练案(26)第5章 专题强化六 天体运动中的三类典型问题-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习提能训练（新教材）

11.(多选)如图甲所示，假设某星球表面上有一倾角为013.(2024·海南海口月考)2021年1月20日0时25 的固定斜面，一质量为m的小物块从斜面底端沿斜 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火 面向上运动，其速度一时间图像如图乙所示。已知 箭，成功将天通一号03星发射升空，发射入轨后将与 小物块与斜面间的动摩擦因数以=号，该星球半径R 地面移动通信系统共同构成天地一体化移动通信网 络。有一检测仪器置于压力传感器上，在地面仪器 =6×10km,引力常量G=6.67×10-"N·m2/kg2, 静止时测得仪器对平台的压力为F。,地面的重力加 π取3.14，则下列说法正确的是 速度为g,地球半径为R;现运载火箭点火后以加速 年ms 度α=号竖直向上做匀加速直线运动，到某高处时发 061 现压力传感器的示数为 ,已知引力常量为G,并且 忽略地球自转 A.该星球的第一宇宙速度，=3.0×10m/5 B.该星球的质量M=8.1×10“kg C.该星球的自转周期T=1,3×10s D.该星球的密度p=896kg/m 12.(2023·浙江卷)太阳系各行星几乎在同一平面内沿 同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某 (口)求压力传感器的示数为华时运载火箭离地面的 地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的 高度h: 现象，称为“行星冲日”，已知地球及各地外行星绕太 (2)若天通一号03星在离地面高度为3h处开始绕 阳运动的轨道半径如下表： 地球做匀速圆周运动，运行N圈的时间为1，求地 行星名称地球 火星 木星 土星 天王星海王星 球的密度。 轨道半径 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 R/AU 则相邻两次“冲日”时间间隔约为 A.火星365天 B.火星800天 C.天王星365天 D.天王星800天 练案[26] 专题强化六 天体运动中的三类典型问题 2.(2024·江西鹰潭质检)我国首颗量 同步卫坠 基础过关练 子科学实验卫星于2016年8月16 益了 题组一赤道上的物体、近地卫星和同步卫星的差异 日1时40分成功发射。我国在世界 1.我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉卫星发 上首次实现卫星和地面之间的量子 球 射中心成功发射。“墨子”由火箭发射至高度为 通信，构建天地一体化的量子保密通 信与科学实验体系。假设量子卫星 500km的预定圆形轨道。此前在西昌卫星发射中心 轨道在赤道平面，如图所示。已知量 成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7,G7属于地 子卫星的轨道半径是地球半径的n倍，同步卫星的轨 球静止轨道卫星（高度约为36000km),它将使北斗 道半径是地球半径的m倍，图中P点是地球赤道上一 系统的可靠性进一步提高。关于卫星以下说法中正 点，由此可知 确的是 A同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 A.这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/s B.通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方 B.同步卫星与P点的线速度之比为，√元 C.量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7的周 期小 C.