课时检测训练18 卫星运动的三类问题-【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习课时检测训练（人教版2019）

期也应随之变 卫星 30r 解得a=G 火箭在精圆轨道Ⅱ上运行的周期之比 小，由开普制 为F:√石，D正确。故选D 第三定体片 (2)由匀遗圆周运动规律得GMm= 4.D解析取S为研究对象，S做匀 k可知卫星离 勿之 速圆周运动，由牛顿第二定律得 卫星 地球的高度应 G,严-m(停)解得%一产， GT 变小，要实现三颗卫星覆盖全球的目 GM 的，则卫星周期最小时，由儿何关系 得Nr 故D正确。 可作出卫星问的位里关系如图所示。 (3)因为空间站每绕地球一圈，会看5，C解析多年以后，地球和月球阿距 到一次日出，从题目所给数据，可知 离变大，两星的质量不变，由万有引力 卫星的轨道半径r= R sin30=2R,由 24h空间站绕地球16图，故可看到 定律可知，地球与月球之何的万有引 爷各得-罗释 r 16次日出. 力变小，故A错误：地球和月球绕O点 242 课时检测训练18 做匀速圆周运动的角速度大小细相 T.≈4h。 1,A解析由图可知，空间站在P点处 等，周期T相等，设地球与月球的质量 11.B解析恒星可看成质量均匀分有 由高轨变到低轨，霜要减速，即向前喷 分别为M1和M,圆周运动的半径分 的球体，同一恒星表面任意位置物体 气，同理在Q底处由高轨变到低轨，菊 别为r和，地球和月球问距高为L, 受到的万有引力提供重力加速度和 要减速，即向前喷气。故选A。 则有L-r1十r,由万有引力定律提供 绕恒星自转轴转动的向心加速度，不 2.A解析在P点变轨前后空问站所 肉心力 同位置向心加速度可能不同，故不同 GM4=M(等)'r- L 受到的万有引力不变，根据牛顿第二 位置重力加速度的大小和方向可能 定体可知空间站变轨前、后在P点的 Mw'r, GMM -M.)'n 不同，A错误，恒星两极处自转的向 L 加追度相同，故A正确：因为变轨后其 心加速度为零，万有引力全部提供重 半长轴大于原轨道半径，根据开普勒 M,,联立可得GM+M2_4xL L 力加速度，恒星坍缩前后可看成质 量均匀分布的球体，质量不变，体积 第三定律可知空何站变轨后的运动周 M,L 期比变轨曹的大，故B错误，变轨后在 =mL,一M,十M,地球与月球的质 缩小，由万有引力表达武F,-CMm R P点获得竖直向下的反冲速度，原水 量不变，地球和月球同距离增大，则地 可知，恒星表面物体受到的万有引力 平向左的圆周运动速度不变，因此合 球绕O点做圆周运动的周期T变大， 变大，根据牛颜第二定律可知恒星坍 速度变大，蚊C错误：由于空饲站变轨 地球绕O点做圆周运动的角速度变 缩后表面两极处的重力加速度比坍 后在P点的速度比变轨前大，而比在 小，地球绕O点假圆周运动的轨道半 缩前的大，B正确：由第一字宙速度物 近地点的速度小，则空问站变轨前的 径变大，故B、D错，C正确。 罪意义可得=m只整理得。 速度比变轨后在近地点的小，故D 6.A解析由（一w)1=2x和T= R 错误。 2红，可得火星冲日时间间隔【一 √尺。恒星好缩前后质量不变，体 GM 3.D解析设空问站质量为m,对空问 积缩小，故第一宇由速度变大，C错 站，根据万有引力作为向心力可得 工，T=2.1年，选项A正确：由开 T一Tw 误：由质量分布均匀球体的质量表达 GMm r=m 疗”解得地球的质量为 4π 冷第三定擦可得T一，则火复 3M 式M=音Rp得R=√ ,已知 M=r' T,由于空间站的运行周期 与地球公转轨道半径之比约为3：2， 逃遍速度为第一宇宙速度的√2倍，则 T未知，故地球质量无法求出，A错 选项B得误：由8一兴，可得大里与 -。-√，联立整理可得 误：运载火箭在轨道Ⅱ上由B点运动 地球表面重力加速度之比约为4：9， 到A点为无动力运行，只有万有引力 3M -2-2-2G√9.由题意 4xpM 选项C错误：由p一4R,可得火星与 R 做功，放机械能保持不变，B错误：据 可知中子星的质量和密度均大于白 年顿第二定徐可得a=G出，空间站运 地球密度之比约为89，选项D错误 7.AB解析两卫星运动方向相反，设 矮星，结合上式表达式可知中子星的 逃逸速度大于白矮星的选选速度，D 动到A点和运载火箭运动到A点到地 经过时同：再次相透，则有受+：- T 错误，故选B。 