适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练22

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练22，共5页。试卷主要包含了图甲是未来空间站的构思图等内容，欢迎下载使用。

课时规范练22
基础对点练
1.(卫星的绕行规律)(2023广东惠州模拟)图甲是未来空间站的构思图。在空间站中设置如图乙所示绕中心轴旋转的超大型圆管作为生活区,圆管的内、外管壁平面与转轴的距离分别为R1、R2。当圆管以一定的角速度ω转动时,在管中相对管静止的人(可看作质点)便可以获得一个类似在地球表面的“重力”,以此降低因长期处于失重状态对身体健康造成的影响。已知地球质量为m地,地球半径为R,引力常量为G,地球自转周期为T。当空间站在地球静止同步轨道上运行时,管道转动的角速度ω大小为(　　)

A. B.
C. D.
答案 B
解析 人靠在外管壁上随圆管一起做圆周运动,由题意可知G=mω2R2,解得ω=,故选B。
2.(同步卫星)(2023北京东城模拟)设地球的质量为m地,平均半径为R,自转角速度为ω,引力常量为G,则有关同步卫星的说法不正确的是(　　)
A.同步卫星的轨道与地球的赤道在同一平面内
B.同步卫星的离地高度为h=
C.同步卫星的离地高度为h=-R
D.同步卫星的角速度为ω,线速度大小为
答案 B
解析 同步卫星相对于地球静止,所以同步卫星的轨道只能在赤道的上方,且轨道平面与赤道平面共面,A正确;根据万有引力提供向心力,有G=mω2(R+h),解得h=-R,B错误,C正确;同步卫星的轨道半径为r=R+h=,线速度为v=ωr=ω·,D正确。
3.(双星模型)(多选)(2023宁夏石嘴山模拟)宇宙中两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力互相绕转,称之为双星系统,在浩瀚的银河系中,多数恒星都是双星系统,设某双星系统A、B绕其连线上的O点做匀速圆周运动,如图所示。若rA>rB,则(　　)

A.星球A的质量一定小于星球B的质量
B.星球A的角速度一定大于星球B的角速度
C.双星间距离一定,双星的总质量越大,其转动周期越大
D.双星的质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大
答案 AD
解析 A、B绕O点运动的周期相同,则角速度相同,且二者的向心力均由A、B之间的万有引力提供,所以大小相等,即mAω2rA=mBω2rB,因为rA>rB,所以mA 4.(近地卫星、同步卫星和赤道上的物体的比较)(2022湖南岳阳十四中模拟)如图所示,A为地球表面赤道上的物体,B为一轨道在赤道平面内的实验卫星,C为在赤道上空的地球同步卫星,地球同步卫星C和实验卫星B的轨道半径之比为3∶1,两卫星的环绕方向相同,那么关于A、B、C的说法正确的是(　　)

A.B、C两颗卫星所受地球万有引力之比为1∶9
B.B卫星的公转角速度小于地面上随地球自转物体A的角速度
C.赤道上的物体、实验卫星和同步卫星的线速度大小关系满足vC>vB>vA
D.B卫星中的航天员一天内可看到5次日出
答案 D
解析 B、C两颗卫星质量关系不确定,引力之比的关系也不能确定,A错误;根据G=mω2r,可知卫星的轨道半径越大,角速度越小,B错误;根据G=m,可知B卫星线速度大于C卫星线速度,又由于C卫星与物体A角速度相等,根据v=ωr可知C卫星的线速度大于地面上随地球自转物体A的线速度,根据v=可知,B卫星的线速度大于C星的线速度,即赤道上的物体、实验卫星和同步卫星的线速度大小关系满足vB>vC>vA,C错误;根据G=m,C卫星与地球自转周期相同,解得TB=T地,则B卫星中的航天员一天内可看日出的次数n==5,D正确。
5.(宇宙速度)(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宇宙速度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大于地球表面的重力加速度
答案 A
解析 当发射速度大于地球的第二宇宙速度时,探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动,火星在太阳系内,所以火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度,故A正确;当发射速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间时,探测器将围绕地球运动,故B错误;根据万有引力提供向心力,有,解得第一宇宙速度为v1=,所以火星的第一宇宙速度为v火=v1=v1,故火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度,C错误;万有引力近似等于重力,则有=m'g,解得火星表面的重力加速度g火=g地=g地,所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度,故D错误。
素养综合练
6.(2023湖北襄阳模拟)如图所示,甲、乙两行星半径相等,丙、丁两颗卫星分别绕甲、乙两行星做匀速圆周运动,丙、丁两卫星的轨道半径r1=2r2,运动周期T2=2T1,则(　　)

