2020届高三高考物理二轮复习专题强化练习卷：天体运动题型

天体运动题型

1．(2019·贵州安顺市上学期质量监测)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卫星的公转角速度大于地面上随地球自转的物体A的角速度

C．同一物体在B卫星中对支持物的压力比在C卫星中小

D．B卫星中的宇航员一天内可看到9次日出

2．(2019·全国卷Ⅱ·14)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆．在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描述F随h变化关系的图像是(　　)

3．(多选)(2019·江西上饶市重点中学六校第一次联考)A、B两个半径相同的天体各有一个卫星a、b环绕它们做匀速圆周运动，两个卫星的环绕周期之比为4∶1，A、B各自表面重力加速度之比为4∶1(忽略天体的自转)，则(　　)

A．a、b轨道半径之比为4∶1                            B．A、B密度之比为4∶1

C．a、b与天体的连线扫过相同面积所需时间之比为1∶16   D．a、b所受向心力之比为1∶16

4.(2019·重庆七校联考)2018年2月7日凌晨，太空技术探索公司Space X成功通过猎鹰重型火箭将一辆特斯拉跑车送入绕太阳飞行的轨道。如图所示，已知地球中心到太阳中心的距离为rD，火星中心到太阳中心的距离为rH，地球和火星绕太阳运动的轨迹均可看成圆，且rH＝1.4rD，若特斯拉跑车沿图中椭圆轨道转移，则其在椭圆轨道上的环绕周期约为(　　)

A．1.69年   B．1.3年

C．1.44年   D．2年

5.(2019·广东省广州市天河区模拟)假定太阳系中一颗质量均匀、可看做球体的小行星，其自转可以忽略。若该星球自转加快，角速度为ω时，该星球表面的“赤道”上物体对星球的压力减为原来的。已知引力常量G，则该星球密度ρ为(　　)

A.         B.            C.          D.

6.(2019·湖南省怀化市模拟)我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家，为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利地进行对接，具体操作应为(　　)

A．飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接

B．空间站在前，飞船在后，两者沿同一方向做圆周运动。在合适的位置飞船加速追上空间站

C．空间站在高轨道，飞船在低轨道两者同向飞行，在合适的位置飞船加速追上空间站然后对接

D．飞船在高轨道，空间站在低轨道两者同向飞行，在合适的位置飞船减速然后与空间站对接

7.(2019·江西南昌二模)(多选)用石墨烯制作超级缆绳，人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现。科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯仓沿着这条缆绳运行实现外太空和地球之间便捷的物资交换。下列有关电梯仓的说法正确的是(　　)

A．电梯仓停在地球同步轨道站，缆绳对它有作用力

B．电梯仓停在地球同步轨道站，缆绳对它无作用力

C．电梯仓停在中间位置，缆绳对它有沿绳指向地心的作用力

D．电梯仓停在中间位置，缆绳对它有沿绳背向地心的作用力

8．(2019·江西高三九校3月联考)“月亮正加速远离地球，后代没月亮看了。”一项新的研究表明，月球的引力在地球上产生了周期性的潮汐现象，潮汐力耗散地球的自转能量，降低地球的旋转速度，同时也导致月球正在以每年3.8 cm的速度远离地球。不考虑其他变化，则很多年后与现在相比，下列说法正确的是(　　)

A．月球绕地球做圆周运动的周期将减小   B．月球绕地球做圆周运动的线速度增大

C．地球同步定点卫星的高度增大         D．地球同步定点卫星的角速度增大

9．(2019·郑州二模)2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅，首次实现人类探测器在月球背面软着陆。12月12日16时45分，嫦娥四号探测器成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约100 km的环月轨道，如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A．嫦娥四号的发射速度大于第二宇宙速度

B．嫦娥四号在100 km环月轨道运行通过P点时的加速度和在椭圆环月轨道运行通过P点时加速度相同

C．嫦娥四号在100 km环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动周期

D．嫦娥四号在地月转移轨道经过P点时和在100 km环月轨道经过P点时的速度相同

10.(2019·山东省济宁市模拟)据报道，2020年我国将发射首颗“人造月亮”，其亮度是月球亮度的8倍，可为城市提供夜间照明。假设“人造月亮”在距离地球表面500 km的轨道上绕地球做匀速圆周运动(不计地球自转的影响)，下列有关“人造月亮”的说法正确的是(　B　)

A．发射速度小于第一宇宙速度            B．角速度大于月球绕地球运行的角速度

C．向心加速度大于地球表面的重力加速度  D．在运行轨道上处于完全失重状态，重力加速度为0

11.我国已经发射了一百七十多个航天器。其中发射的货运飞船“天舟一号”与已经在轨运行的“天宫二号”成功对接形成组合体，如图所示。假设组合体在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球做匀速圆周运动，周期为T1。如果月球绕地球的运动也看成是匀速圆周运动，轨道半径为R1，周期为T2。已知地球表面处重力加速度为g，地球半径为R，引力常量为G，不考虑地球自转的影响，地球看成质量分布均匀的球体。则(　　)

