微专题05 天体运动 巩固练-2026届高考物理二轮复习(福建专用)

专题五 天体 一、万有引力定律及应用 1．B　解析：卫星在行星表面绕行星做匀速圆周运动时，根据万有引力提供向心力可得＝mR，设行星密度为ρ，则有M＝ρ·R3，联立可得ρ＝，则有＝，解得火星的平均密度约为ρ火＝ρ地＝×5.5×103 kg/m3≈4.0×103 kg/m3，B正确，A、C、D错误。 2．A　解析：设地球绕太阳的公转半径为r1，在新轨道上的公转半径为r2，由地球在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样可知＝，解得r2＝4r1，又根据＝mr得T＝，地球在“流浪”后的公转周期与绕太阳公转周期的比值为＝4，选项A正确，选项B、C、D均错误。 3．B 解析：根据地球表面两极处万有引力等于重力有＝mg，可得M＝，则地球的平均密度为ρ＝＝，故A、C错误；根据＝mg′，结合M＝，可得S－SAR01星轨道处的重力加速度g′＝，故B正确；根据＝m，结合M＝可得S－SAR01星运行的速度v＝，故D错误。 二、人造卫星 1.BD 解析：卫星绕地球做匀速圆周运动，根据＝m，解得v＝，则卫星A与卫星B的线速度之比为＝，故A错误；根据＝ma，解得a＝，卫星A与卫星B的向心加速度之比为＝，由于卫星A的周期等于地球自转周期，则卫星A的角速度等于地球自转角速度，根据a＝ω2r，可知卫星A与物体C的向心加速度之比＝，卫星B与物体C的向心加速度之比＝·＝·＝，故B正确，C错误；对于卫星A， 有＝mr，根据＝mg，联立解得地球表面的重力加速度是g＝，故D正确。 2．C 解析：卫星在行星表面附近绕行的速度为该行星的第一宇宙速度，由G＝m，可得v＝，故v火∶v地＝1∶，所以在火星上发射一颗绕火星表面运行的卫星，其速度至少需要v火＝ km/s，故A错误，C正确；“天问一号”探测器挣脱了地球引力束缚，则它的发射速度大于或等于11.2 km/s，故B错误；由G＝mg可得，g地＝G，g火＝G，联立可得g地＞g火，故D错误。 3．BD 解析：鹊桥二号围绕月球做椭圆运动，根据开普勒第二定律可知，从A→C→B做减速运动，从B→D→A做加速运动，则从C→B→D的运动时间大于半个周期，即大于12 h，故A错误；鹊桥二号在A点根据牛顿第二定律有G＝maA，同理在B点有G＝maB，代入数据联立解得aA∶aB＝81∶1，故B正确；由于鹊桥二号做曲线运动，则鹊桥二号的速度方向应为轨迹的切线方向，故鹊桥二号在C、D两点的速度方向不可能垂直于其与月心的连线，故C错误；由于鹊桥二号环绕月球运动，而月球为地球的“卫星”，则鹊桥二号未脱离地球的束缚，故鹊桥二号的发射速度应大于地球的第一宇宙速度7.9 km/s，小于地球的第二宇宙速度11.2 km/s，故D正确。 三、卫星变轨 1．CD　解析：神舟十八号在轨道Ⅰ上稳定运行的速度小于7.9 km/s，故选项A错误；神舟十八号在轨道Ⅱ上由A向B运动时，动能减小，引力势能增大，机械能守恒，故选项B错误；神舟十八号在A点从轨道Ⅰ要加速才能进入轨道Ⅱ，故选项C正确；神舟十八号在B点从轨道Ⅱ加速才能进入轨道Ⅲ与天和核心舱完成对接，故选项D正确。 2.C　解析：轨道Ⅱ的半径大于椭圆轨道Ⅰ的半长轴，根据开普勒第三定律可知，在轨道Ⅱ上运行时的周期大于在轨道Ⅰ上运行时的周期，故A错误；在轨道Ⅰ上的N点和轨道Ⅱ上的N受到的万有引力相同，所以在两个轨道上经过N点时的加速度大小相等，故B错误；从轨道Ⅱ到月地转移轨道Ⅲ做离心运动，在N点时嫦娥五号需要经过点火加速才能从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ，故C正确；在轨道Ⅰ上运行时，由开普勒第二定律知在N点时速度小，即嫦娥五号在N点时的动能比在M点时的动能小，故D错误。 3. C 解析：由开普勒第三定律得＝，结合TA＝T0得TB＝，设两卫星至少经过时间t距离最远，即B比A多转半圈，有－＝，联立解得t＝，故选项C正确。 4. B 解析：火星和地球均绕太阳运动，由于火星与地球的轨道半径之比约为3∶2，根据开普勒第三定律有＝，可得＝＝，故A错误；火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，速度大小均不变，当火星与地球相距最远时，由于两者的速度方向相反，故此时两者的相对速度最大，故B正确；在星球表面根据万有引力定律有G＝mg，由于不知道火星和地球的质量比，故无法得出火星和地球表面的自由落体加速度之比，故C错误；火星和地球绕太阳做匀速圆周运动，有ω火＝，ω地＝，要发生下一次火星冲日则有t＝2π，可得t＝＞T地，可知下一次“火星冲日”将出现在2023年12月18日之后，故D错误。