(万有引力与航天)专题08卫星的运动(含解析)
专题08卫星的运动 1. (2017云贵川百校大联考)2016年6月15日消息,我国第23颗北斗导航卫星已经成功发射,北斗组网正在加速推进.对 于在同一轨道上运行的不同北斗导航卫星,下列物理量一定相同的是(认为北斗导航卫星均做匀速圆周运动)() A. 卫星的动能 B. 卫星所受地球的万有引力 C. 卫星的角速度 D. 卫星做圆周运动的向心加速度 【参考答案】C 【名师解析】根据万有引力提供向心力有G—3: 由上式得:可知,卫星的线速度大小相同,但卫星质量未知,不能确定动能相同,故A错误; 半径相同,卫星的质量未知,故不能确定卫星的向心力大小相同,且其方向也不相同,故B错误; 由上式得:3=修可知,对于在同一轨道上运行的不同北斗导航卫星具有相等的角速度,故C正确; 由上式得:a号可知,卫星的向心加速度的大小相等,但卫星处于不同的位置时,向心加速度的方向是不 同的,故D错误. 2. (2017广西崇左摸底)“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨,由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h的 圆形轨道.已知飞船的质量为m,地球半径为R,地面处的重力加速度为g.则飞船在上述圆轨道上运行的动能风() A. 等于Lug (R+h) B.小于【-mg (R+h) 22 C.大于—mg (R+h) D.等于 mgh 2 【参考答案】c 【名师解析】 M2 研究飞船绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式G~~ (R+h)2 R+h 忽略地球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式Gf=mg 解得 GM=gR2® 22 由①②解得:飞船在上述圆轨道上运行的动能风=【01/= mgR」<噤.也)_,即飞船在上述圆轨道上运行的动能母小 22 (R+h)2 (R+h) 于务昭(R+h),故b正确. (2017宝鸡模拟)宇航员在某星球上为了探测其自转周期做了如下实验:在该星球两极点,用弹簧秤测得质量为M的磋 码所受重力为F,在赤道测得该缺码所受重力为F 。他还发现探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T。假设该星球 可视为质量分布均匀的球体,则其自转周期为 F-F F 【参考答案】c 【命题意图】 本题万有引力定律、牛顿运动定律、平衡条件等知识点。万有引力定律、牛顿运动定律 平衡条件是高中物理的重要知识点,要能够根据题述情境,熟练运用。 【解题思路】•设该星球自转周期为鬲根据题述,在该星球两极点,Eg;在赤道,Mg-F,=4钊; 质量为m的探测器绕该星球表面做匀速圆周运动的周期为T,由万有引力(重力)等于向心力可得:mg= 3. (2017陕西质检)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: V7 „已知该行星质量约为地球质量的7倍,地球的半径为R,由此可知,该行星的半径为 A. R/2 B. 1R/2 C. 2R D. a/7 R/2 【参考答案】C 【命题意图】本题考查平抛运动规律,万有引力定律及其相关的知识点。 一局 1 , GM 【解题思路】根据题述,运用平抛运动规律X二vt可得物体飞行时间之比为ti : *2二X1 : X2二2 : J7 . o由h= —gt , g二.2解 [gm 、一R.2 占 、一 得R=t J— o该行星与地球的半径之比为 二— -~i= v7 =2,即该行星的半径为2R,选项C正确。 V 2ht2 \M2 V7 4. (2017武汉武昌模拟)如图所示,某次发射远地轨道卫星时,先让卫星进入一个近地的圆轨道I ,在此轨道正常运行时, 卫星的轨道半径为&1、周期为T];然后在P点点火加速,进入椭圆形转移轨道II,在此轨道运行的卫星的周期为发;到达 远地点Q时再次点火加速,进入远地圆轨道III,在此轨道运行的卫星的轨道半径为夫3、周期为乌(轨道II的近地点为I上 的P点,远地点为轨道III上的Q点)。已知R3=2Rlf则下列关系正确的是, 3a/6 4 【参考答案】.BC 【命题意图】本题考查卫星发射、开普勒定律及其相关的知识点。 【解题思路】根据开普勒定律,由3 = 3,砂L 5R“解得 时害选项A错误。由3 =音,a=l. 5耻 解得给孕鬲选项日正确。由苇=芬 解得石=2皿7[,选项C正确D错误。 5. (2017石家庄二中模拟)如图所示,有』、B两颗卫星绕地心。做圆周运动,旋转方向相同./卫星的周期为7\, B卫星的 周期为孔,在某一时刻两卫星相距最近,则(引力常量为G)() A. 两卫星经过时间t=T^T2再次相距最近 ,.- B. 两颗卫星的轨道半径之比!;%:&%: : V ■ ::.*O :: C. 若己知两颗卫星相距最近时的距离,可求出地球的密度 D. 若己知两颗卫星相距最近时的距离,可求出地球表面的重力加速度----- 【参考答案】.B 【命题意图】本题考查万有引力定律、卫星的相距最近及其相关知识点。 【解题思路】设两卫星经过时间£再次相距最近,由---=1解得:七=玉一,选项A错误。根据开普勒 互 &-K 正律,丁玲 解得两颗卫星的轨道半径之比互:互=杉:卓,选项B正确。已知卫星的轨道半径和周 期,由万有引力等于向心力可以得出地球的质量,知道地球半径,可以进一步求出地球的密度和地球表面 的重力加速度。若己知两颗卫星相距最近时的距离,不可求出地球的密度,不可求出地球表面的重力加速 度,选项CD错误。 6. (2017陕西咸阳模拟)已知某卫星在赤道上空绕地球做匀速圆周运动,卫星运动方向与地球自转方向相同。赤道上某城市 的天文爱好者2016年2月3日早8时整通过观察第一次发现卫星恰好掠过其正上方,2016年2月6日早8时整第六次观察 到卫星恰好掠过其正上方,则该卫星的周期为 A. 6小时 B. 8小时 C. 9小时 D. 12小时 【参考答案】.C 【命题意图】本题考查卫星的运动、地球自转及其相关的知识点。 【解题思路】设该卫星的周期为T,地球自转周期T。=24小时,从2月3日早8时到6日早8时时间共3天,t=72小时,根 据题述可得:二5,解得T=9小时,选项C正确。 T ― 7. (2017云南模拟).如图所示,A是地球同步卫星,B是近地卫星,C是在赤道上随地球一起转动的物体,A、B、C的运动 速度分别为匕4、vb vc f加速度分别为。人、、ac f下列说法正确的是 A. C受到的万有引力就是C的重力 B・ Vc> VB>VA c. aB > aA>ac ji D. A在4 h内转过的圆心角是云 b 【参考答案】.C 【命题意图】 本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、卫星、圆周运动的线速度、向心加速度、重力等 知识点。对万有引力定律、牛顿运动定律,要理解掌握,能够灵活运用。对卫星的运动,圆周运动的线速 度、向心加速度、重力等要理解拿握,能够进行相关计算。 【解题思路】重力是由于地球对物体的吸引而产生,重力在数值