量子卫星与同步卫星的线速度之比为” D.量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7 的小 D,.量子卫星与P点的线速度之比为、√m -351 题组二人造卫星的变轨与对接问题 6.2020年7月，我国用长征运载火箭将“天问一号”探测 3.(2022·浙江6月选考)神舟十三号飞船采用“快速返 器发射升空，探测器在星箭分离后，进入地火转移轨 回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在 道，如图所示，2021年5月在火星乌托邦平原着陆。 圆轨道环绕并择机返回地面。则 () 则探测器 A.天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速 度越大 地火转移轨道 B.返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力 地康 工问号 C.质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道 探制 抽 运行 道 D.返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒 火坐 4.(多选)随“天宫二号”空间实验室（轨道舱）发射入轨 A.与火箭分离时的速度小于第一宇宙速度 的伴随卫星重约47千克，尺寸相当于一台打印机大 B.每次经过P点时的速度相等 小。释放后伴随卫星将通过多次轨道控制，逐步接近 C.绕火星运行时在捕获轨道上的周期最大 轨道舱，最终达到仅在地球引力作用下对轨道舱的伴 随飞行的目标。之后对“天宫二号”四周表面进行观 D.绕火星运行时在不同轨道上与火星的连线每秒扫 察和拍照以及开展其他一系列试验，进一步拓展空间 过的面积相等 应用。根据上述信息及所学知识可知 题组三双星及多星系统的问题 A.轨道控制阶段同一轨道上落后的伴随卫星需点火 7.（多选)(2024·广东深圳中学质检)有一对相互环绕 加速才能追上前方的“天宫二号” 旋转的超大质量的双黑洞系统，如图所示。若图中双 B.轨道控制阶段同一轨道上落后的伴随卫星需经历 先减速再加速过程才能追上前方的“天宫二号“” 黑洞的质量分别为M,和M2,它们以两者连线上的某 C.伴随飞行的伴随卫星和“天宫二号”绕地球做椭圆 一点为圆心做匀速圆周运动，根据所学知识，下列说 轨道运行时具有相同的半长轴 法中正确的是 D.由于伴随卫星和“天宫二号”的轨道不重合，故它们 绕地运行的周期不同 5.2023年5月10日，太空快递车一天舟六号货运飞船 发射升空，天舟六号在近地轨道I短暂停留，经转移 轨道Ⅱ后，用时6.5h快速完成与神舟十六号载人飞 船对接，形成三舱三船组合体，如图所示，已知地球半 A.双黑洞的角速度之比仙，：=M2:M, 径R,神舟十六号载人飞船距地面的高度为h,则 B.双黑洞的轨道半径之比r1:3=M2:M C.双黑洞的线速度大小之比：，=M:M 神舟十六号轨道（Ⅲ） D.双黑洞的向心加速度大小之比a1:a:=M2:M 载移轨道(】 8.（2024·江西赣州高三联考)2023年5月29日，中国 、 载人登月工程宣布已实施启动，计划在2030年前实现 载人登月。忽略其他星球的影响，在地月系统中，常 近地轨道·B 地球 1) 常认为月球是绕地心做圆周运动的，其运行周期为 T,:若将地球和月球视为双星系统，月球绕其轨道中心 运行的周期为T2。如图，即地球和月球（图中未标注） 在引力作用下都绕0点做匀速圆周运动，两星球的球 A.神州十六号飞船中宇航员不受地球引力作用 心和O三点始终共线，地球和月球分别在O的两侧。 B.飞船在近地轨道运动的速率大于神州十六号轨道 则根据分析可知 上运动的速率 C,飞船在近地轨道上A点的加速度小于转移轨道上A 点的加速度 丛球2 D.飞船在近地轨道运动的周期大于神州十六号轨道 上运动的周期 352 A.T应大于T B.