2023年高考物理二轮复习高频考点专项练习：专题五 考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨(C)

这是一份2023年高考物理二轮复习高频考点专项练习：专题五 考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨(C)，共13页。试卷主要包含了9 km/s等内容，欢迎下载使用。
考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨（C）1.2020年6月23日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射了被称作北斗三号系统收官卫星的第55颗卫星，至此，北斗三号全球卫星导航系统提前半年完成星座部署.假设地球的某个同步卫星公转方向与地球的公转方向一致，且地球轨道与卫星轨道在同一平面内.如图，某时刻地球(X)、太阳(Y)和该卫星(Z)第一次在同一直线上，经过时间t，三者第三次在同一直线上(相对位置的顺序不变）.已知同步卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T,地球与太阳间的距离为r，引力常量为G，则太阳的质量为(   )A. B. C. D.2.2022年左右我国将建成载人空间站,轨道高度距地面约400 km,它将成为中国空间科学和新技术研究实验的重要基地.设该空间站绕地球做匀速圆周运动,其运动周期为T,轨道半径为r,引力常量为G,地球半径为R,地球表面重力加速度为g.下列说法正确的是(   )A.地球的质量为 B.空间站的线速度大小为C.空间站的向心加速度大小为 D.空间站的运行周期大于地球自转周期3.地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为,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.已知引力常量为G,地球半径为R,地球两极表面的重力加速度为g.下列说法正确的是(   )A.地球质量 B.地球质量C. D.加速度大小之比4.如图所示，实线圆表示地球，竖直虚线a表示地轴，虚线圆表示地球卫星可能的轨道，对于此图，下列说法正确的是(   )A.都可能是地球卫星的轨道 B.c不可能是地球卫星的轨道C.b可能是地球同步卫星的轨道 D.d—定是地球同步卫星的轨道5.我国在轨运行的气象卫星有两类，如图所示，一类是极地轨道卫星——“风云1号”，绕地球做匀速圆周运动的周期为12 h，另一类是地球同步轨道卫星——“风云2号”，运行周期为24 h。下列说法正确的是(   )
 A.“风云1号”的线速度大于“风云2号”的线速度B.“风云2号”的运行速度大于7.9 km/s C.“风云1号”的发射速度大于“风云2号”的发射速度D.“风云1号”和“风云2号”均相对地面静止6.我国首颗量子科学实验卫星于2016年8月16日1点40分成功发射。量子卫星成功运行后，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示。已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知(   )。
 A.同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B.同步卫星与P点的速度之比为C.量子卫星与同步卫星的速度之比为 D.量子卫星与P点的速度之比为7.我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“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8.如图所示，人造卫星P（可看作质点）绕地球做匀速圆周运动。在卫星运动轨道平面内，过卫星P作地球的两条切线，两条切线的夹角为θ，设卫星P绕地球运动的周期为T，线速度为v，引力常量为G。下列说法正确的是(   )
 A.θ越大，T越大B.θ越小，v越大C.若测得T和θ，则地球的平均密度为D.若测得T和θ，则地球的平均密度为9.2019年4月10日，天文学家宣布首次直接拍摄到黑洞的照片。假设在宇宙空间有一个恒星和黑洞组成的孤立双星系统，黑洞的质量大于恒星的质量，它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动，双星系统中的黑洞能“吸食”恒星表面的物质，造成质量转移且两者之间的距离减小，它们的运动轨道可近似看成圆，则在该过程中(   )A.恒星做圆周运动的周期不断增大 B.双星系统的引力势能减小C.黑洞做圆周运动的半径变大 D.黑洞做圆周运动的周期大于恒星做圆周运动的周期10.某同学学习了天体运动的知识后,假想宇宙中存在着由四颗星组成的孤立星系.如图所示,一颗母星处在正三角形的中心,三角形的顶点各有一颗质量相等的小星围绕母星做圆周运动.如果两颗小星间的万有引力为F,母星与任意一颗小星间的万有引力为9F.则(   )A．每颗小星受到的万有引力为 B．每颗小星受到的万有引力为C．母星的质量是每颗小星质量的2倍 D．母星的质量是每颗小星质量的倍11.使物体成为卫星的最小发射速度称为第一宇宙速度，而使物体脱离星球引力所需要的最小发射速度称为第二宇宙速度，与的关系是，已知某星球半径是地球半径R的，其表面的重力加速度是地球表面重力加速度g的，地球的平均密度为ρ，不计其他星球的影响，则(   )。