作业(十五) 天体运动-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第二册知能达标训练（人教版2019）

作业（十五） 天体运动 [基础训练] 6.a是地球赤道上一栋建筑，b是在赤道平 1.两个质量不同的天体构成双星系统，它们以二者 面内做匀速圆周运动的卫星，c是地球同 连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，下列说 步卫星，已知c到地心距离是b的二倍， 法正确的是 ( 某一时刻b、c刚好位于a的正上方（如图 A.质量大的天体线速度较大 所示)，经48h,a、b、c的大致位置是图中的( B.质量小的天体角速度较大 C.两个天体的向心力大小相等 D.若在圆心处放一个质点，它受到的合力为零 2.设地球半径为R,a为静止在地球赤道上的一个 物体，b为一颗近地绕地球做匀速圆周运动的人 造卫星，为地球的一颗同步卫星，其轨道半径为 7.如图所示是嫦娥五号环月变 r。下列说法正确的是 ( 轨的示意图。在I圆轨道运 A.a与c的线速度大小之比为 行的嫦娥五号通过变轨后绕 月球 Ra与c的线速度大小之比为，√ Ⅱ圆轨道运行，则下列说法正 确的是 ( ) C.b与c的周期之比为，√ r A.嫦娥五号在I轨道的线速度大于在Ⅱ轨道的 线速度 D.b与c的周期之比为尽尽 B.嫦娥五号在I轨道的角速度大于在Ⅱ轨道的 角速度 3.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较 C.嫦娥五号在I轨道的运行周期大于在Ⅱ轨道 小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨 前相比 ( 的运行周期 A.轨道半径变小 B.向心加速度变小 D.嫦娥五号由I轨道通过加速才能变轨到 C.线速度变小 D.角速度变小 Ⅱ轨道 4.关于亚洲一号地球同步静止通信卫星，下列说法 [能力提升] 正确的是 () 8.10月26日，神舟十七号 A.已知它的质量是1.2t,若将它的质量增为 载人飞船与空间站组合 2倍，其同步轨道半径变为原来的2倍 B.它的运行速度大于7.9km/s,它处于完全失重 体完成自主快速交会对 地球 状态 接。如图所示，若神舟 C.它可以绕过北京的正上方，所以我国能利用其 十七号对接前从圆轨道 进行电视转播 I变轨至圆轨道Ⅱ，已 D.它的周期是24h,其轨道平面与赤道平面重合 知地球半径为R,轨道I距地面高度为h1,轨道 且距地面高度一定 Ⅱ距地面高度为九2，则关于神舟十七号，下列判 5.(多选)我国中星11号商业通信卫星是一颗同步 断正确的是 卫星，它定点于东经98.2度的赤道上空，关于这 A.变轨时需减速才能从轨道I变轨至轨道Ⅱ 颗卫星的说法正确的是 ( A.运行速度大于7.9km/s B变轨前后向心加速度大小的比值为尽士h) (R+h2) B.离地面高度一定，相对地面静止 C.变轨后神舟十七号的线速度大于7.9km/s C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角 速度大 D.若空间站与神舟十七号处于相同轨道，且一前 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速 一后沿同一方向绕行，为实现对接，可使运行 度大小相等 靠后的飞船向后喷气加速 29 O物理·必修第二册（配RJ版） 9.(2024·广东深圳期中)北斗卫星导航系统具有 A.星体的线速度a=2Vg 定位、授时和通信功能。北斗系统采用三种轨道 B.星体的加速度2aA=aB 卫星组网，高轨卫星更多，抗遮挡能力强，尤其低 C.星体所受合力F4=FB 纬度地区性能特点更为明显。如图所示，卫星a、 D.星体的质量ma=mc b、c沿圆形轨道绕地球运行。a是极地轨道卫星， 12.(2024·四川南充校考)宇宙中存在两个质量均 在地球两极上空约1000km处运行；b是低轨道 为m的星球A和星球B,两星球之间的距离为L, 卫星，距地球表面高度与a相等；c是地球同步卫 引力常量为G。 