2019人教版必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 1 行星的运动 提升练习
一、多选题
1.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火,使其沿椭圆轨道2运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点.则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是
A.卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期
B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度
C.卫星在轨道2上经过Q点时处于超重状态
D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度
二、单选题
2.下列关于物理学史和物理思想方法的叙述错误的是( )
A.伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动,再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律,这里采用了实验和逻辑推理相结合的方法
B.第谷通过多年的观测,积累了大量可靠的数据,在精确的计算分析后得出了行星运动定律
C.从物理思想方法上讲,探究牛顿第二定律实验采用了控制变量法
D.电场强度采用“比值法”定义的物理量
3.据报道,中国将于2022年前后建成空间站在空间站建成之后,我国将成为世界上第三个拥有空间站的国家.若该空间站在离地面高度约为400km的轨道上绕地球做匀速圆周运动已知地球同步卫星轨道高度约为36000km:地半径约为6400km,地球表面的重力加速度大小约为10m/s2,则中国空间站在轨道上运行时
A.周期约为3h B.加速度大小约为8.9m/s2
C.线速度大小约为3.6km/s D.角速度大小约为2rad/h
4.2021年5月15日,中国“天问一号”探测器所携带的“祝融号”火星车及组合体成功着陆火星,“祝融号”火星车及组合体着陆前要穿越稀薄的火星大气层。已知“祝融号”的质量为240kg,火星直径约为地球直径的,火星质量约为地球质量的,火星的自转周期与地球的自转周期很接近,火星的公转周期约为地球公转周期的两倍。由以上信息判断下列说法正确的是( )
A.“祝融号”火星车在火星表面受到的重力约为在地球表面受到的重力的0.8倍
B.火星公转轨道的半长轴约为地球公转轨道的半长轴的倍
C.火星的第一宇宙速度约为3.7km/s
D.“祝融号”火星车着陆过程中引力势能增大,动能减小,机械能减小
5.下列说法正确的是
A.功率表示力对物体做功多少
B.功的单位可以用
C.开普勒在前人研究的基础上总结出行星运动三定律
D.牛顿由于测出了万有引力常量而被称为第一个“称量地球的质量”的人
6.2020年5月5日,长征五号B火箭首飞成功,新一代载人试验船被送入预定轨道,中国空间站建造拉开序幕。已知试验船绕地球运动的轨道为大椭圆,它运行周期为T1,月球绕地球做匀速圆周运动的半径为R,公转周期为T2,以下说法正确的是( )
A.地球处于试验船大椭圆轨道的几何中心
B.试验船与地球的连线单位时间所扫过的面积不一定相同
C.试验船的运动方向总是与它和地球的连线垂直
D.试验船的椭圆轨道的半长轴等于
7.如图所示是月球绕地球运动的示意图。已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,月球在远地点距地面的高度为h1,在近地点距地面的高度为h2。下列说法不正确的是( )
A.地心与月心的连线在相同时间内扫过相同的面积
B.月球在远地点的速度大于
C.月球在远地点和近地点的速率的比值为
D.月球在远地点和近地点的加速度大小的比值为
8.2019年12月27日,我国长征五号遥三运载火箭“胖五”在文昌航天发射场点火升空,把重为8吨的实践二十号卫星成功送入预定的椭圆轨道。如图,AB为椭圆轨道的长轴,CD为椭圆轨道的短轴,A点到地心的距离为r,地球半径为R,地球表面重力加速度为g,则( )
A.卫星在A点的速度大于
B.卫星在C点的加速度小于在B点的加速度
C.卫星从A点到C点的时间与从C点到B点的时间相等
D.卫星与火箭分离时的速度大于11. 2km/s
9.卫星发射进入预定轨道往往需要进行多次轨道调整,如图所示,某次发射任务中先将卫星送至近地轨道,然后再控制卫星进入椭圆轨道,最后进入预定圆形轨道运动.图中O点为地心,A点是近地轨道和椭圆轨道的交点,B点是远地轨道与椭圆轨道的交点,远地点B离地面高度为6R(R为地球半径).设卫星在近地轨道运动的周期为T,下列说法正确的是( )
A.控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速
B.卫星在近地轨道与远地轨道运动的速度之比为
C.卫星在近地轨道通过A点的加速度小于在椭圆轨道通过A点时的加速度
D.卫星从A点经4T的时间刚好能到达B点
10.根据开普勒行星运动定律,下列说法错误的是( )
A.绕地球运行的不同卫星的的值都相同
B.同一卫星离地球越远,速率越小
C.不同卫星,轨道的半长轴越长周期越大
D.同一卫星绕不同的行星运行,的值都相同
11.哈雷彗星运动的轨道是一个非常扁的椭圆。如图所示,P为近日点,Q为远日点,M、N为轨道短轴的两个端点。已知哈雷彗星沿如图轨道逆时针运动,公转周期为T,下列说法正确的是( )
A.从M到P,运行时间小于
B.从P到Q,速度逐渐减小,加速度逐渐增大
C.从N到Q,机械能逐渐减小
D.从M到N,万有引力先做负功后做正功
12.自古以来,当人们仰望星空时,天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘,人类对这种运动规律的认识经历了漫长的历程,它随着认识的深入而不断地发展。下列有关说法正确的是( )
A.哥白尼提出“地心说”的说法
B.牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量
C.所有行星的公转周期的三次方跟它的轨道半径的平方的比值都相同
D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上
13.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
A.所有行星都在同一轨道上绕太阳运动
B.行星绕太阳运动时,太阳位于行星轨道的中心处
C.离太阳越近的行星运动周期越大
D.所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.