A.该星球上的第一宇宙速度为 B.该星球上的第二宇宙速度为C.该星球的平均密度为 D.该星球的质量为12.关于地球的第一宇宙速度，下面说法中正确的是（   ）A.它是人造地球卫星绕地球运行的最小环绕速度 B.它是在近地圆形轨道上运行的人造地球卫星的环绕速度C.它是在地面上发射人造地球卫星的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时的近地点速度13.已知地球的半径，质量，万有引力常量，忽略地球的自转时地表的重力加速度，则地球的第一宇宙速度（    ）A．     B．     C．     D．14.若宇航员在月球表面附近自高处以初速度水平抛出一个小球,测出小球的水平射程为。已知月球半径为,万有引力常量为。则下列说法正确的是(   )A.月球表面的重力加速度
B.月球的质量
C.月球的第一宇宙速度
D.月球的平均密度15.2019年4月10日人类拍摄的首张黑洞照片全球发布，它是黑洞存在的直接“视觉”证据，验证了爱因斯坦的广义相对论。根据爱因斯坦的理论，黑洞是一种特殊的天体，它的密度极大，对周围物体有极强的吸引力，光子到达黑洞表而时也会被吸入，最多恰好能绕黑洞表面做圆周运动。据天文观测，银河系中可能有一黑洞，其质量约为，引力常量、光速，可推测其半径可能为(   )A. B. C. D.16.我国于2013年12月发射了“嫦娥三号”卫星，该卫星在距月球表面高度为的轨道上做匀速圆周运动，其运行的周期为。若以表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响。则下列说法正确的是(   )A．月球的第一宇宙速度为B．“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为C．物体在月球表面自由下落的加速度大小为D．由于月球表面是真空，“嫦娥三号”降落月球时，无法使用降落伞减速17.已知甲、乙两行星的半径之比为，它们各自对应的第一宇宙速度之比为，则下列结论正确的是(     )A、甲、乙两行星的质量之比为B、甲、乙两行星表面的重力加速度之比为C、甲、乙两行星各自的卫星的最小周期之比为D、甲、乙两行星各自的卫星的最大角速度之比为18.如图所示，“东方红一号”是中国发射的第一颗人造地球卫星，由此开创了中国航天史的新纪元。已知其运行轨道为椭圆轨道，其近地点和远地点的高度分别为和，则(   )A.卫星在点的势能大于在点的势能B.卫星在点的速度大于点的速度C.卫星在点的加速度大于点的加速度D.卫星在点的速度大于19.2019年4月10日，“事件视界望远镜"项目正式公布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞是一种密度极大，引力极强的天体，以至于光都无法从天体表面逃逸。理论分析表明，任意天体的第二宇宙速度是环绕速度（第一宇宙速度）的倍。如果天文学家观测到距某黑洞的距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动。已知光速为c，引力常量为G。下列关于该黑洞的说法，正确的是（   ）A.该黑洞的质量为  B.该黑洞的质量为C.该黑洞的最小半径为 D.该黑洞的最大半径为20.随着太空探测的发展，越来越多的“超级类地行星”被发现，某“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，下列说法正确的是(   )A.该星球表面的重力加速度是地球表面的重力加速度的倍B.该星球第一宇宙速度小于地球第一宇宙速度C.绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍D.绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍             答案以及解析1.答案：C解析：因为经过时间t，Z、X和Y第三次在同一直线上，则满足,即,则，所以,X绕Y做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力，所以，联立解得，故选C.2.答案：A解析：由万有引力提供向心力得，解得地球的质量为，A正确;由万有引力提供向心力得,由地球表面物体的重力近似等于万有引力得，由以上两式解得,空间站的线速度大小为，B错误;空间站的加速度大小为,C错误；空间站距地面的距离小于同步卫星到地面的距离,由轨道半径越大,周期越长知,空间站的运行周期小于同步卫星的周期,而同步卫星的周期与地球自转的周期相同,故空间站的运行周期小于地球自转的周期,D错误.3.答案：B解析：对于地球两极表面的物体,有,对同步卫星,,解得地球的质量,B正确.地球赤道上的物体与同步卫星的角速度相等,根据知,,则.在赤道处,物体受到的万有引力的一个分力等于重力,另一个分力提供向心力,则,C、D错误.4.答案：B解析：地球的所有卫星的轨道圆心一定在地心，故都可能是地球卫星的轨道，c不可能是地球卫星的轨道，A错误，B正确;地球同步卫星和地面相对静止，距地高度36 000 km，一定在赤道的正上方，所以b不可能是地球同步卫星的轨道，d不一定是地球同步卫星的轨道，C、D错误.5.答案：A解析：由知，“风云2号”的轨道半径大于“风云1号”的轨道半径，由得越大，v越小，所以A正确。第一宇宙速度7.9 km/s是卫星的最大环绕速度，B错误。把卫星发射得越远，所需发射速度越大，C错误。只有同步卫星相对地面静止，所以D错误。6.答案：D解析：由开普勒第三定律可知，，可知同步卫星与量子卫星的运行周期之比为，A项错误；由于同步卫星的周期与地球自转周期相同，由可得同步卫星与P点的速度之比为，B项错误；由解得，量子卫星与同步卫星的速度之比为，C项错误；量子卫星与P点的速度之比为，D项正确。7.答案：C解析：若使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速，则由于飞船所受合力小于所需向心力，故飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若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，则由于空间实验室所受合力大于所需向心力，故空间实验室将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间实验室半径小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D错误.8.答案：D解析：地球半径不变，夹角θ越大，卫星的轨道半径越小，则T就越小，A错误；夹角θ越小，卫星的轨道半径越大，v就越小，B错误；若测得T和θ，由万有引力充当向心力，有，求得地球的质量，地球的体积，由几何关系得，联立解得，C错误，D正确。9.答案：B解析：设恒星和黑洞的质量分别为和，相距L，轨道半径分别为和，角速度为ω，由万有引力定律和牛顿第二定律得
对恒星：
对黑洞：
又因为
解得，双星的总质量不变，距离减小，周期减小，A错误；恒星和黑洞间的距离减小，引力做正功，引力势能减小，B正确；黑洞的运动半径，恒星的质量减小，L也减小，故黑洞的运动半径减小，C错误；两者做圆周运动的角速度、周期相等，D错误。10.答案：A解析：假设每颗小星的质量为m,母星的质量为M,正三角形的边长为a,则小星绕母星运动的轨道半径为.根据万有引力定律,两颗小星间的万有引力为,母星与任意一颗小星间的万有引力为,联立解得,故C正确,D错误.任意一颗小星受到的万有引力,故B错误,A正确. 11.答案：BC解析：该星球上的第一宇宙速度，A项错误；根据题意，该星球上的第二宇宙速度，故B项正确；根据公式，且，故，所以该星球的平均密度，故C项正确；该星球的质量，D项错误。12.答案：BC13.答案：AC14.答案：ABC解析：A.平抛运动的时间,再根据,得，故A正确；B.根据,得，故B正确；C.月球的第一宇宙速度故C正确；D.月球的体积,月球的平均密度，故D错误；故选：ABC15.答案：AD解析：由题意可知黑洞的逃逸速度为光速,根据逃逸速度公式可得黑洞半径最大值为：，黑洞的半径应小于半径的最大值，故AD正确，BC错误。故选：AD。16.答案：ACD解析：A.根据公式：,此时,解得第一宇宙速度为：，故A正确；B.根据知“嫦娥三号”绕月运行时的向心加速度为，故B错误；C.根据公式：和月球表面：,得：。故C正确；D.降落伞只能在有空气时才能产生阻力，由于月球表面是真空，“嫦娥三号”降落月球时，无法使用降落伞减速。故D正确。故选：ACD17.答案：ABC解析：A. 根据,则第一宇宙速度为：，则行星表面的重力加速度为：，甲、乙两行星的半径之比为a，它们各自的第一宇宙速度之比为b，则甲乙两行星的表面重力加速度之比为，根据,则有：，因为半径之比为a,重力加速度之比为,所以甲乙两行星的质量之比为.故A. B正确。C. 轨道半径越小,周期越小,根据得，最小周期,甲乙两行星的质量之比为，半径之比为a，则最小周期之比为a:b.故C正确。D. 轨道半径越小,角速度最大,根据，最小周期之比为，则最大角速度之比为.故D错误。故选：ABC.18.答案：BC解析：A.由M到N地球引力做负功，势能增加，即卫星在M点的势能小于N点的势能。故A错误；B.近地点角速度大，远地点角速度小。故B正确；C.加速度，可知近地点加速度大，远地点加速度小。故C正确；D.第一宇宙速度，是发射卫星的最小速度，是卫星绕地球运动的最大速度，所以在N点的速度应小于故D错误。故选：BC19.答案：AD解析：该天体绕黑洞做匀速圆周运动，则天体所受的万有引力提供向心力，有，解得，A正确，B错误；设黑洞的可能半径为R，第二宇宙速度大于等于真空中光速的天体才能成为黑洞，所以要满足第二宇宙速度大于等于光速c，即，已知，代入可得，该黑洞的最大半径，C错误，D正确。20.答案：AC解析：根据得，星球表面的重力加速度，因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，则星球表面的重力加速度是地球表面重力加速度的倍，故A正确．根据，得星球的第一宇宙速度，因为“超级类地行星”半径是地球的1.5倍，质量是地球的4倍，则星球的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的倍，可知星球的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度，故B错误．根据得：，因为轨道半径相同，星球质量是地球质量的4倍，则绕该星球运行的卫星的周期是半径相同的绕地球运行卫星周期的倍，故C正确，D错误．故选A、C.