心距离r相同，故向心加速度相同，C 错误：设空问站在轨道I上运行的周 TT: ,选项A正确：根 12.ay2,V 2r,解得=T,+T 期为T,,运载火管在椭圆轨道Ⅱ上运 (3)16次，理由见解析 行的周期为T,根据开普粉第三定神 据万有引力提供向心力得GMm r 解析(1)设空间站质量为m, 下，A卫星的周期为T,B卫星的 由牛顿第二定律得GMm=ma, 得六云格得T=P 空问站在轨道】上运行的周期与运载周期为T:,所以两颗卫星的轨道半径 ·583 高考一轮总复习·物理 ，散B正确：若已知两颗 在Q点处的圆轨道运动时的线速度 间弹力对A、B都不做功，A项正确，B 之比为T 大于在轨道3时的线速度，即 项错误：A保持静止，摩滚力对A不做 卫星相距最近时的距离，结合两颗卫 %'>,所以可得卫星在轨道1上Q 功，B受到摩擦力与B的运动方向相 星的轨道半径之比可以求出两颗卫星 点的线速度口。大于轨道3的线速度 反，故摩擦力对B数负功，C项错误，D 的轨道半径，根据万有引力提供向心 巧，故D错误。故选B。 项正确。 力释=m祭，可求出地珠的质 11,BC解析直线三星系统中甲星和 2.AD解析根据功的计算式，力F对 丙星的线速度大小相等，方向相反， 物体数功W=F(L十x),截A正确：小 量，但不知道地球的半径，所以不可求 选项A错误：直线三星系统中，对甲 物块受到的摩擦力向左，摩擦力对物 出地球的密度和地球表面的重力加速 星有G, 度，故C、D错误。 R=M祭R,解袋 R+G M 体做功W=一f(L十x),故BC错误： 木板受到的摩擦力向右，摩擦力对木 8.B解析“天问一号”位于火星与地 R T=4xR√C,选项B正确：对三 板做功W=fx,故D正确， 球之问，距大阳的距离小于火星距太 3.CD解析物块a下滑过程中，因为 角形三星系统中任一颗星，根据万有 阳的更高，由G=知“天月 支持力FN与位移之间的夹角大于 引力定律和牛顿第二定律得 90°，所以支持力对物块做负功，选项A 号”的加速度大于火星公转的向心加 2c4 c0s30°=M4r. L ‘2co530:又 错误。因为卫星由a点运动到b点的 速度，A错误：由开普勒第三定律知 过程中，万有引力的方向和速度方向 由题意知两种系统的运动周期相同， “天问一号”椭圆运动的羊长轴小于火 的夹角大于90°，所以万有引力对卫星 星的圆周半径，所以其周期小于火星 R 即T=4πR√，联立解得L一 做负功，选项B错误。小球下摆过程 公转的周期，B正确：“天问一号”发射 中，细裁的拉力使车的动能增加了，所 后能摆脱地球引力束缚，其在地球上 R,选须C正确：三角形三星系 5 以拉力对小车微正功：又因为小车和 的发射速度大于地球第二宇宙速度，C 小球构成的系统的机械能是守恒的， 统的线速度大小为口= 2R 错误：“天问一号”在初末状态引力与 小车的机核能增加，则小球的机械能 速度垂直，故引力的功率为零，故从地 a( 减少，所以细线的拉力一定对小球做 球到火星过程中，功率先增大后减小 负功，选项C、D正确。 T D错误。故选B。 4.C解析61时刻，木块的速度=a4 9,D解析天体绕黑洞运动时，有 选项D错误， =弘，0一1时间内的平均速度0=受 -n(停)，解络M-搭击 12.D解析当卫星在r=r的要轨道 项A,B错误；黑渭的逃逸速度不小于 上运行时，有G四”-加二，帮得在 是，由P一F0得，时刻F的功率 2m 此圆轨道上运行时通过A点的速度 光速，则有√ 2GM ≥6，解得R≤2GM 为P=F,=F.-F兰，06时同 =8m 为，=√，所以发动机在A点 7,选项C错提，D正确。 内F的平均功率为P=F=F F一 1 2m 对卫星做的功为W=2m一 10.B解析由图可知，轨道2和3的 半径相等，大于轨道1的半长轴，根据 2m%'-1 Gm严，当卫星在 ,C正确。 2m 2r 5,A解析根据重力做功的特点可知， 开普粉第三定律可得T,=T:>T 重力对小球做功均为mgh,选项A正 故A错误：卫星在轨道2、3上运动的 一2r的圈轨道上运行时，有Gm (2r) 确：弹力的方向与位移方向垂直，则弹 轨道半径相同，根据Gr=m兰解 2,解得在此圆轨道上运行时通 力对小球做功均为0，弹力的平均功率 也为0，选项B,D错误：根据a=gsin0, ,可知在轨道2,3上时的 得u=Nr ,而根 过B点的速度为'=√2 2h 2h 则1=√asm0√gg因各个斜 速度大小相同，故机械能相同：由轨 据卫星在椭贯轨道上时到地心的距 面的倾角0不同，则下滑的对问不同， 道1变至轨道2，卫星需在P点加速 离与速度的乘积为定值可知，在稀圆 微离心运动，可知卫星在轨道1时的 根据P-?可知，重力的平均功率不 机械能小于在轨道2时，故卫星在三 轨道上通过B点时的速度为巴，=。 相等，选项C错误。 