中三个星体的质量均为m，且两种系统中各星间的距离已在图中标出，引力常量为G，则下列说法中正确

21、的是()A直线三星系统中星体做圆周运动的线速度大小为 B直线三星系统中星体做圆周运动的周期为4C三角形三星系统中每颗星做圆周运动的角速度为2 D三角形三星系统中每颗星做圆周运动的加速度大小为 解析：BD在直线三星系统中，星体做圆周运动的向心力由其他两星对它的万有引力的合力提供，根据万有引力定律和牛顿第二定律，有GGm，解得v ，A项错误；由周期T知，直线三星系统中星体做圆周运动的周期为T4，B项正确；同理，对三角形三星系统中做圆周运动的星体，有2Gcos 30m2，解得 ，C项错误；由2Gcos 30ma得a，D项正确第3维度：宇宙四星模型(1)其中一种是四颗质量相等的星体位于正方形的四个顶点

22、上，沿着外接于正方形的圆形轨道做匀速圆周运动(如图甲所示)(2)另一种是三颗质量相等的星体始终位于正三角形的三个顶点上，另一颗位于中心O，外围三颗星绕O做匀速圆周运动(如图乙所示)宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是()A四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B四颗星的轨道半径均为C四颗星表面的重力加速度均为D四颗星的周期均为2a 解析：B四星系统中任一颗星体均在其他三颗星体的万有引力作用下

23、，合力方向指向对角线的交点，围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，由几何知识可得轨道半径均为a，故A正确，B错误；在星体表面，根据万有引力等于重力，可得Gmg，解得g，故C正确；由万有引力定律和向心力公式得m，解得T2a ，故D正确命题点五卫星或天体的追及相遇问题(师生互动)核心整合1相距最近两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(AB)t2n(n1，2，3，)2相距最远当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(AB)t(2n1)(n1，2，3)3“行星冲日”现象太阳系各行星几乎在

24、同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，当地球运行到某个行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学中称为“行星冲日”“行星冲日”现象属于天体运动中的“追及相遇”问题，此类问题具有周期性(多选)地球位于太阳和行星之间且三者几乎排成一条直线的现象，天文学上称为“行星冲日”火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动不考虑火星与地球的自转，且假设火星和地球的轨道平面在同一个平面上，相关数据见下表则根据提供的数据可知()质量半径与太阳间距离地球mRr火星约0.1m约0.5R约1.5rA在火星表面附近发射飞行器的速度至少为7.9 km/sB理论上计算可知，相邻两次“火星冲日”的时

25、间间隔大约为1年C火星表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比约为25D火星运行的加速度比地球运行的加速度小解析：CD根据，解得v ，则1，则 v火v地7.9 km/s，即在火星表面附近发射飞行器的最小速度小于7.9 km/s，选项A错误；根据开普勒第三定律，可得，则T火1.84T地1.84年，相邻两次“火星冲日”的时间间隔t内，地球多公转一周，则1，解得t2.2年， 选项B错误； 行星对表面物体的万有引力等于物体在行星表面时受到的重力，即m物g，解得g，则，选项C正确；太阳对行星的万有引力充当行星做圆周运动的向心力，即m0a，解得a，则1，可知火星运行的加速度比地球运行的加速度小，选项D正

26、确 题组突破1.经长期观测发现，A行星运行轨道的半径近似为R0，周期为T0，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且周期性地每隔t0(t0T0)发生一次最大的偏离，如图所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知行星B，已知行星B与行星A同向转动，则行星B的运行轨道(可认为是圆轨道)半径近似为()ARR0 BRR0CRR0 DRR0 解析：AA行星运行的轨道发生最大偏离，一定是B对A的引力引起的，且B行星在此时刻对A有最大的引力，故此时A、B行星与恒星在同一直线上且位于恒星的同一侧，设B行星的运行周期为T，运行的轨道半径为R，根据题意有t0t02，所以T，由开普勒第三定