A.甲、乙两行星质量之比为1∶16
B.甲、乙两行星第一宇宙速度大小之比为4∶1
C.甲、乙两行星密度之比为16∶1
D.甲、乙两行星表面重力加速度大小之比为8∶1
答案 B
解析 根据卫星运动的向心力由万有引力提供,得G=m'r,解得m=,则甲、乙两行星质量之比为,A错误;由G=m'得,甲、乙两行星第一宇宙速度大小之比为,B正确;由m=ρ·πR3,得甲、乙两行星密度之比为,C错误;由G=m'g得甲、乙两行星表面重力加速度大小之比为,D错误。
7.(2022广东蛇口育才中学模拟)2020年6月23日,北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空,标志着我国北斗全球卫星导航系统星座部署完成。北斗系统空间段由若干地球静止轨道卫星(记为a卫星)、倾斜地球同步轨道卫星(记为b卫星)和中圆地球轨道卫星(记为c卫星)等组成,c卫星的轨道高度低于a卫星的。关于这些卫星,下列说法正确的是(　　)
A.三种卫星中,c卫星的动能较大
B.b卫星可能始终处于赤道某城市的上方
C.a卫星运行的角速度大于c卫星
D.从a卫星轨道变轨到c卫星轨道做匀速圆周运动需点火减速两次
答案 D
解析 由于不知道卫星的质量关系,因此无法判定三种卫星动能大小关系,A错误;b卫星为倾斜同步卫星,相对地面是运动的,不可能始终处于赤道某城市的上方,B错误;根据=mω2r,可得ω=,由于a卫星的轨道半径大于c卫星的轨道半径,因此a卫星运行的角速度小于c卫星运行的角速度,C错误;从a卫星轨道变轨到c卫星轨道做匀速圆周运动,应先点火减速到椭圆轨道上,且椭圆轨道的近地点在c卫星轨道上,远地点在a卫星轨道上,当卫星沿椭圆轨道到达c卫星轨道时,再次点火减速,进入圆形轨道c,因此需点火减速两次,D正确。
8.(2023重庆模拟)如图所示,宇宙中由三颗星体构成的一个系统,忽略其他星体对它们的作用,存在着一种运动形式:三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上,在相互之间的万有引力作用下,在三角形所在的平面内正在绕某一共同的圆心沿顺时针做角速度大小相等的圆周运动。已知星体A的质量为m,星体B、C的质量均为,三角形边长为L(L远大于星体自身半径),引力常量为G。

(1)若星体A可视为球体,且半径为R,求星体A的第一宇宙速度大小。
(2)求星体A所受到的万有引力合力的大小。
(3)求三星体A、B、C做圆周运动时向心加速度之比。
答案 (1)
(2)
(3)
解析 (1)根据题意,设质量为m'的卫星围绕星球A表面做圆周运动,由万有引力提供向心力有
G=m'
解得v=。
(2)根据题意可知,星体A受两相等的引力且夹角为60°,由万有引力公式可得
F1=G
由平行四边形法则可得
F合=。
(3)根据题意,对星体B,由万有引力公式可得,两引力大小分别为
F2=,F3=
它们之间夹角为60°,由平行四边形法则,根据余弦定理可求出
FB合=
同理可得
FC合=
由牛顿第二定律可得
a=
可得向心加速度之比为
aA∶aB∶aC=。