(全国版)2019版高考物理一轮复习 第5章 天体运动 20 天体运动与人造卫星能力训练.doc
文本预览下载声明
20 天体运动与人造卫星
1.(2017·南平质检)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( )
A. B.2v0
C. D.
答案 D
解析 物体做竖直上抛运动,根据公式v=2gh知星球表面的重力加速度为:g=。根据万有引力提供向心力可得:G=m,解得v=;又G=mg,解得:v= ,故选D。
2.(2017·山东实验中学一诊)地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a1,地球的同步卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r,向心加速度为a2。已知引力常量为G,地球半径为R。下列说法正确的是( )
A.地球质量M= B.地球质量M=
C.a1、a2的关系是a1a2 D.加速度之比=
答案 B
解析 根据G=ma2得,地球的质量M=,在赤道上有G=mg+ma1,故A错误,B正确;地球赤道上的物体与同步卫星的角速度相等,根据a=ω2r知,=,a1a2,故C、D错误。
3.(2017·丽水模拟)(多选)设地球的半径为R0,质量为m的卫星在距地面2R0高处做匀速圆周运动,地面的重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.卫星的线速度为
B.卫星的角速度为
C.卫星的加速度为
D.卫星的周期为2π
答案 CD
解析 卫星在距地面2R0高处做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得G=m=mω2r2=m=ma,在地球表面处有G=mg,其中r1=R0,r2=3R0,解以上各式得v= ,ω= ,a=,T=2π ,A、B错误,C、D正确。
4.(2017·黄冈中学模拟)已知某星球的第一宇宙速度与地球相同,其表面的重力加速度为地球表面重力加速度的一半,则该星球的平均密度与地球平均密度的比值为( )
A.12 B.14 C.21 D.41
答案 B
解析 根据mg=m得,第一宇宙速度v=。因为该星球和地球的第一宇宙速度相同,表面的重力加速度为地球表面重力加速度的一半,则星球的半径是地球半径的2倍。根据G=mg得,M=,知星球的质量是地球质量的2倍。根据ρ==知,星球的平均密度与地球平均密度的比值为14,故B正确,A、C、D错误。
5.(2018·湖北八校联考)(多选)“嫦娥四号”(专家称为“四号星”)计划在2018年发射升空,它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星,主要任务是更深层次、更加全面地科学探测月球地貌、资源等方面的信息,完善月球档案资料。已知引力常量为G,月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,“嫦娥四号”离月球中心的距离为r,绕月周期为T。根据以上信息判断下列说法正确的是( )
A.月球的第一宇宙速度为
B.“嫦娥四号”绕月运行的速度为
C.月球的平均密度为ρ=
D.“嫦娥四号”必须减速运动才能返回地球
答案 AC
解析 第一宇宙速度是卫星在星球表面的运行速度,根据万有引力提供向心力得G=m,在月球表面,万有引力等于重力,得G=mg,联立解得v=,A正确;“嫦娥四号”绕月运行的速度v= = ,B错误;根据万有引力提供向心力得G=m2r,且M=ρ·πR3,可得ρ=,C正确;“嫦娥四号”必须加速做离心运动才能返回地球,D错误。
6.(2017·云南一模)(多选)一球形行星对其周围物体的万有引力使物体产生的加速度用a表示,物体到球形行星表面的距离用h表示,a随h变化的图象如图所示,图中a1、h1、a2、h2及引力常量G均为已知。根据以上数据可以计算出( )
A.该行星的半径
B.该行星的质量
C.该行星的自转周期
D.该行星的同步卫星离行星表面的高度
答案 AB
解析 球形行星对其周围质量为m的物体的万有引力提供加速度,有=ma,所以a1=,a2=,联立即可求出该行星的质量和半径,故A、B正确;题目以及相关的公式的物理量都与该行星的自转周期无关,所以不能求出该行星的自转周期,故C错误;由于不能求出该行星的自转周期,所以也不能求出该行星的同步卫星离行星表面的高度,故D错误。
7.(2017·四川资阳一诊)(多选)用m表示地球的通信卫星(同步卫星)的质量,h表示离地面的高度,用R表示地球的半径,g表示地球表面的重力加速度,ω表示地球自转的角速度,则通信卫星所受的地球对它的万有引力的大小为( )
A.G B.
C.mω2(R+h) D.m
答案 BCD
解析 地球同步卫星的角速度与地球自转的角速度ω相同,轨道半径为r=R+h,则根据向心力公式得地球对卫星的引力大小为F=mω2(R+h)。
该卫星所受地球的万有引力为F=,
在地球表面有mg=,得到GM=gR2,
联立得F=。
由F=mω2(R+h)=,解得R+h=,
所以可得F=mω2(R+h)=mω2=m,由于地球的质量M未知,故B、C、D正确,A错误。
显示全部