神舟十六号从A运动到B的最短时间为 B.T2应小于T /12R+ 、T C.T2和T,大小相等 V8 R+H D.条件不足，无法判断 C.忽略地球自转，地球表面重力加速度与空间站处 9.在距离我们大约1600光年的范 Q 围内，存在一个四星系统。假设 重力加凌度大小此为产 四星系统离其他恒星较远，通常 D.神舟十六号在轨道I上运行时的机械能小于在轨 道Ⅱ上运行时的机械能 可忽略其他是体对四星系统的引 力作用。四星系统的形式如图所 12.《流浪地球2》中的太空电梯令人十分震撼，从理论上 示，三颗星位于边长为L的等边三角形的三个顶点 讲是可行的，原理是利用地球外的一个配重，这个配 重绕地球旋转的高度高于同步卫星轨道，当它与地 上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，而第四 球同步转动时，缆绳上的张力使得电梯舱可以把物 颗星刚好位于三角形的中心不动。设每颗星的质量 资运送到太空。关于相对地面静止在不同高度的物 均为m,引力常量为G,则 资，下列说法正确的是 () A.每颗星做圆周运动的向心加速度与m大小无关 B.三星的总动能为E=3(5+1)Gm 2L C.若四颗星的质量m均不变，距离L均变为2L,则周 期变为原来的2倍 A.物资在距离地心为地球半径处的线速度等于第一 D.若距离1不变，四颗星的质量m均变为2m,则角速 宇宙速度 度变为原来的2倍 B.物资在配重空间站时处于完全失重状态 C.物资所在高度越高，受到电梯舱的弹力越小 能力综合练 D.太空电梯上各点线速度与该点离地球球心的距离 10.双星系统是两颗恒星在相互之间的万有引力作用 成正比 下，绕连线上的某点做周期相同的匀速圆周运动的 13.(多选)2021年5月，基于“中国天眼"球面射电望远 天体系统。设双星系统中其中一颗恒星的线速度大 镜(FAST)的观测，首次发现脉冲星三维速度与自转 小为，加速度大小为4，周期为T,所受的向心力为 轴共线的证据。如图，假设在太空中有恒星A、B双 星系统绕点0做顺时针匀速圆周运动，运动周期为 F,它们之间的距离为「，不计其他天体的影响，两颗 T,它们的轨道半径分别为R,Rg,R,<Ra,C为B的 恒星的质量不变。下列各图可能正确的是( 卫星，绕B做逆时针匀速圆周运动，周期为T2,忽略 N∠ A与C之间的引力，引力常量为G,以下说法正确的 是 B 11.北京时间2023年10月31日8教道1 教道Ⅱ 时11分，神舟十六号航天员景海 鹏、朱杨柱、桂海潮完成全部既定 任务，撤离空间站平安返回。空 A.若知道卫星C的轨道半径，则可求出卫星C的 间站的轨道可认为是距地面高度为H的匀速圆周运 质量 动轨道I,周期为T,神舟十六号返回轨道可近似为 B.恒星A的质量大于恒星B的质量 椭圆轨道Ⅱ，B为近地点，地球半径为R,引力常量为 C恒星A的质量为4n,(R,+R CT G。下列说法正确的是 () D.A、B、C三星由图示位置到再次共线所需时间 A.神舟十六号撤离空间站时需要在A点加速进入椭 圆轨道Ⅱ 为 -353G(M+m) 故A错误，B正确：由题知，在与点的敏天器受2D根据G恤=m竿，得T√哥，由题意知=R, 太阳和地球引力共同作用，始终与太阳，地球保持相对静止，则 nR)正 n 有G、m 2)7+G=m'w(r+)再根据选项AB分析可知 =R所以7”W 行=VmR)= ,故A错误：P为地 球赤道上一点，P点角速度等于同步卫星的角速度，根据"=， M1=m2,新+=R,仙= G(M+m R ,联立解得「= 有==贤=丹放B错误：根据G。m,得e [3W+广R,放C错误D正确。放选BD 例6：BD①中央星受力平衡：②两种三星模型中均为两力合力提 供向心力。