27、律可得，联立解得RR0 ，故A正确，B、C、D错误2.(2022四川成都检测)(多选)如图所示，质量相同的三颗卫星a、b、c绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动其中a为遥感卫星“珞珈一号”，在半径为R的圆轨道上运行，经过时间t，转过的角度为；b、c为地球的同步卫星，某时刻a、b恰好相距最近已知地球自转的角速度为，引力常量为G，则()A地球质量为MB卫星a的机械能小于卫星b的机械能C若要卫星c与b实现对接，直接让卫星c加速即可D卫星a和b下次相距最近还需要的时间为解析：ABD卫星a绕地球做匀速圆周运动，则有GmR，解得地球质量为M，选项A正确；卫星从低轨道到高轨道需要外力做正功，卫星a、b质量相同，

28、所以卫星a的机械能小于卫星b的机械能，选项B正确；卫星c加速，所需的向心力增大，由于万有引力小于所需的向心力，卫星c会做离心运动，离开原轨道，所以不能与b实现对接，选项C错误；由于b为地球的同步卫星，所以卫星b的角速度等于地球自转的角速度，对卫星a和b下次相距最近还需要的时间T，有TT2，解得T，选项D正确素养培优13天体运动中的几何张角问题(多选)宇宙飞船以周期T绕地球做圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，宇航员在A点测出的张角为，则()A飞船绕地球运动的线速度为B一天内飞船经历“

29、日全食”的次数为C飞船每次经历“日全食”过程的时间为D飞船的运行周期为T 解析：AD由题意得，飞船绕地球做匀速圆周运动的线速度v，由几何关系得sin，故v，A正确；又Gmr，得T，D正确；飞船每次经历“日全食”过程的时间等于飞船相对地球转过角的时间，即T，C错误；地球自转一圈的时间为T0，飞船绕地球一圈的时间为T，飞船绕一圈会经历一次日全食，所以每过时间T就有一次日全食，一天内飞船经历“日全食”的次数为，B错误限时规范训练基础巩固1我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有地球同步卫星关于地球同步卫星，下列说法正确的是()A同步卫星处于平衡状态B同步卫星的速度是不变的C同步卫星的高度是一定的D同

30、步卫星的线速度应大于第二宇宙速度解析：C同步卫星做匀速圆周运动，其加速度不为零，故不可能处于平衡状态，选项A错误；同步卫星做匀速圆周运动，速度方向必然改变，选项B错误；同步卫星定轨道、定周期，所以同步卫星离地面的高度是一个定值，选项C正确；星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第一宇宙速度又叫最大环绕速度，同步卫星离地面有一定距离，其速度一定小于第一和第二宇宙速度，选项D错误2.(2022湖北武汉市武昌区调研)如图所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球半径)，c为地球的同步卫星下列关

31、于a、b、c的说法中正确的是()Ab卫星转动线速度大于7.9 km/sBa、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aaabacCa、b、c做匀速圆周运动的周期关系为TcTbTaD在b、c中，b的速度大解析：Db为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，根据万有引力定律有Gm，解得v ，代入数据得v7.9 km/s，故A错误；地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ac，根据ar2知，acaa，根据a知abac，即abacaa，故B错误；卫星c为同步卫星，所以TaTc，根据T2 知TcTb，即TaTcTb，故C错误；在b、c中，根据v，可知b的速度比c的速度大，故D正确3(2020天

32、津卷)北斗问天，国之夙愿我国北斗三号系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍与近地轨道卫星相比，地球静止轨道卫星()A 周期大B 线速度大C 角速度大 D 加速度大解析：A由Gmr、Gm、Gm2r、Gma可知T2 、v 、 、a，因为地球静止轨道卫星的轨道半径大于近地轨道卫星的轨道半径，所以地球静止轨道卫星的周期大、线速度小、角速度小、向心加速度小，故选项A正确4(2020江苏卷)(多选)甲、乙两颗人造卫星质量相等，均绕地球做圆周运动，甲的轨道半径是乙的2倍下列应用公式进行的推论正确的有()A由v 可知，甲的速度是乙的 倍B由a2r可知，甲的向心加速度是乙的2倍C由FG可