个轨道上机械能大小关系为E,一E 1 一2，故发动机在B点对卫星做的 6.C解析由题图乙可知，口-t图像的 >E,故B正确：根据前面分析，卫星 斜率表示物体加速度，即a■0.5m/s, 在P点时爵要加速做离心运动到达 功为w,=言m”-名m 由2F-mg=ma可得：F=10.5N,A、 圆轨道2，故在P点需向后陵气，故C B均错误，45末F的作用点的速度大 错误：设卫星在近地点Q处时的线速 Gm生m_1 一8m,所以w-W,= 小为vg=20e=4m/s,故48末F的 度为v。,假设在Q点处的哥轨道时速 5 功率为P=Fo=42W,C正确，0~4s 度为v。',分析可知卫星在近地点Q 8mo-3Gm严，D正确。 内物体上升的高度h=4m,力F的作 处时，雷要减速做向心运动才可到达 课时检测训练19 用点的位移1=2h=8m,拉力F所微 Q点处的圆轨道，即%>%'：同时根 1,AD解析由题意可知，A、B问存在 的功W=F1=84J,故平均功率P= 据前面分析可知卫星所在的圆轨道 弹力和摩擦力，由于A保持静止，弹力 的半径越小速度越大，故可知当卫星 的方向与B的运动方向垂直，故A、B -一21W,D错误， t 高考一轮总复习·物理 584课时检测训练18卫星运动的三类问题 >对应答案P583 基础对点练 间站运行轨道，椭圆轨道Ⅱ为运载火箭无动力运 对点练1卫星变轨和能量问题 行轨道，B点为椭圆轨道Ⅱ的近地点，椭圆轨道 1.为躲避太空垃圾，中国空间站 Ⅱ与圆形轨道I相切于A点，设圆形轨道I的 采取紧急避碰措施，改变轨道 半径为r,椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a,地球的自转 高度。若中国空间站在某次紧 周期为T,不考虑大气阻力。下列说法正确的是 急避碰过程中进行了向下变 轨，假设空间站在不同高度轨道上稳定运行时均 A.根据题中信息，可求出地球的质量M=4 GT 是绕地球做匀速圆周运动，且该过程由中国空间 B.运载火箭在轨道Ⅱ上由B点运动到A点机械 站仅在两轨道的切点P,Q在短时间内向站外喷 能逐渐增大 气以实现。则空间站 C.空间站运动到A点的加速度大于运载火箭运 A,在PQ两点处均向前喷气 动到A点的加速度 B.在P,Q两点处均向后喷气 D.空间站在轨道I上运行的周期与运载火箭在 C.在P点处向前喷气，在Q点处向后喷气 轨道Ⅱ上运行的周期之比为√：√a D.在P点处向后喷气，在Q点处向前喷气 对点练2双星或多星问题 2.(2024·湖北卷)太空碎片 4.银河系的恒星中大约四分之一是双星，某双星由 会对航天器带来危害。设 质量不等的星体S,和S构成，两星在相互之间 空间站在地球附近沿逆时 地球 的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做 针方向做匀速圆周运动，如 匀速圆周运动。由天文观察测得其运动周期为 图中实线所示。为了避开 T,S到C点的距离为r1·S,和S的距离为r, 碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向 已知引力常量为G。由此可求出S的质量为 极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速 () 度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所 示，其半长轴大于原轨道半径。则 A.(rn) GT B票 A.空间站变轨前、后在P点的加速度相同 C.r GT D. 4πrr B.空间站变轨后的运动周期比变轨前的小 GT C.空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小 5.由于潮汐等因素影响，月球正以每年约3至5厘 D.空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大 米的速度远离地球。地球和月球可以看作双星 3.北京时间2022年10月31轨道1- 系统，它们绕O点做匀速圆周运动。多年以后， 轨道业 日，长征五号B遥四运载火 地球 () 箭将梦天实验舱送上太空， 后与空间站天和核心舱顺利 对接。假设运载火箭在某段时间内做无动力运 动，可近似为如图所示的情景，圆形轨道I为空 A.与月球之间的万有引力变大 课时检测训练·物理 —360 B.绕O点做圆周运动的周期不变 A,与火星会合前，“天问一号”的加速度小于火 C.绕O点做圆周运动的角速度变小 星公转的向心加速度 D.绕O点做圆周运动的轨道半径变小 B.“天问一号”椭圆运动的周期小于火星公转的 对点练3卫星（或天体）追及相遇问题 周期 6.冲日是指某一外行星（火星、木星、土星、天王星、 C.