A．月球的质量可表示为        B．组合体与月球运转的线速度比值为

C．地球的密度可表示为     D．组合体的向心加速度可表示为2g

12.(2019·河南郑州一模)地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动，地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所成夹角叫做地球对该行星的观察视角，如图中θ所示。当行星处于最大观察视角时是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时机。已知某行星的最大观察视角为θ0，则该行星绕太阳转动的角速度与地球绕太阳转动的角速度之比为(　　)

A.  B.  C.  D.

13.(2019·湖北荆州高三二模)2018年12月8日凌晨2点24分，中国长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心起飞，把嫦娥四号探测器送入地月转移轨道，“嫦娥四号”经过地月转移轨道的P点时实施一次近月调控后进入环月圆形轨道Ⅰ，再经过系列调控使之进入准备“落月”的椭圆轨道Ⅱ，于2019年1月3日上午10点26分，最终实现人类首次在月球背面软着陆。若绕月运行时只考虑月球引力作用，下列关于“嫦娥四号”的说法正确的是(　　)

A．“嫦娥四号”的发射速度必须大于11.2 km/s

B．沿轨道Ⅰ运行的速度大于月球的第一宇宙速度

C．沿轨道Ⅰ运行至P点的加速度小于沿轨道Ⅱ运行至P点的加速度

D．经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道Ⅰ

14.(2019·贵阳一模)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波信号。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并之前，它们绕二者连线上的某点做圆周运动，且二者越转越近，最终碰撞在一起，形成新的天体。若将两颗中子星都看做是质量均匀分布的球体，则此过程中两中子星的(　　)

A．线速度逐渐变小    B．角速度保持不变

C．周期逐渐变大    D．向心加速度逐渐变大

参考答案

1.【答案】　B

【解析】　根据万有引力定律F＝G知，物体间的引力与两个物体的质量及两者之间的距离均有关，由于B、C两卫星的质量关系未知，所以B、C两颗卫星所受地球引力之比不一定为1∶9，故A错误；C卫星的轨道半径比B卫星的轨道半径大，由开普勒第三定律知，B卫星的公转周期小于C卫星的公转周期，而C卫星的公转周期等于地球自转周期，所以B卫星的公转周期小于随地球自转的物体的运动周期，因此B卫星的公转角速度大于地面上随地球自转的物体A的角速度，故B正确；物体在B、C卫星中均处于完全失重状态，物体对支持物的压力均为零，故C错误；根据开普勒第三定律＝k，知C、B卫星轨道半径之比为3∶1，则周期之比为3∶1，地球自转周期与C卫星周期相同，所以地球自转周期是B卫星的运行周期的3倍(约为5.2倍)，因此B卫星中的宇航员一天内看不到9次日出，故D错误．

2.【答案】　D

【解析】　在嫦娥四号探测器“奔向”月球的过程中，根据万有引力定律可知，随着h的增大，探测器所受的地球引力逐渐减小但并不是均匀减小的，故能够描述F随h变化关系的图像是D.

3.【答案】　AB

【解析】　根据G＝m()2r以及G＝mg可得r3＝＝∝gT2；可得a、b轨道半径之比为＝＝，选项A正确；由ρ＝＝＝∝g，则 A、B密度之比为4∶1，选项B正确；根据t＝，r2θ＝S，即t＝＝＝，当扫过相同面积S时，则＝×＝×()2＝，选项C错误；两卫星a、b的质量不确定，无法比较向心力的大小关系，选项D错误．

4.【答案】B

【解析】设跑车在椭圆轨道上的运行周期为T，椭圆轨道的半长轴为R，由开普勒第三定律有＝，其中R＝，TD＝1年，解得跑车在椭圆轨道上的运行周期T≈1.3年，B正确。

5【答案】　C

【解析】　忽略行星的自转影响时，有：G＝mg，自转角速度为ω时，G＝mg＋mω2R，行星的密度ρ＝，解得ρ＝，故选C。

6.【答案】C

【解析】　飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动对撞后飞船和空间站都会损毁，A项错误；空间站在前，飞船在后，两者沿同一方向做圆周运动，在合适的位置飞船加速会做离心运动，不可能追上空间站，B项错误；空间站在高轨道飞船在低轨道两者同向飞行，在合适的位置飞船加速做离心运动追上空间站然后对接，C项正确；飞船在高轨道空间站在低轨道两者同向飞行，飞船的速度比空间站的速度小，因此难以实现对接，D项错误。  