33、知，甲的向心力是乙的D由k可知，甲的周期是乙的2倍解析：CD人造卫星绕地球做圆周运动时有Gm，即v ，因此甲的速度是乙的，A错误；由Gma得a，故甲的向心加速度是乙的，B错误；由FG知甲的向心力是乙的，C正确；由开普勒第三定律k，绕同一天体运动，k值不变，可知甲的周期是乙的2倍，D正确5(2019北京卷)2019年5月17日，我国成功发射第45颗北斗导航卫星，该卫星属于地球静止轨道卫星(同步卫星)该卫星()A入轨后可以位于北京正上方B入轨后的速度大于第一宇宙速度C发射速度大于第二宇宙速度D若发射到近地圆轨道所需能量较少解析：D同步卫星只能位于赤道正上方，A项错误；由知，卫星的轨道半径越大，卫星

34、做匀速圆周运动的线速度越小，因此入轨后的速度小于第一宇宙速度(近地卫星的速度)，B项错误；同步卫星的发射速度大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，C项错误；若发射到近地圆轨道，所需发射速度较小，所需能量较少，D正确6星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度星球的第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2v1.已知某星球的半径为r，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的.不计其他星球的影响则该星球的第二宇宙速度为()A BC D解析：A该星球的第一宇宙速度满足：Gm，在该星球表面处万有引力等于重力：Gm，由以上两式得v1，则第二宇宙速度v2，故A正确7.(2019天津卷)2

35、018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”已知月球的质量为M、半径为R，探测器的质量为m，引力常量为G，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r的匀速圆周运动时，探测器的()A周期为 B动能为C角速度为 D向心加速度为解析：A探测器绕月运动由万有引力提供向心力，对探测器， 由牛顿第二定律得，Gmr，解得周期T ，A对由Gm知，动能Ekmv2，B错由Gmr2得，角速度 ，C错由Gma得，向心加速度a，D错能力提升8(2022河北衡水检测)(多选)同步卫星的发射方法是变轨发射，即先把卫星发射到离地面高度为2

36、00300 km的圆形轨道上，这条轨道叫停泊轨道，如图所示，当卫星穿过赤道平面上的P点时，末级火箭点火工作，使卫星进入一条大的椭圆轨道，其远地点恰好在地球赤道上空约36 000 km 处，这条轨道叫转移轨道；当卫星到达远地点Q时，再开动卫星上的发动机，使之进入同步轨道，也叫静止轨道关于同步卫星及其发射过程，下列说法正确的是()A在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速，因此，卫星在静止轨道上运行的线速度大于在停泊轨道运行的线速度B在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速，因此，卫星在静止轨道上运行的机械能大于在停泊轨道运行的机械能C卫星在转移轨道上运动的速度大小范围为7.9

37、11.2 km/sD所有地球同步卫星的静止轨道都相同解析：BD根据卫星变轨的原理知，在P点火箭点火和Q点开动发动机的目的都是使卫星加速当卫星做圆周运动时，由Gm，得v ，可知，卫星在静止轨道上运行的线速度小于在停泊轨道运行的线速度，故A错误；由能量守恒知，卫星在静止轨道上运行的机械能大于在停泊轨道运行的机械能，故B正确；卫星在转移轨道上的远地点需加速才能进入同步卫星轨道，而同步卫星轨道的速度小于7.9 km/s，故C错误；所有地球同步卫星的静止轨道都相同，并且都在赤道平面上，高度一定，故D正确9.由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”拟对一个超紧凑双白矮星系统产生的引力波进行探测该计划

38、采用三颗相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形陈列，三角形边长约为地球半径的27倍，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心的圆轨道上运行，如图所示(只考虑卫星和地球之间的引力作用)，则()A卫星绕地球运行的周期大于近地卫星的运行周期B卫星绕地球运行的向心加速度大于近地卫星的向心加速度C卫星绕地球运行的速度等于第一宇宙速度D卫星的发射速度应大于第二宇宙速度解析：A根据Gmr，可知轨道半径越大，周期越大，故卫星绕地球运行的周期大于近地卫星的运行周期，A正确；由Gma，可知轨道半径越大，向心加速度越小，所以卫星绕地球运行的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，故B错误；第一宇宙速