三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一 半径为R的圆轨道上运行，其中边上的一颗星受中央星和另一 3.C 颗边上星的万有引力提供向心力，即G” (2R)7M 根据G学=m二可知，（越大，环绕速度越小.A错误：返同 R' 艙中的字航员处于失重状态，仍然受地球的引力，B错误：根据 解得：=入√架，放A错误：根据万有引力提供向心力有G誉 G=m二可知，质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同 轨道运行，C正确：返回舱穿越大气层返可地面过程中，摩擦 +G I G=学R解得T=4R√高故B正确：三颗星 R 力做负功，机械能减小，D错误。 位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形4BC速度变一轨道将发生变化一无法在同一轨道加迷对接或 轨道运行，根据万有引力提供向心力有2G止。 减速对接。伴随卫星做匀速圆周运动时，万有引力提供向心 力，当作随卫星加速时，在原轨道运行所需要的向心力变大，但 M引0由于两种系统的运动周期相同，则可得上 万有引力大小不变，故万有引力不足以提供向心力，伴随卫星 会做离心运动，飞到较高的轨道：轨道半径越大，线速度越小 浮儿故D正确：由：=浮·如照立解得 3/12 故伴随卫星不能追上“天宫二号”，需要减速到较低轨道，再加 速上升到较高轨道才能追上前方的“天宫二号”，故A错误，B √放C错误。 正确：根据开普物第三定律可知，绕地球飞行的作随卫星与“天 宫二号”的周期相同，则二者运行时具有相同的半长轴，故C正 例7：BD四颗星体在同一平面内围绕同一点做匀速圆周运动，所 确，D错误。 以星体匀速圆周运动的圆心一定是正方形的中心，故A错误：5.B神州十六号飞船中宇航员随飞船一起在轨道Ⅲ做圆周运 由，2Gm 2(分+管=m.可知 动，所受地球的引力用来提供做圆周运动的向心力，故A错误： 根据万有引力充当向心力有G学=m二，解得=√何，可 4+20@,故B正确：（宁+2水答=m可知，若边长 23 知，轨道半径越大，线速度越大，由此可知飞船在近地轨道运动 L和星体质量m均变为原来的两倍，侧星体匀速圆周运动的加 的速率大于神州十六号轨道上运动的速率，故B正确：根据牛 速度大小变为原来的宁，故C错误：由（兮+c受 顿第二定律6学。m,可得a=以，可知，飞船在近地轨道上 A点距地心的距离与转移轨道上A点距地心的距离相等，因此 可知星体匀速圆周运动的线速度大小：= (4+2)Gm,所以 加速度大小相等，故C错误：根据万有引力充当向，心力GM。 4L 若边长L和星体质量m均变为原来的两倍，星体匀速圆周运动 4π22 的线速度大小不变，故D正确。 不1，解得T=√W,可知，轨道半径越大，周期越大，因此 可知飞船在近地轨道运动的周期小于神州十六号轨道上运动 练案[26] 的周期，故D错误。故选B。 6C探测器与火箭分离时脱离地球束缚进入太阳系，其速度大 1.C根据G=m号，得=√回知轨道半径越大线速度 于第一宇宙速度，故A错误：由题图可知.探测器做近心运动， 越小，北斗G7和量子科学实验卫层“墨子“的线速度均小于地 故每次经过P点的速度越来越小，故B错误：由题图可得，探测 球的第一宇宙速度，故A错误：北斗(G7为同步卫星，只能定点 器绕火星运行时在捕获轨道上的轨道半径最大，则由开普勒第 4W 三定律知，探测器在捕获轨道上的周期最大，故C正确：由开营 于赤道正上方，故B错误：根据6=m只，得T=√哥 勒第二定律可知，探测器绕火星运行时在同一轨道上与火星的 所以量子科学实验卫星“墨子”的周期小，放C正确：卫星的向 连线每秒扫过的面积相等，故D错误 心加迷度4-，轨道半径小的量子科学实验卫星“墨子“的向 7.BD双黑洞绕连线的某点做匀速圆周运动的周期相等，所以角 速度也相等，故A错误：双黑洞做匀速圆周运动的向心力由它 心加速度比北斗G7的大，故D错误。 们间的万有引力提供，向心力大小相等，由M。r,=M仙3，得 519 (:2=M:M,故B正确：由r=ar得双黑洞的线速度大小之 比知：2=r1:r3=M2:H1,故C错误：由a=mr得双黑洞的向 A运动到B的最短时间为1=，=/(，B 心加速度大小之比a::%=:3=M2:M,故D正确。 错误：忽略地球自转，在地球表面处重力加速度为g,可得四 R 8.B设地球和月球质量为Mm,地月距离为L,月球是绕地心做 圆周运动的，其运行周期为，对月球有学。部L,解得了 ,空间站处重力加造度为.可得你=g,解得 一、√哥，看将地球和月球视为双星系统，月球烧其轨道中心 一（代太，C正确：神舟十六号撤离空间站时需要在轨道1 的A点减速进人椭圆轨道Ⅱ，因此，神舟十六号在轨道I上运 运行的周别为，设月球的轨道半径为、对月球有管 行时的机械能大于在轨道Ⅱ上运行时的机械能，D错误。 2.D第一宇宙速度是指物体在环绕地球做匀速圆周运动所围 景，解得万-需因<，周石<不。放选B 要达到的最小速度，即物体在地面附近受到的万有引力提供 做圆周运动所需的向心力：而物资在距离地心为地球半径处 9.B①恒星在三个力的作用下做圆周运动：②圆周运动的半径T 的线速度小于第宇宙速度，故A错误：太空电梯各点随地球 二。每颗星的轨道半径均为=一，三颗星对它万有引力 31 一起做匀速圆周运动，只有位置达到同步卫星的高度的点才 处于完全失重状态，故B错误：设物资受到电梯舱的弹力为 的合力F=G m30=3+月6m,由 +26m R、,由万有引力和弹力的合力提供向心力，则有G沙-尺、一 (3+3)Gm =mm,解得a=3+)Gm,所以向心加速度与质 mwr,可得R、=GM-m,当G恤=mwr时，物资高度， 2 2 等于同步卫星轨道高度R,物资受到的弹力为0：当物资高度 量有关.A情误：由3+)G位=m号，B'=方m解得总动 ，小于同步卫星轨道高度R:时，物资所在高度越高，受到电梯 舱的弹力越小：当物资高度r大于同步卫星轨道高度Ra时： 能，356mBE确：由3+位=m·() 物资所在高度越高，受到电梯舱的蝉力越大：故C错误：太空 2L 电梯相对地球静止，各点角速度相等，各点线速度"=，与该 解得T=2√3+3 -,距离L变为原来的2倍，则 点离地球球心的距离成正比，故D正确。故选D。 13.BC在B、C的系统中，对于C,由万有引力提供向心力可得 周期变为原来的2√2倍，每颗星的质量m都变为原来的2倍，则 周期变为原来的受信，即角速度变为原来的，2倍，C,D错误。 Ge=m开Rc,所以无法求出C的质量，A错误：A、B为 双星系统，A、B间的万有引力提供A,B做圆周运动所需的向 10.B根据万有引力提供向心力写出对应函数关系。根据，四 心力，故A、B所需的向心力相等，且周期相等，所以有 =mw=mr2,可知m=m22,因为1+52=r,可解得 M()R,=M,()R,R,<R,所以M,>M,.B正确：A,B 为双星系统，所以对于B星，万有引力提供向心力， 1 1+m f,= m、期据3上，·可知三 GM,M。 龙牛三开求得M,=4心+} -,C正 CT √(m,+,,故r与r不是线性关系，A错误：根据必。 确；设A,B,C三星由图示位置到再次共线所需时间为(，由于A 星转过的圆心角等于B星转过的圆心角，因此当A.B,C三星 m,a,解得a=,故a-图线是过原点的直线，B正确：根 由题图示位置到再次共线时，A星转过的圆心角与C星转过的 然m号解得-√而1与不是线 4 圆心角之和为，即o1+=票+要=，求得1 2 TT 性关系.C错误：根据F=Gm匹，可知F-千图线为曲线，D 2(T+)D错误。 错误 第六章 机械能 11.C神舟十六号在轨道1上运行时，万有引力提供向心力， 学=m号，数离空间站时做向心运动，万有引力大于所需的 第15讲功和功率 向心力，需要在A点减速进入椭圆轨道Ⅱ，A错误：由题图可 知识梳理·易错辨析 知识梳理 知，轨道Ⅱ的半长轴为4=2R+,轨道1的半径为r=R+H, 2 一，1.(1)力(2)力的方向 2.力对物体空间 根据开普勒第三定律可得二 ，，由此可知，神舟十大号在 3.Fs@(1)位移方向(2)恒力 L2R+八 4.(1)正功(2)负功克服(3)不做功 轨道Ⅱ上运行的周期为T1=√8(R+H) T,神舟十六号从 二，I.(1)平均功率(2)FW平均功率瞬时功率 520