7.【答案】　BD

【解析】　电梯仓停在地球同步轨道站时，万有引力全部提供向心力，所以缆绳对它无作用力，A错误，B正确；电梯仓停在中间位置，由于电梯仓的角速度与地球自转角速度相等，电梯仓做圆周运动的半径减小，所需的向心力减小，但万有引力增大，所以缆绳对它有沿绳背向地心的作用力，C错误，D正确。

8【答案】　C

【解析】　月球绕着地球做匀速圆周运动，故G＝mr，解得T＝2π ，随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的周期将变大，A错误；月球绕着地球做匀速圆周运动，故G＝m，解得v＝ ，随着地月间距增加，月球绕地球做圆周运动的线速度变小，B错误；潮汐力消耗地球的自转能量，降低地球的旋转速度，使地球自转角速度变小，故同步卫星的角速度变小，同步卫星的周期变大，根据T＝2π ，轨道半径变大，故高度增大，C正确，D错误。

9.【答案】　B

【解析】　第二宇宙速度是飞行器能够脱离地球引力束缚的最小发射速度，而嫦娥四号还没有脱离地球的引力束缚，所以发射速度小于第二宇宙速度，A错误；嫦娥四号卫星在不同轨道经过P点，所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律，知加速度相同，B正确；根据开普勒第三定律＝k知，100公里的圆轨道半径大于椭圆轨道的半长轴，则嫦娥四号在100公里的圆轨道上运动的周期大于其在近月点为15公里的椭圆轨道上运动的周期，故C错误；嫦娥四号在椭圆轨道的P点是远月点，速度比较小，要进入100公里的圆轨道，需要加速，做离心运动，所以嫦娥四号在椭圆轨道P点的速度小于在100公里的圆轨道P点的速度，故D错误。

10.【答案】B

【解析】　第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星的最大运行速度，根据G＝m可得v＝，所以“人造月亮”的运行速度不可能小于第一宇宙速度，故A错误；根据G＝mω2r可得ω＝，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径小于月球绕地球运行的半径，所以“人造月亮”的角速度大于月球绕地球运行速度，故B正确；根据G＝ma可得a＝，由于“人造月亮”绕地球做圆周运动的半径大于地球半径，所以“人造月亮”的向心加速度小于地球表面的重力加速度，故C错误； “人造月亮”在绕地球做匀速圆周运动时，万有引力即重力提供向心力，加速度竖直向下等于重力加速度，故处于完全失重状态，但重力加速度g＝不为零，故D错误。

11.【答案】C

【解析】由于月球是环绕天体，根据题意可以求出地球的质量，不能求月球的质量，A错误；对于组合体和月球绕地球运动的过程，万有引力提供向心力，设地球质量为M，则由牛顿第二定律可知G＝m，解得v＝，则组合体与月球运转的线速度比值为，B错误；对于组合体，由G＝m·(R＋h)，解得M＝，又因为地球的体积为V＝πR3，整理解得ρ＝＝，C正确；由G＝ma，G＝mg，知组合体的向心加速度大小为a＝2g，D错误。

12.【答案】　A

【解析】由题意可知，当地球与行星的连线与行星轨道相切时，观察视角最大，设R为地球的轨道半径，可得行星的轨道半径r＝Rsinθ0，得：＝sinθ0。设太阳的质量为M，根据万有引力提供向心力，则有：G＝mω2r，得：ω2＝，行星绕太阳转动的角速度与地球绕太阳转动的角速度之比为：＝＝，故A正确，B、C、D错误。

13.【答案】D

【解析】嫦娥四号仍在地月系里，没有脱离地球的束缚，故其发射速度需小于第二宇宙速度而大于第一宇宙速度，故A错误；卫星在轨道Ⅰ的轨道半径大于月球的半径，由公式v＝ 可知，沿轨道Ⅰ运行的速度小于月球的第一宇宙速度，故B错误；卫星经过P点时的加速度由万有引力产生，不管在哪一轨道，只要经过P点，加速度都相同，故C错误；卫星经过地月转移轨道的P点时，如果不调控，卫星将远离月球，即万有引力不足以提供所需的向心力，所以卫星经过地月转移轨道的P点时必须进行减速后才能进入环月圆形轨道Ⅰ，故D正确。

14.【答案】D

【解析】设两颗星的质量分别为m1、m2，轨道半径分别为r1、r2，相距L，根据万有引力提供向心力可知：＝m1r1ω2，＝m2r2ω2，又L＝r1＋r2，ω＝，联立解得ω＝，T＝，r1＝L，r2＝L，根据线速度和角速度的关系，有v1＝ωr1＝，v2＝ωr2＝，故随着L变小，线速度变大，角速度变大，周期变小，A、B、C错误；对于向心加速度，有＝m1a1＝m2a2，故可判断向心加速度变大，D正确。