故选B。 5. C 解析：根据题意,由公式ω=可知,由于彼此绕行的周期逐渐减小,则每颗星球的角速度都在逐渐变大,设双星转动的角速度为ω,双星间距离为L,星球的质量分别为m1、m2,由万有引力提供向心力有=m1ω2r1=m2ω2r2,解得ω=,可知距离L逐渐变小,故A、B错误;根据题意,由万有引力提供向心力有=m1ω2r1=m2ω2r2,解得,由于星球质量不变,则两颗星球的轨道半径之比保持不变,故C正确;由万有引力提供向心力有=m1a1=m2a2,可知,由于距离L逐渐变小,每颗星球的加速度都在变大,故D错误。 6. AC 解析：假设恒星和黑洞的质量分别为M、m，环绕半径分别为R、r，且m＜M，两者之间的距离为L，则根据万有引力定律G＝F，恒星和黑洞的距离不变，随着黑洞吞噬恒星，M、m的乘积变大，它们的万有引力变大，故A正确；双星系统属于同轴转动的模型，角速度相等，根据万有引力提供向心力G＝mω2r＝Mω2R，其中R＋r＝L，解得恒星的角速度ω＝ ，双星的质量之和不变，则角速度不变，故B错误；根据mω2r＝Mω2R得＝，因为M减小，m增大，所以R增大，r减小，由v恒＝ωR，v黑＝ωr，可得v恒变大，v黑变小，故C正确，D错误。 答案第2页，共3页 答案第3页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题五 天体 一、万有引力定律及应用 1．截至2023年3月，“祝融号”火星车在火星表面已累计行驶1921m，向地球传回大量科学探究的数据.如果着陆前探测器近火星绕行的周期为100min.已知地球平均密度为5.5×103kg/m3，地球近地卫星的周期为85min.估算火星的平均密度约为（　 　） A.3.8×103kg/m3 B.4.0×103kg/m3 C.4.2×103kg/m3 D.4.5×103kg/m3 2．宇宙中某恒星质量是太阳质量的2倍，单位时间内向外辐射的能量是太阳的16倍.设想地球“流浪”后绕此恒星公转，且在新公转轨道上的温度与“流浪”前一样.已知以恒星为球心、以r为半径的球面上，单位面积单位时间接收到的辐射能量满足E＝（E0为恒星单位时间辐射的总能量），则地球在“流浪”后的公转周期与绕太阳公转周期的比值为（　　） A.4 B.4 C.2 D.2 3．2022年10月，太原卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将S－SAR01星发射升空，这颗卫星主要为应急管理、生态环境主体业务提供国产化数据保障，若S－SAR01星绕地球做匀速圆周运动的轨道距地面高度为h，地球的半径为R，地球表面北极的重力加速度为g，引力常量为G。下列说法正确的是(　　) A.地球的质量为M＝ B.S－SAR01星轨道处的重力加速度为 C.地球的平均密度为 D.S－SAR01星运行的速度为 二、人造卫星 1. (多选)卫星A在地球的赤道平面内绕地球做匀速圆周运动，轨道半径为r，运行的周期与地球的自转周期T0相同；卫星B绕地球的表面附近做匀速圆周运动；物体C位于地球的赤道上，相对地面静止，地球的半径为R。则有(　　) A.卫星A与卫星B的线速度之比是 B.卫星A与物体C的向心加速度之比是 C.卫星B与物体C的向心加速度之比是1 D.地球表面的重力加速度是 2．2024年2月10日，中国火星探测器“天问一号”已经“上岗”满三周年，取得了大量的探测成果。已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球半径约为火星半径的2倍，下列说法正确的是(　 　) A．若在火星上发射一颗绕火星表面运行的卫星，其速度至少需要7.9 km/s B．“天问一号”探测器的发射速度一定大于7.9 km/s，小于11.2 km/s C．火星与地球的第一宇宙速度之比为1∶ D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 3．(多选)2024年3月20日，鹊桥二号中继星成功发射升空，为嫦娥六号在月球背面的探月任务提供地月间中继通讯。鹊桥二号采用周期为24 h的环月椭圆冻结轨道(如图)，近月点A距月心约为2.0×103 km，远月点B距月心约为1.8×104 km，CD为椭圆轨道的短轴，下列说法正确的是(　 　) A．