“天问一号”在地球上的发射速度介于第一宇 海王星，冥王星)于绕日公转过程中运行到与地 宙速度和第二宇宙速度之间 球、太阳成一直线的状态，已知火星的公转周期 D,“天问一号”从地球飞向火星的过程中克服太 约为地球公转周期的1.9倍，半径约为地球的一 阳引力做功的功率越来越小 半，质量约为地球质量的号，现认为地球和火星 罕综合提升练 在同一平面上、沿同一方向绕太阳做匀速圆周运 9.黑洞是一种密度极大、引力极大的天体，以至于 动，下列说法中正确的是 光都无法逃逸，科学家一般通过观测绕黑洞运行 A.火星冲日时间间隔约为2.1年 B.火星与地球公转轨道半径之比约为6：1 的天体的运动规律间接研究黑洞。已知某黑洞 C,火星与地球表面重力加速度之比约为2：9 的造滤速度为=√，北中引力常量为GM D.火星与地球密度之比约为4：9 是该黑洞的质量，R是该黑洞的半径。若天文学 7.(多选)如图所示，有A、B两颗卫 星绕地心O做圆周运动，运动方 家观测到与该黑洞相距为”的天体以周期T绕 向相反。A卫星的周期为T,B 该黑洞做匀速圆周运动，光速为(，侧下列关于该 卫星的周期为工2，在某一时刻两 黑洞的说法正确的是 () 卫星相距最近，则（引力常量为G) A该黑洞的质量为GT 4πr A.两卫星下一次相距最近需经过时间t TT B该黑洞的质量为 T+T GT B.两颗卫星的轨道半径之比为 C该黑洞的最大半径为4x? T C.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出 D,该黑洞的最大半径为】 地球的密度 10.2021年1月，“天通一 角道2 D.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出 号”03星发射成功。发 地球表面的重力加速度 射过程简化为如图所 轨道3 8.飞船“天问一号”从地球 上发射到与火星会合过 示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q 程中，运动轨迹如图中 地球 是远地点和近地点)后火箭脱离：卫星再变轨， 虚线椭圆所示。飞向火 天问一号 到轨道2（圆轨道）：卫星最后变轨到轨道3（同 星过程中，认为太阳对 步圆轨道)。轨道1、2相切于P点，轨道2,3相 “天问一号”的万有引力远大于地球和火星对它 交于M,N两点。忽略卫星质量变化，下列说 的引力。下列说法正确的是 法正确的是 361 课时检测训练·物理 A,卫星在三个轨道上的周期T>T2>T 12.2020年我国北斗三号组网卫 B.卫星在三个轨道上机械能E=E,>E 星全部发射完毕。如图为发 C.由轨道1变至轨道2，卫星在P点向前喷气 射卫星的示意图，先将卫星 D.轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线 发射到半径为r=r的圆轨 速度 道上做匀速圆周运动，到A点时使卫星加速进 11.(多选)太空中存在一些离其他恒星较远的、由 入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次 质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽 改变卫星的速度，使卫星进人半径为2=2r的 略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定 圆轨道做匀速圆周运动。已知卫星在椭圆轨道 的三星系统存在两种基本的构成形式（如图）： 上时到地心的距离与速度的乘积为定值，卫星 一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中 在椭圆轨道上A点时的速度为，卫星的质量 央星在同一半径为R的圆轨道上运行：另一种 为，地球的质量为m塘，引力常量为G,则发动 形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上， 机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的 并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这 功之差为（不计卫星的质量变化） ) 三颗星的质量均为M,并且两种系统的运动周 4r m-3Gmm 63 4r 期相同，则 r C.minsm D. Ar A.直线三星系统中甲星和丙星的线速度相同 R B.直线三星系统的运动周期T=4πR N5GM C.三角形三星系统中星体间的距离L= D.三角形三星系统的线速度大小为2√R 1/5GM 课时检测训练·物理 362