四川省南充高级中学2027届高三物理一轮复习强化训练天天练5 （天体运动）

高三物理第一轮复习强化训练物理天天练5 1．2026年10月14日，全球首个太空计算星座——“星算”计划02组8颗算力卫星，在酒泉卫星发射中心成功升空并进入预定轨道。假设某颗算力卫星和卫星甲均绕地球沿同一方向做匀速圆周运动，算力卫星、卫星甲的轨道半径分别为r、4r。已知算力卫星与卫星甲相邻两次相距最近所经历的时间为t，引力常量为G。只考虑地球对两卫星的万有引力，则地球的质量为（     ） A． B． C． D． 2．如图，在地月系统中存在五个拉格朗日点、、、、。运行在拉格朗日点的航天器，地球与月球对它的万有引力的合力充当圆周运动向心力，航天器可与月球保持相对静止，绕地球转动的角速度等于月球的公转角速度。设地球的质量为，月球的质量为，地心与月心间距为，月球公转周期为，点与地心间距为，引力常量为。正确的是（　　） A．运行在、两点的航天器线速度相同 B．运行在处的航天器加速度小于处的航天器 C．运行在处的航天器速度小于处的航天器 D．点满足动力学关系 3．轻舟飞船是我国研制的低成本货运飞船验证船，于2026年3月30日成功发射并开展在轨近距离交会与捕获试验。轻舟飞船先在较低的圆轨道1上运行，在A点加速进入椭圆转移轨道2，到达轨道2的B点经调整后最终在圆轨道3被航天器捕获。则下列说法正确的是（     ） A．该飞船在轨道1的线速度小于在轨道3的线速度 B．该飞船在轨道1的周期大于在轨道3的周期 C．该飞船在轨道2的B点需加速才能在轨道3被航天器捕获 D．该飞船在轨道1上A点的加速度大于在轨道2上A点的加速度 4．（多选）我国发射“夸父一号”太阳探测卫星采用的是，距地面高度720 km左右、周期约为100分钟的太阳同步晨昏轨道。所谓太阳同步晨昏轨道，从宇宙中看，卫星一方面围绕地球飞行（看成匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，另一方面轨道平面一直朝向太阳。正确的是（　　） A．“夸父一号”的发射速度大于 B．以太阳为参考系，“夸父一号”做匀速圆周运动 C．“夸父一号”绕地球运行的角速度大于地球的自转角速度 D．“夸父一号”连续两次经过地球赤道上同一位置正上空所用的时间间隔约为120小时 5．牛顿经典力学的万有引力定律指出：自然界任意两个物体之间都存在万有引力。G为引力常量。 (1)已知两物体（可视为质量分布均匀的球体）的质量分别为、，它们之间的距离为r，求两物体之间万有引力的大小F。(2)两黑洞绕其连线上的某一点做匀速圆周运动，组成一个孤立的双星系统，两黑洞的质量分别为m、M，间距为R。已知两质点的引力势能表达式为，其中r为两质点间距离，取无穷远处引力势能为零。求：a、两黑洞绕其连线上的某点做匀速圆周运动的角速度的大小； b、该双星系统的引力势能与动能之和E。(3)假设某双黑洞系统并合时因持续辐射引力波而损失能量，两黑洞的质量均为，间距为r，此过程两黑洞的质量视为不变。经过一段时间，两黑洞的间距减小了。求这段时间内该双黑洞系统辐射引力波的功率P。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三物理第一轮复习强化训练物理天天练5答案 1．（26-27高三上·陕西渭南·期中）2026年10月14日，全球首个太空计算星座——“星算”计划02组8颗算力卫星，在酒泉卫星发射中心成功升空并进入预定轨道。假设某颗算力卫星和卫星甲均绕地球沿同一方向做匀速圆周运动，算力卫星、卫星甲的轨道半径分别为r、4r。已知算力卫星与卫星甲相邻两次相距最近所经历的时间为t，引力常量为G。只考虑地球对两卫星的万有引力，则地球的质量为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【难度】0.65 【知识点】开普勒第三定律、计算中心天体的质量、卫星的追及相遇问题 【详解】设算力卫星、卫星甲绕地球运行的周期分别为、，根据开普勒第三定律有 解得 算力卫星与卫星甲相邻两次相距最近，意味着算力卫星比卫星甲绕地球多转一圈，有 解得 又有 解得 故选A。 2．（26-27高三上·广东茂名·阶段检测）如图所示，在地月系统中存在五个拉格朗日点、、、、。运行在拉格朗日点的航天器，地球与月球对它的万有引力的合力充当圆周运动向心力，航天器可与月球保持相对静止，绕地球转动的角速度等于月球的公转角速度。设地球的质量为，月球的质量为，地心与月心间距为，月球公转周期为，点与地心间距为，引力常量为。下列说法正确的是（　　） A．运行在、两点的航天器线速度相同 B．运行在处的航天器加速度小于处的航天器 C．运行在处的航天器速度小于处的航天器 D．点满足动力学关系 【答案】D 【难度】0.65 【知识点】向心力的计算、计算卫星的各个物理量、比较不同轨道上的卫星物理量、拉格朗日点 【详解】A．运行在、两点的航天器，轨道半径均为。由于角速度相同，根据 可知线速度大小相等，但两点位置不同，故线速度方向不同，故A错误； B．运行在处的航天器轨道半径。运行在处的航天器位于地球背向月球一侧，其轨道半径略大于（即）。根据向心加速度公式 可知处的加速度大于处的加速度，故B错误； C．运行在处的航天器位于地月之间，轨道半径。运行在处的航天器轨道半径。根据线速度公式 可知处的速度大于处的速度，故C错误； D．运行在点的航天器，受到地球的万有引力和月球的万有引力，两力方向均指向地心。地球对航天器的引力为 月球对航天器的引力为 其中为航天器质量，为航天器到月球球心的距离，合力提供向心力，即 整理得，故D正确。 故选D。 3．（2026·广东清远·一模）轻舟飞船是我国研制的低成本货运飞船验证船，于2026年3月30日成功发射并开展在轨近距离交会与捕获试验。轻舟飞船先在较低的圆轨道1上运行，在A点加速进入椭圆转移轨道2，到达轨道2的B点经调整后最终在圆轨道3被航天器捕获。则下列说法正确的是（     ） A．该飞船在轨道1的线速度小于在轨道3的线速度 B．该飞船在轨道1的周期大于在轨道3的周期 C．该飞船在轨道2的B点需加速才能在轨道3被航天器捕获 D．该飞船在轨道1上A点的加速度大于在轨道2上A点的加速度 【答案】C 【难度】0.65 【知识点】比较不同轨道上的卫星物理量、卫星发射及变轨问题 【详解】A．根据万有引力提供向心力可得 解得 由此可知，轨道半径越小，线速度越大，则飞船在圆轨道1上的线速度较大，故A错误； B．根据万有引力提供向心力可得 可得 则飞船在圆轨道3上的周期较大，故B错误； C．飞船在椭圆转移轨道2上需变轨到圆轨道3上才能实现在轨捕获，是做离心运动，则在B点需要加速，故C正确； D．根据牛顿第二定律可得 所以 同样在A点，加速度大小相等，故D错误。 故选C。 二、多选题 4．（26-27高三上·甘肃兰州·阶段检测）我国发射“夸父一号”太阳探测卫星采用的是，距地面高度720 km左右、周期约为100分钟的太阳同步晨昏轨道。所谓太阳同步晨昏轨道，从宇宙中看，卫星一方面围绕地球飞行（看成匀速圆周运动）且跟随着地球绕太阳公转，另一方面轨道平面一直朝向太阳。下列说法正确的是（　　） A．“夸父一号”的发射速度大于 B．以太阳为参考系，“夸父一号”做匀速圆周运动 C．“夸父一号”绕地球运行的角速度大于地球的自转角速度 D．“夸父一号”连续两次经过地球赤道上同一位置正上空所用的时间间隔约为120小时 【答案】ACD 【难度】0.5 【知识点】已知参考系判断物体运动情况、第一宇宙速度、同步卫星、近地卫星与赤道上物体的比较、计算卫星的各个物理量、卫星的追及相遇问题 【详解】A．发射人造卫星的速度应大于第一宇宙速度，故A正确； B．以太阳为参考系，“夸父一号”的轨迹不是圆，故B错误； C．“夸父一号”绕地球运动的周期约为100分钟，地球自转的周期为24小时，由角速度定义知绕地球运行的角速度大于地球的自转角速度，故C正确； D．“夸父一号”角速度与地球自转角速度之比为 “夸父一号”连续两次经过地球赤道上同一位置正上空对应转半圈或整圈的倍数，即半圈的奇数倍或偶数倍，设地球转了个半圈，用小时数为12n，结合周期和角速度关系可知，“夸父一号”转过半圈，用小时数为，根据题意可知，和需同时取奇数或偶数，为保证此要求，最小取10，即地球转了5圈，对应时间为，故D正确。 故选ACD。 三、综合题 5．（26-27高三上·北京通州·期中）牛顿经典力学的万有引力定律指出：自然界任意两个物体之间都存在万有引力。G为引力常量。 (1)已知两物体（可视为质量分布均匀的球体）的质量分别为、，它们之间的距离为r，求两物体之间万有引力的大小F。 (2)两黑洞绕其连线上的某一点做匀速圆周运动，组成一个孤立的双星系统，两黑洞的质量分别为m、M，间距为R。已知两质点的引力势能表达式为，其中r为两质点间距离，取无穷远处引力势能为零。求： a、两黑洞绕其连线上的某点做匀速圆周运动的角速度的大小； b、该双星系统的引力势能与动能之和E。 (3)假设某双黑洞系统并合时因持续辐射引力波而损失能量，两黑洞的质量均为，间距为r，此过程两黑洞的质量视为不变。经过一段时间，两黑洞的间距减小了。求这段时间内该双黑洞系统辐射引力波的功率P。 【答案】(1) (2)a、；b、 (3) 【难度】0.51 【知识点】双星问题、天体运动中机械能的变化 【详解】（1）根据万有引力定律得 （2）a、双星系统中两黑洞角速度相同，彼此间的万有引力提供各自的向心力，且两轨道半径满足 对质量为的黑洞有 对质量为的黑洞有 联立解得 b、两黑洞的引力势能 两黑洞的动能分别为， 总动能 该双星系统的引力势能与动能之和 （3）当两黑洞质量均为​、间距为时，系统总能量为 当间距减小总能量的变化量为 ，可近似认为，则 ，系统损失的能量全部以引力波的形式辐射出去，功率为 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 $