39、度是最大的环绕速度，该卫星绕地球运行的速度小于第一宇宙速度，所以C错误；地球卫星的发射速度应大于第一宇宙速度，小于第二宇宙速度，所以D错误10(2022四川雅安市上学期一诊)米歇尔麦耶和迪迪埃奎洛兹因为发现了第一颗太阳系外行星飞马座51b而获得2019年诺贝尔物理学奖飞马座51b与恒星相距为L，构成双星系统(如图所示)，它们绕共同的圆心O做匀速圆周运动设它们的质量分别为m1、m2且(m1m2)，已知万有引力常量为G.则下列说法正确的是()A飞马座51b与恒星运动具有相同的线速度B飞马座51b与恒星运动所受到的向心力之比为m1m2C飞马座51b与恒星运动轨道的半径之比为m2m1D飞马座51b与恒

40、星运动的周期之比为m1m2解析：C双星系统属于同轴转动的模型，具有相同的角速度和周期，两者之间的万有引力提供向心力，故两者向心力相同，故B、D错误；根据m12r1m22r2，则半径与质量成反比，即r1r2m2m1，故C正确；由vr知线速度之比等于半径之比，即v1v2m2m1，故A错误11(多选)宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中一种三星系统如图所示三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R.忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则()A每颗星做圆周运动的线速度大小为 B每颗星做圆周运动的角速度为 C每颗星做圆周

41、运动的周期为2 D每颗星做圆周运动的加速度与三星的质量无关解析：ABC每颗星受到的合力为F2Gsin 60G，轨道半径为rR，由向心力公式Fmamm2rmr，解得a，v ， ，T2 ，显然加速度a与m有关，故A、B、C正确，D错误12研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A距地面的高度变大 B向心加速度变大C线速度变大 D角速度变大解析：A卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，即Gmr，得r ，由于同步卫星的周期等于地球的自转周期，当地球自转变慢，自转周期变大，则同步卫星做圆周

42、运动的半径会变大，距地面的高度变大，A项正确；由Gma得，a，半径变大，向心加速度变小，B项错误；由Gm得，v，半径变大，线速度变小，C项错误；由得，同步卫星的周期变大，角速度变小，D项错误13假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200 km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动，地球半径约为6400 km，地球同步卫星距地面高为36 000 km，宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A4次 B6次C7次 D8次解析：C根据圆周运

43、动的规律，分析一昼夜同步卫星与宇宙飞船相距最近的次数，即为卫星发射信号的次数，也为接收站接收到的信号次数设宇宙飞船的周期为T，由mr，得T2 ，则，解得T3 h ，设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，有t1，解得t1 h ，再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，有t22，解得t2 h ，由n6.5次知，接收站接收信号的次数为7次热点加练14(多选)如图，三个质点a、b、c的质量分别为m1、m2、M(M远大于m1及m2)，在万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为rarb14，则下列说法中正确的有()Aa、b运动的周期之比为TaTb18B

44、a、b运动的周期之比为TaTb14C从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次D从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次解析：AD根据开普勒第三定律：周期的平方与半径的三次方成正比，则a、b运动的周期之比为18，A对；设图示位置夹角为，b转动一周(圆心角为2)的时间为tTb，则a、b相距最远时：TbTb()n2(n0，1，2，3，)，可知n6.75，n可取7个值；a、b相距最近时：TbTb(2)n2(n0，1，2，3，)，可知n6.25，n可取7个值，故在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次，D对15(多选)其实地月系统是双星模型，为了寻找航天器相对地球和月球不动的位置，科学家们作出了不懈努力如图所示，1767年欧拉推导出L1、L2、L3三个位置，1772年拉格朗日又推导出L4、L5两个位置现在科学家把L1、L2、L3、L4、L5统称地月系中的拉格朗日点中国“嫦娥四号”探测器成功登陆月球背面，并通过处于拉格朗日区的“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”把信息返回地球，引起众多师生对拉格朗日点的热议下列说法正确的是()A在拉格朗日点航天器的受力不再遵循万有引力定律B在不同的拉格朗日点航天器随地月系统运动的周期均相同C“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”应选择L1点开展工程任务实验D“嫦娥四号