2020年高考物理十四大必考经典专题10 天体运动的“四类热点”问题

2．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年启动，对一个超紧凑双白矮星系统产生的引力波进行探测。该计划采用三颗相同的卫星(SCl、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列，三角形边长约为地球半径的27倍，地球恰好处于三角形中心，卫星将在以地球为中心的圆轨道上运行，如图所示(只考虑卫星和地球之间的引力作用)，则（ ）

A． 卫星绕地球运行的向心加速度大于近地卫星的向心加速度 B． 卫星绕地球运行的周期大于近地卫星的运行周期 C． 卫星绕地球运行的速度等于第一宇宙速度 D． 卫星的发射速度应大于第二宇宙速度 【答案】B 【解析】根据GMmGM?maa?，解得，由于卫星绕地球运行的半径大于近地卫星的运行半径，则卫r2r3Mm4?2rA错误；星绕地球运行的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，根据G2?m2r得T?2?，rTGM则半径越大，周期越大，根据题意可知，卫星绕地球运行的半径大于近地卫星的运行半径，则卫星绕地球运行的周期大于近地卫星的运行周期，B正确；第一宇宙速度是绕地球运动的最大速度，则三颗卫星线速度都小于第一宇宙速度，C错误；第二宇宙速度为从地球逃逸出的速度，而卫星围绕地球做匀速圆周运动，则发射速度小于第二宇宙速度，D错误．学&科网

3．2012年6月18日，神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气，下面说法正确的是（ ） A．为实现对接，两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 B．如不加干预，在运行一段时间后，天宫一号的动能可能会增加 C．如不加干预，天宫一号的轨道高度将缓慢降低

D．航天员在天宫一号中处于完全失重状态，说明航天员不受地球引力作用 【答案】BC。

【解析】人造地球卫星的速度小于等于第一宇宙速度，因此A错误。对接轨道所处的空间存在极其稀薄的

大气，不加干预摩擦生热导致速度减小，向心运动到达低轨道，由v?GM知速度会增大，因此BC正确。r完全失重的本质是弹力变化，万有引力不变，因此D错误。高度重视实践题，提高知识的应用能力。故本题选BC。

4．有a、 b、c、d四颗地球卫星： a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动；b处于

离地很近的近地圆轨道上正常运动；c是地球同步卫星；d是高空探测卫星。各卫星排列位置如图，则下列说法正确的是( )

A． a的向心加速度等于重力加速度g

B． 把a直接发射到b运行的轨道上，其发射速度大于第一宇宙速度 C． b在相同时间内转过的弧长最长 D． d的运动周期有可能是20h 【答案】C

【解析】A、地球同步卫星的周期c必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c的角速度相同，根据a=ω2r知，c的向心加速度大. 由牛顿第二定律得：

，解得：

，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星c的

向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度约为g，故知a的向心加速度小于重力加速度g；故A错误.

B、第一宇宙速度是发射近地卫星的发射速度，故把a发射到b上的速度等于第一宇宙速度；故B错误. C、由牛顿第二定律得：

，解得：

，卫星的轨道半径越大，速度越小，所以b的半径最

小速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，ac转动周期相同，a的半径小，故a自转的线速度小于c的线速度，所以abcd中，b的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长；故C正确. 学科*网 D、由开普勒第三定律

知，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d的运动周期大于c的周期24h，d

的运行周期应大于24h，不可能是20h；故D错误.故选C.

5．飞船在圆轨道上飞行时处于“完全失重”状态，以下哪个实验不能在飞船中进行（ ）

A．用天平测质量 B．用弹簧测力计测拉力 C．用刻度尺测长度 D．用停表测时间 E．用电流表测电流 F．托里拆利实验 【答案】AF。

【解析】完全失重状态下跟重力有关的一切现象消失，天平测质量利用杠杆平衡和压力，因此A不能进行。用弹簧测力计可以测拉力但是不能测重力。用刻度尺测长度不涉及重力，用停表测时间是利用发条的弹性势能不涉及重力，用电流表测电流是利用扭转力矩不涉及重力，托里拆利实验是利用水银柱压强，完全失重时液体压强为零，因此F不能进行。故本题选AF。

6．如图所示，地球质量为M，绕太阳做匀速圆周运动，半径为R。有一质量为m的飞船，由静止开始从P点在恒力F的作用下，沿PD方向做匀加速直线运动，一年后在D点飞船掠过地球上空，再过三个月，又在Q处掠过地球上空。根据以上条件可以得出（ ）

A．D、Q间的距离为2R B．P、D间的距离为

162R 992?2FMC．地球与太阳的万有引力大小

16m92?2FMD．地球与太阳的万有引力大小

32m【答案】ABC。

【解析】由题意知从D到Q转过的圆心角是90°，由勾股定理知DQ=2R，因此A正确。由题意知tPD：tPQ=1：（1+

11162）=4：5，由匀加速直线位移x=at2知PD:PQ=16：25，因此PD:DQ=16：9，PD=R，429121F24?2R162t和F引?M因此B正确。由知C正确D错误。故本题选ABC。 R=at=··222m9T7．2014年3月8日凌晨马航客机失联后，西安卫星测控中心紧急调动海洋、风云、高分、遥感4个型号近10颗卫星，为地面搜救提供技术支持．特别是“高分一号”突破了空间分辨率、多光谱与大覆盖面积相结合

的大量关键技术．如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一平面内运动的示意图．“北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动．卫星“G1”和“G3”的轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，“高分一号”在C位置．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力．则下列说法正确的是

A． 卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等且为

B． 如果调动“高分一号”卫星快速到达B位置的下方，必须对其加速 C． 卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间为

D． 若“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大 【答案】C 【解析】

A：对卫星“G1”和“G3”，

；对地表物体，

；联立可得：

。故A项错误。

B：”高分一号”卫星加速，将做离心运动，轨道半径变大，速度变小，路程变长，到达B位置的下方的运动时间变长。故B项错误。 C：据C项正确。

D：若“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，克服阻力做功，机械能减小。故D项错误。 8．(2019浙江台州模拟)2018年12月8日，“嫦娥四号”探测器成功发射，并于2019年1月3日实现人类首次在月球背面软着陆。已知月球半径为R，月球表面重力加速度为g，万有引力常量为G，当嫦娥四号在绕月球做匀速圆周运动时的轨道半径为r。下列说法正确的是（ ）

，得

，所以卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间

。故