专题09：天体运动的综合问题--2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第七章 万有引力与宇宙航行 专题09：天体运动的综合问题 一、选择题 1.(2023江苏南京中华中学期中)我国“天问一号”火星探测器于2020年7月23日从地球发射，经地火转移轨道，于2021年2月10日抵达火星附近，进入环火轨道，如图所示。已知火星和地球在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星公转的轨道半径是地球公转轨道半径的1.5倍，则 (　 　) A.火星绕太阳运动的加速度大于地球绕太阳运动的加速度 B.“天问一号”的发射速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度 C.发射“天问一号”时，火星大致处于A位置 D.在相等的时间内，火星与太阳的连线扫过的面积等于地球与太阳的连线扫过的面积 2.(2022江苏徐州学情调研)如图所示，如果把地球表面看成一座巨大的拱形桥，若汽车速度足够大，就可以飞离地面而成为人造地球卫星。已知地球自转周期为T，赤道处的重力加速度为g赤，引力常量为G，地球的半径为R。则下列说法正确的是 (　 　) A.汽车相对地心的速度至少为才能飞离地面 B.地球的质量为 C.地球两极处的重力加速度为R+g赤 D.为了使汽车更容易飞离地面，汽车应该在低纬度地区自东向西加速运动 3.(2023湖南长沙长郡中学期中)2020年6月，中国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星成功发射。已知地球周围的卫星绕地球做圆周运动的轨道半径r(卫星距地心的距离)，与卫星绕地球一圈的时间T之间的关系满足=k，k为常数。利用三颗位置适当的地球静止轨道卫星(周期与地球自转周期一致，即相对于地球静止于赤道上空)，可使地球赤道上任意两点之间保持无线通信。目前，地球静止轨道卫星的轨道半径约为地球半径的6倍。假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗静止轨道卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为 (　 　) A.1 h　　　　　　　　　　B.4 h C.8 h　　　　　　　　　　D.16 h 4.(2023黑龙江哈尔滨哈师大附中期末)1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是 (　 　) A.该卫星在L2点处于平衡状态 B.该卫星绕太阳运动的周期大于地球公转周期 C.该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小 D.该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 5.(2023黑龙江双鸭山期中)2020年7月23日12时41分，长征五号遥四火箭在海南文昌发射场点火起飞，将我国首次火星探测任务“天问一号”探测器送入地火转移轨道，迈出了我国行星探测的第一步。其携带的“祝融号”火星探测车安全到达预定位置，对火星进行科学探测。假想“祝融号”在火星表面做平抛运动实验，将质量为m的小球从距离地面高度h位置以速度v水平抛出，运动时间为t，落地后水平方向分位移为x。已知火星半径为R，引力常量为G，则下列说法正确的是 (　 　) A.“天问一号”与火箭分离时的速度至少为16.7 km/s B.火星的质量为M= C.如果小球平抛初位置高度为2h，那么其在空中运动的时间为2t D.“天问一号”被火星成功捕获后，需要点火加速后才能到达更低的环火轨道 6.(2022江苏苏州八校联盟适应性检测)某载人宇宙飞船绕地球做圆周运动的周期为T，由于地球遮挡，航天员发现有T时间会经历“日全食”过程，如图所示，已知地球的半径为R，引力常量为G，地球自转周期为T0，太阳光可看作平行光，则下列说法正确的是 (　 　) A.宇宙飞船离地球表面的高度为2R B.一天内飞船经历“日全食”的次数为 C.航天员观察地球的最大张角为120° D.地球的平均密度为ρ= 二、非选择题 7.(2023天津南开中学期中)如图所示为宇宙演化中的一种常见现象。中子星与恒星伴星构成一个双星系统，在中子星的强大引力下，恒星的物质被中子星吸走，被吸走的物质构成中子星的吸积盘，并在吸积盘中边旋转边向位于吸积盘中心的中子星坠落。吸积过程常伴随着X射线喷发，形成喷流。某时刻，设中子星质量为M1，伴星质量为M2，二者相距L，并绕二者的质心做角速度相同的匀速圆周运动。已知引力常量为G。 (1)只考虑中子星与伴星间的万有引力，求此时该双星系统的角速度ω。 (2)将中子星视为以自转周期T0(通常为数毫秒到数十秒)高速自转的半径为R0(通常为几千米)的球体，为保证赤道处的物体被中子星的万有引力拉住而不被“甩出”，求中子星的最小平均密度ρ。 答案全解全析 第七章　万有引力与宇宙航行 专题