鹊桥二号从C经B到D的运动时间为12 h B．鹊桥二号在A、B两点的加速度大小之比约为81∶1 C．鹊桥二号在C、D两点的速度方向垂直于其与月心的连线 D．鹊桥二号在地球表面附近的发射速度大于7.9 km/s且小于11.2 km/s 三、卫星变轨、追及相遇、双星模型 1．（多选）2024年4月25日，我国自主研发的神舟十八号载人飞船圆满完成发射任务，26日与天和核心舱成功对接。如图所示，若飞船变轨前绕地稳定运行在半径为r1的圆形轨道Ⅰ上，椭圆轨道Ⅱ为飞船的转移轨道，核心舱绕地沿逆时针方向运行在半径为r3的圆形轨道Ⅲ上，轨道Ⅰ和Ⅱ、Ⅱ和Ⅲ分别相切于A、B两点，飞船在A点变轨，与核心舱刚好在B点进行对接，下列说法正确的是（　　） A.神舟十八号在轨道Ⅰ上稳定运行的速度可能大于7.9 km/s B.神舟十八号在轨道Ⅱ上由A向B运动时，速度减小，机械能减小 C.神舟十八号在轨道Ⅱ上经过A点的速度大于在轨道Ⅰ上经过A点的速度 D.神舟十八号在轨道Ⅱ上经过B点时加速变轨进入轨道Ⅲ与天和核心舱完成对接 2. 嫦娥五号完成探月任务后于2020年12月17日成功返回地球。图中椭圆轨道Ⅰ、100公里环月轨道Ⅱ及月地转移轨道Ⅲ分别为嫦娥五号从月球返回地球过程中所经过的三个轨道示意图，下列关于嫦娥五号从月球返回过程中的说法正确的是(　　) A．在轨道Ⅱ上运行时的周期小于在轨道Ⅰ上运行时的周期 B．在轨道Ⅰ上运行时的加速度大小始终大于在轨道Ⅱ上时的加速度大小 C．在N点时嫦娥五号经过点火加速才能从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ D．在轨道Ⅰ上，嫦娥五号在N点时的动能比在M点时的动能大 3. 如图所示，A、B为两个轨道共面的人造地球卫星，运行方向相同，A为地球同步卫星，A、B两卫星的轨道半径的比值为k，地球自转周期为T0。某时刻A、B两卫星距离达到最近，从该时刻起到A、B间距离最远所经历的最短时间为（　　） A. B. C. D. 4. 2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球公转轨道半径之比约为3∶2，如图所示。根据以上信息可以得出(　　) A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8 B．当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大 C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4 D．下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前　 5.天文学家发现了一对被称为“灾变变星”的罕见双星系统,约每51 min彼此绕行一圈,通过天文观测的数据,模拟该双星系统的运动,推测在接下来的7 000万年里,这对双星彼此绕行的周期逐渐减小至18 min。如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型,如图所示,两星球在万有引力作用下,绕O点做匀速圆周运动。不考虑其他天体的影响,两颗星球的质量不变,在彼此绕行的周期逐渐减小的过程中,下列说法正确的是(　　) A.每颗星球的角速度都在逐渐变小 B.两颗星球的距离在逐渐变大 C.两颗星球的轨道半径之比保持不变 D.每颗星球的加速度都在变小 6. (多选)2019年人类天文史上首张黑洞图片正式公布。在宇宙中当一颗恒星靠近黑洞时，黑洞和恒星可以相互绕行，从而组成双星系统。在相互绕行的过程中，质量较大的恒星上的物质会逐渐被吸入到质量较小的黑洞中，从而被吞噬掉，黑洞吞噬恒星的过程也被称之为“潮汐瓦解事件”。天鹅座X -1就是一个由黑洞和恒星组成的双星系统，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，如图所示。在刚开始吞噬的较短时间内，恒星和黑洞的距离不变，则在这段时间内，下列说法正确的是(　　) A．两者之间的万有引力变大 B．黑洞的角速度变大 C．恒星的线速度变大 D．黑洞的线速度变大 试卷第2页，共3页 试卷第3页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $