专题04 万有引力与航天方法模型-【鼎力同步】2022-2023年高一物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练（人教版2019）

高一物理下学期期中期末模型方法大单元综合专练 专题04 万有引力与航天方法模型 特训专题 特训内容 专题1 天体质量和密度的估算（1T—4T） 专题2 不同轨道的卫星和同步卫星（5T—8T） 专题3 卫星变轨和相遇问题（9T—12T） 专题4 双星模型和多星模型（13T—16T） 【典例专练】 1、 天体质量和密度的估算 1．如图所示是嫦娥探测器的变轨示意图，已知探测器在变入低轨后的绕月圆轨道上运动的周期为T，轨道半径为r，月球表面重力加速度为，则（　　） A．探测器在变轨以后机械能比变轨前大 B．探测器在圆轨道上运动时处于平衡状态，飞船内的物体所受合力为零 C．月球的半径为 D．月球的平均密度为 2．中国空间站天和核心舱绕地球的运行可视为匀速圆周运动，已知其轨道距地面的高度为h，运行周期为T，地球半径为R，万有引力常量为G，由此可得到地球的平均密度为（　　） A． B． C． D． 3．北斗卫星导航系统[BeiDou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem]是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统。如图，I为地球近地卫星，II为北斗卫星导航系统中的一颗静止轨道卫星，其对地张角为。已知地球自转周期为，万有引力常量为G。下列说法正确的是（    ） A．地球的平均密度为 B．卫星I和卫星II的加速度之比为 C．卫星I的周期为 D．卫星II的发射速度大于11.2km/s 4．2022年11月1日，梦天实验舱与“天宫”空间站在轨完成交会对接，目前已与天和核心舱、问天实验舱形成新的空间站“T”字基本构型组合体。已知组合体的运行轨道距地面高度为h（约为400km），地球视为理想球体质量为M，半径为R，地球表面的重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（　　） A．航天员漂浮在组合体中，处于平衡状态 B．地球的平均密度可表示为 C．组合体轨道处的重力加速度为 D．组合体的运行速度为 【模型方法总结】 1.“自力更生”法(g－R)：利用天体表面的重力加速度g和天体半径R。 (1)由G＝mg得天体质量M＝。 (2)天体密度ρ＝＝＝。 (3)GM＝gR2称为黄金代换公式。　　 2.“借助外援”法(T－r)：测出卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T和半径r。 (1)由G＝mr得天体的质量M＝。 (2)若已知天体的半径R，则天体的密度ρ＝＝＝。 (3)若卫星绕天体表面运行时，可认为轨道半径r等于天体半径R，则天体密度，可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T，就可估算出中心天体的密度。 2、 不同轨道的卫星和同步卫星 5．如图所示，、两颗人造地球卫星分别绕地球运行，其中卫星的运行轨迹为圆，卫星的运行轨迹为椭圆，两轨迹在点相切。则（  ） A．卫星的质量一定大于卫星的质量 B．卫星运行的周期小于卫星运行的周期 C．两颗卫星经过P点时的加速度大小相等 D．卫星经过P点时的动能一定大于卫星经过P点时的动能 6．2023年2月10日，远在火星执行全球遥感科学探测任务的“天问一号”火星环绕器，已经在火星“上岗”满两年，不久的将来人类登上火星将成为现实。若a为火星表面赤道上的物体，b为轨道在火星赤道平面内的气象卫星，c为在赤道上空的火星同步卫星，卫星c和卫星b的轨道半径之比为4：1，且两卫星的绕行方向相同，下列说法正确的是（　　） A．a、b、c的线速度大小关系为va < vb < vc B．a、b、c的角速度大小关系为ωa < ωb < ωc C．在卫星b中一天内可看到8次日出 D．a、b、c的向心加速度大小关系为aa < ab < ac 7．材料的力学强度是材料众多性能中被人们极为看重的一种性能，目前已发现的高强度材料碳纳米管的抗拉强度是钢的100倍，密度是钢的，这使得人们有望在赤道上建造垂直于水平面的“太空电梯”。当航天员乘坐“太空电梯”时，地球引力对航天员产生的加速度a与r的关系用图乙中图线A表示，航天员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r的关系用图线B表示，其中r为航天员到地心的距离，R为地球半径．关于相对地面静止在不同高度的航天员，下列说法正确的是（    ） A．航天员在处的线速度等于第一宇宙速度 B．图中为地球同步卫星的轨道半径 C．随着r增大，航天员运动的线速度一直减小 D．随着r增大，航天员受到电梯舱的弹力减小 8．2019年12月中国航天科技集团宣布2030我国将开展太阳系外行星宜居行星探测项目——“觅音计划”；同月“IAU100太阳系外行星世界命名活动”中将我国天文学家发现的第一颗太阳系外行星及其母恒星命名为“望舒”和“羲和”。若“羲和”与太阳的质量之比为m，“望舒”与地球的轨道半径之比为n，下列关于“望舒”与地球绕中心天体运动过程中分析正确的是（　　） A．“望舒”与地球的线