星，则 ( ) A.a、b的周期比c大 甲 乙 B.a,b的向心力大小一定相等 (1)若将A、B星球视为远离其他天体的双星模 C.a、c的线速度相同 型，请用L、G、m等参数表示两行星做匀速圆周 D.a,b的向心加速度大小一定相等 运动的周期T。; 10.如图所示是嫦娥五号奔月示意图，卫星发射后 (2)天文观测发现A、B星球实际的运行周期T 通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移 轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并 -,某天文学家认为导致该现象的原因可能 开展对月球的探测。下列说法正确的是( 是在A、B星球连线的中点处存在一颗暗星（由 月亮 暗物质构成的天体)C,请根据上述信息计算暗 星C的质量M与A星球的质量m的比值。 动地球 地月转移轨道 A.发射嫦娥五号的速度必须达到第三宇宙速度 B.在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关 C.卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平 方成反比 D.在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受 月球的引力 11.(多选)(2024·江西上饶校考)如图所示，A、B、C 三颗星体分别位于等边三角形的三个顶点上， 在相互之间的万有引力作用下，绕圆心O在三 角形所在的平面内做匀速圆周运动，ro=rco= 2r0。忽略其他星体对它们的作用，则下列关系 正确的是 ( 0 C 30⑧ 作业（十五）天体运动 AB错误，C正确；由高轨道变轨到低轨道做近心运动， 1.C双星系统的结构是稳定的，故它们的角速度相等， 需要万有引力大于向心力，所以由I轨道通过减速才能 故B项错误：两个星球间的万有引力提供向心力，根据 变轨到Ⅱ轨道，故D错误。 牛顿第三定律可知，两个天体的向心力大小相等，故C 8.A在轨道I上需要减速做近心运动才能变轨至轨道 项正确，根据牛顿第二定律，有Gm12=m1w ! Ⅱ，A正确；由万有引力提供向心力，得GM=ma,解 2 =m2wr2 其中r1十r2=L 孙4n一GY心二，故变轨前后向心加速度大小的比值 故n=mL 1_(R+h2)2 m1十m2 a2(R+)2B错误，变轨后神舟十七号仍绕地球做 m1一L 圆周运动，故变轨后神舟十七号的线速度小于7.9km/s, n=m十m2 C错误；若空间站与神舟十七号处于相同轨道，且一前 故边=1=m2 一后沿同一方向绕行，则飞船向后喷气加速后会做离心 U2 r2 m1 运动，两者不会对接，D错误。 故质量大的天体线速度较小，故A错误； 9.D由万有引力提供向心力，有F。=Gm-man 若在圆心处放一个质点，合力为 r2 F-G mimoG mamo Go(m1+m2)2 22 22 L? 3A元2深得T=灯a=20r就 ,，w (爱器)0，发D错无 道半径越大，周期越大，线速度越小，根据题意可知，α、b 的轨道半径相同，比c的半径小，则a、b的周期比c的周 2.D物体a与同步卫星c角速度相等，由v=rw可得，二 期小，a、b线速度大小相等，方向不同，比c的线速度大， 者线逢度之比为尽，选项A,B均错误：而6C均为卫 a、b的向心加速度大小相等，故AC错误，D正确；由于 不知道卫星的质量大小，所以向心力大小无法确定，故 里，由T=2x√品可得，二者周期之比为，压，选 3 B错误。 :10.C本题考查了与万有引力定律相关的多个知识点， 项C错误，D正确。 如万有引力公式、宇宙速度，卫星的周期等，设问角度 新颖。第三宇宙速度是卫星脱离太阳系的最小发射速 3.A 由G0=m停知T=2x品支轨后T减小， r3 度，所以嫦城五号卫星的发射速度一定小于第三宇宙 r2 速度，A项错误；设卫星轨道半径为r,由万有引力定律 则r减小，故选项A正确；由GM=ma知r减小，a支 r2 知卫星交到的引力F-G恤，C项正确：设卫显的周 大，故选项B错误：由G恤=m知。= r2 G,r减 期为T,由6=m禁得T-腻，所以卫星的 小，口变大，故选项C错误；由w-要知T减小，m变大， 周期与月球质量有关，与卫星质量无关，B项错误；卫 星在绕月轨道上运行时，由于离地球很远，受到地球引 故选项D错误。 力很小，卫星做圆周运动的向心力主要由月球的引力 4.D万有引力提供向心力G=m二知轨道半径与 提供，D项错误。 2 11.BD三星系统是三颗星都绕同 环绕天体的质量无关，A错误：在地球表面时，环绕速度 一圆心O做匀速圆周运动，由此 大小为7.9km/s,此速度为最大的环绕速度，同步卫星 它们转动的角速度相同，由线速 的轨道高于地球表面卫星的轨道，所以速度小于 度与角速度的关系公式v=ar, 7.9km/s,B错误；同步卫星与地球自转同步，所以它的 1 周期也为24h,且必须发射到赤道上空，C错误，D正确。 可知星体的线速度A=2B,A 5.BC中星11号是地球同步卫星，距地面有一定的高 错误；由向心加速度公式a= 度，运行速度要小于7.9km/s,A错误；其位置在赤道 w2r,可得星体的加速度aA= 上空，高度一定，且相对地面静止，B正确；其运行周期 为24小时，小于月球的绕行周期27天，由=纤知，其 wrAo,aB=w2rBo=202rAO, 有2aA=aB,B正确：三颗星体都 运行角速度比月球的大，C正确：同步卫星与静止在赤 绕同一圆心O做匀速圆周运动， 道表面的物体具有相同的角速度，但半径不同，由α 每个星体受到另外两个星体的 rw2知，同步卫星的向心加速度大，D错误。 万有引力的合力需指向O点，因 6.B在某时刻c在a的正上方，则以后永远在a的正上 此可得星体A、B受力如图甲所 示，可知A、B间的万有引力大 方，时6布c,报播G-m气，粮知T:-2,2,又 小等于A、C间的万有引力大 小，B、C间的万有引力大小小于 由2T=n6T6,得6=2X2√2≈5.66圈，所以B正确。 A、C间的万有引力大小，两图中 7.C嫦娥五号在I轨道和轨道都做匀速圆周运动，万有引 乙 力提候句心力，到有G恤=m号-mr= 的两分力的夹角相等，因此FA 4π >FB,C错误：由图乙可知，A、B间的万有引力大小等 r2 Tr解得 于A、C间的万有引力大小，可知mB=mC,D正确。 =√√，T=2品因为n>周此培 12.解析（1)以A星球为研究对象，共公转半径n=受 娥五号在I轨道的线速度小于在Ⅱ轨道的线速度，嫦城 根据匀速國周运动规律有 五号在I轨道的角速度小于在Ⅱ轨道的角速度，嫦娥五 号在I轨道的运行周期大于在Ⅱ轨道的运行周期，故 : 管-×台得 2π2L3 L2 Gm。 42 (2)以A星球为研究对象，做匀速圆周运动的向心力： 11.BD本题考查瞬时功率、平均功率的理解与应用，除 来源于B星及C星的万有引力，即 理解两种功率的概念及意义外，还要注意瞬时功率与 Gm +管-×受熙 时刻对应，平均功率与一段时间对应。20时刻速度大 1L)2 2Fo. 小2=a1·2t0= 2 m0,3时刻的速度大小为购= 联立两式解得M-3 v2十a20= m4 0,26+306-003o时刻力F习 m 2m2L3 答案)√Gm (2 3D,所以醉时功率P=3那，·的-15F,,B正确，A 作业（十六）功与功率 错误；0~3t。时间段，水平力对物体做功W=F01十 1.B力对物体是否做功，关键要看是否符合做功的两个 因素。 3那=R,×号费(2，P+3,("）· 2.BC根据受力分析知FN=mg一Fsin0,Ft=FN= 25F2102,平均功率P=V_25F2,D正确，C错误。 u(mg一Fsin),由于支持力、重力与雪橇的位移垂直， 2m t 6m 故这两个力不做功，A错误，B正确：由功的计算式得拉 12.解析(1)推力F对物体做功 力做功WF=Flcos0,C正确；摩擦力做功W=一Fl= W=Fs1·cos37°=10×2×0.8J=16J。 一(mg一Fsin)l,D错误。 (2)撤去推力F前，F=Fsin37°+mg 3.AC对人匀速时受力平衡，则F=F:,即A正确：加速 f1=uFNI, 时对人有F(一F=ma>0,即B错误；减速时F一F,= W1=-f1s1=-u(Fsin 37+mg)s1 ma>0,即C正确，D错误。 =-0.2×(10×0.6+2×10)×2J=-10.4J。 4.C功的大小与物体质量及运动情况无关，由于两种情 撒去推力F后，f2=uFN2=mg, 况下，力的大小相同，位移也相同，故力F做的功均为 W2=-f2s2=-mg52=-0.2×2×10X1.6J W=Fx,即W1=W2,应选C。 =-6.4J。 5.A对物体受力分析可知，物体只受力F的作用，由牛 全过程中摩擦力对物体做功W=W1十W2=一16.8J。 顿第二定律可得a= 答案(1)16J(2)一16.8J m 13.解析(1)木块所受的合外力 h时刻的速度为v=at= F F=mgsin 0-umgcos 0=mg(sin 0-ucos 0)=2X10 ×(0.6-0.5×0.8)N=4N. 期在时同内的华均选度为可=受一-号·品 木块的加建度a费-音m/g=2m/g,前25内木 所以在时间内力F的平均功率 P-F-F合：品-品 F2 块的位移1=之ad2=号×2X2m=4m 重力在前2s内做的功为W=mglsin0=2×10×4× 故A正确，BCD错误。 0.6J=48J. 6.B由于拉力相同而又通过相同的位移，根据W=FL可 (2)重力在前2s内的平均功率为P=”=48W= 知拉力对物体做的功一样多，但由于沿光滑水平面前进 2 时间短，所以P1>P2,故B正确。 24W。 7.B木箱的加速度a=Fcos a=0.1m/,4s末的速度 (3)木块在2s末的速度o=at=2×2m/s=4m/s m 2s末重力的瞬时功率P=mgusin0=2×10×4X v=at=0.4m/s,则醉时功率P=Fvcos a=0.4W,B正 0.6W=48W. 确。 答案(1)48J(2)24W(3)48W 8.AC重力对物体B做功为mgh,重力对物体A做功为 作业（十七）功和功率 mg sin0·x=mgh,A正确；A、B两物体运动时间不同， 1.D根据功率公式可得P=F 平均功率不同，B错误；到底端时B2=2gh,A2= 随着速度变大，牵引力F变小，由a=F二[可知a变小， 2gsin日·x=2gh,A、B两物体到达底端时速度大小相 等，但方向不同，D错误：到底端时A的瞬时功率PA= 直到F一∫汽车速度达到最大值。汽车在斜面上，牵引 力还需要克服重力沿斜面向下的分量，因此根据P= (mgsin)·vA,B的瞬时功率PB=mgTB,显然PA< PB,C正确。 (mgsin 0f)v,f=kmg 9.A物体匀速运动时，合力为0，合力对物体做功为0，故 : 可得v= mg(k+sin 0) A正确； 故D正确，ABC错误。 物体在水平方向移动，在重力方向上没有位移，所以重 2.B将小物块轻轻放在匀速运动的传送带上，小物块相 力对物体做功为零，故B错误； 对于传送带运动，滑动摩擦力充当动力，传送带对小物 摩擦力沿斜面向上，与位移的夹角为180°一0，根据平衡 块的摩擦力做正功，故A错误，B正确；静摩擦力作用的 条件可得f=mgsin0 物体间无相对滑动，但不代表没发生位移，所以可以做 所以摩擦力对物体做功为W:=fLcos(180°一0) 正功、负功或不做功，CD错误。 =-mgLsin 0cos 0 3.B由题意可知，物体运动过程可分两段，两段内摩擦力 即物体克服摩擦力做功为mgLsin 0cos0,故C错误， 做功均为负功，即W=一Fl,则全程摩擦力所做的功 支持力垂直斜面向上，与位移的夹角为90°一日，则弹力 W瑟=一2Fl。 对物体做功WN=mgcos0·Lcos（90°一9)= 4.C根据P=F0可知，发动机的功率不变，汽车加速行 mgLsin 0cos0,故D错误。 10.A摩擦力方向平行皮带向上，与物体运动方向相同， 驶的过程中，速度增大，剥牵引力减小，根据a=F-上， 故摩擦力做正功，A正确，B错误：支持力始终垂直速 阻力不变，加速度减小，最后做匀速直线运动，故ABD 度方向，不做功，C错误；合力为零，不做功，D错误。 错误，C正确。 43