三、解答题
14.一种通信卫星需要“静止”在赤道上空的某一点,因此它的运行周期必须与地球自转周期相同,设地球自转周期为T,月球围绕地球做圆周运动的周期为t,求:通信卫星离地心的距离与月心离地心距离的比值。
15.地球公转运行的轨道半径,若把地球公转周期称为1年,那么土星运行的轨道半径,其周期多长?
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.AD
【分析】
本题考查不同轨道的卫星参量问题,注意椭圆轨道只能用开普勒第三定律比较。
【详解】
A.由开普勒第三定律,轨道3的半径比轨道2的半长轴长,故周期大,A正确;
B.轨道3的半径大于轨道1,故轨道3的角速度小于轨道1的角速度,B错误;
C.在轨道2上Q点,万有引力全部提供向心力,则加速度为重力加速度,故处于完全失重状态,C错误;
D.在轨道2上经过P点和轨道3上经过P点受到的万有引力相等,由牛顿第二定律知加速度相同,D正确;
故选AD。
2.B
【详解】
A.根据物理学史可知,伽利略为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动,再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律,这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法,故A正确;
B.第谷通过多年的观测,积累了大量可靠的数据,开普勒分析其数据,通过精确的计算分析后得出了行星运动定律,故B错误;
C.在探究牛顿第二定律的实验中时,采用了控制变量法,故C正确;
D.电场强度的大小是由电场本身决定的,公式
采用“比值法”定义的物理量,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
3.B
【分析】
根据开普勒第三定律求解空间站的周期;根据求解空间站的加速度;根据求解空间站的速度;根据求解角速度.
【详解】
根据开普勒第三定律,得空间站的运行周期与地球同步卫星的运行周期之比为;又地球同步卫星的运行周期为 T同=24h,所以国际空间站的运行周期为 T空=×24h≈1.5h=90min,故A错误.根据,解得 ,选项B正确;根据,解得v=7.7km/s,选项C错误;角速度大小约为 ,选项D错误;故选B.
4.C
【详解】
A.物体在星球表面受到的重力等于万有引力,即
火星半径约为地球半径的,火星质量约为地球质量的,可知祝融号“”火星车在火星表面受到的重力约为在地球表面受到的重力的,A错误;
B.由开普勒第三定律可得
即
火星的公转周期约为地球公转周期的2倍,可知火星公转轨道的半长轴约为地球公转轨道的半长轴的倍,B错误;
C.在星球表面运行的卫星,由引力作为向心力可得
可得星球的第一宇宙速度为
火星半径约为地球半径的,火星质量约为地球质量的,可得火星第一宇宙速度为地球第一宇宙速度(7.9km/s)的倍,约等于3.7km/s,C正确;
D.“祝融号”火星车着陆过程中引力做正功,引力势能减小,穿越火星大气层过程阻力做负功,机械能减小,着陆过程速度减小,动能减小,D错误。
故选C。
5.C
【解析】
【详解】
A.功率表示力对物体做功的快慢程度,选项A错误;
B.功的单位可以用N m=J表示,1N=1kg m/s2是力的单位,选项B错误;
C.开普勒在前人研究的基础上总结出行星运动三定律,选项C正确;
D.卡文迪许由于测出了万有引力常量而被称为第一个“称量地球的质量”的人,选项D错误;
故选C.
6.D
【详解】
A.根据开普勒第一定律可知:地球处于试验船大椭圆轨道的一个焦点上。故A错误;
B.根据开普勒第二定律可知:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积,以地球作为中心天体的实验船也满足该定律,故B错误;
C.由于试验船在椭圆轨道上运行,速度大小会发生变化,万有引力会做功,试验船的运动方向不会总是与万有引力方向垂直,即试验船的运动方向不会总是与它和地球的连线垂直,故C错误;
D.根据开普勒第三定律可知:所有地球卫星的轨道的半长轴的三次方跟它的运行周期的二次方的比值都相等
得
故D正确。
故选D。
7.B
【详解】
A.根据开普勒第二定律知,地心与月心连线在相同时间内扫过的面积相等,故A正确,不符合题意;
B.根据
GM=gR2
得,月球在远地点若做匀速圆周运动,线速度
做椭圆运动时,在远地点的速度小于,故B错误,符合题意;
C.根据开普勒第二定律得,在相等时间内扫过的面积相等,有
则
故C正确,不符合题意;
D.根据
得
月球在远地点和近地点到地心的距离之比为(R+h1):(R+h2),则月球在远地点和近地点的加速度大小之比为,故D正确,不符合题意。
故选B。
8.A
【详解】
A.根据万有引力定律得
解得,A点处于近地点,速度大,故卫星在A点的速度大于,故A正确;
B.根据万有引力定律得
C点所处的轨道半径小,卫星在C点的加速度大于在B点的加速度,故B错误;
C.A点处于近地点,运行速度大,B点处于远地点,运行速度小,卫星从A点到C点的距离与从C点到B点的距离相等,故卫星从A点到C点的时间小于从C点到B点的时间,故C错误;
D.卫星的发射速度不能大于11.2 km/s,大于11.2km/s会脱离地球引力的束缚,故D错误。
故选A。
9.D
【详解】
控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道时需做离心运动,可知需要的向心力增大,所以需要加速才能实现.故A错误;远地点B离地面高度为6R,则到地球的球心的距离为7R.根据 可知,卫星在近地轨道与远地轨道运动的速度之比为,选项B错误; 卫星的加速度由万有引力提供,则:,则卫星在近地轨道通过A点的加速度等于在椭圆轨道通过A点时的加速度,选项C错误; 卫星在椭圆轨道上的半长轴: ;由开普勒第三定律 ,可知: ,所以T椭圆=8T;卫星在椭圆轨道上运动时,由近地点到远地点的过程恰好等于椭圆的运动的半个周期,所以:.故D正确.故选D.
点睛:该题结合我国科技的热点,考查卫星的变轨问题以及椭圆运动的时间问题,涉及的公式比较多,解答的关键是要理解并牢记开普勒第二定律和开普勒第三定律.
10.D
【详解】
A.由开普勒三定律知绕地球运行的不同卫星的的值都相同,故A不符题意;
B.同一卫星离地球越远,根据开普勒第二定律知周期较长,运行速率越小,故B不符题意;
C.不绕地球运行的不同卫星,轨道的半长轴越长,则周期T越大,故C不符题意;
D.开普勒第三定律成立的条件是中心天体相同,故D符合题意;
故选D。
11.A
【详解】
A.哈雷彗星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小,则PM段的时间小于MQ段的时间,所以从M到P,所用的时间小于,故A正确;
B.从P到Q阶段,万有引力做负功,速率减小,哈雷彗星与太阳间的引力减小,则加速度减小,故B错误;
C.从N到Q,由于只有万有引力做功,机械能守恒,故C错误;
D.哈雷彗星沿如图轨道逆时针运动,则从M到N,万有引力先做正功后做负功,故D错误。
故选A。
12.D
【详解】
A.哥白尼提出“日心说”的说法,选项A错误;
B.牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许测出了引力常量,选项B错误;
C.根据开普勒第三定律可知,所有行星的公转周期的二次方跟它的轨道半径的三次方的比值都相同,选项C错误;
D.开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究,得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,选项D正确。
故选D。
13.D
【详解】
AB、所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,但都在不同的轨道上运动,故A B错误;
CD、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,故离太阳越近的行星运动周期越短,故D正确,C错误。
故选D.
14.
【详解】
根据开普勒第三定律可得
解得
15.29.7年
【详解】
地球和土星均为太阳系的行星,对同一恒星的所有卫星,其轨道半径和运行周期均满足恒量,
解:根据行星的运动规律:,有,
解得年.
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