2022年高考物理母題題源系列 專題05 天體運(yùn)動與人造航天器（含解析）

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1、2022年高考物理母題題源系列 專題05 天體運(yùn)動與人造航天器（含解析） 【母題一】 xx年福建卷第14題 【母題原題】14. 如圖，若兩顆人造衛(wèi)星a和b均繞地球做勻速圓周運(yùn)動，a、b到地心O的距離分別為r1、r2，線速度大小分別為v1、v2。則： （ ） 【母題來源二】 xx年廣東卷第20題 【母題原題】20．（多選）在星球表面發(fā)射探測器，當(dāng)發(fā)射速度為v時，探測器可繞星球表面做勻速圓周運(yùn)動；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到v時，可擺脫星球引力束縛脫離該星球，已知地球、火星兩星球的質(zhì)量比約為10∶

2、1，半徑比約為2∶1，下列說法正確的有： （ ） A．探測器的質(zhì)量越大，脫離星球所需的發(fā)射速度越大 B．探測器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C．探測器分別脫離兩星球所需要的發(fā)射速度相等 D．探測器脫離星球的過程中勢能逐漸變大 【命題意圖】 本類題通常主要考查對描述圓周運(yùn)動的基本參量——線速度、角速度、周期（頻率）等概念的理解，以及對牛頓第二定律、向心力公式、萬有引力定律等規(guī)律的理解與應(yīng)用。 【考試方向】 這類試題在考查題型上，通常以選擇題的形式出現(xiàn)，極個別情況下會出現(xiàn)在計(jì)算題中，難度一般中等；在考查內(nèi)容上一般考查對描述圓周運(yùn)動參量間的關(guān)系、牛頓第

3、二定律、向心力公式、萬有引力定律等基本概念和基本規(guī)律的理解與應(yīng)用，有時還會涉及能量知識，同時還會考查運(yùn)用控制變量法進(jìn)行定性判斷或定量計(jì)算的能力。 【得分要點(diǎn)】在行星（衛(wèi)星）運(yùn)動中，所做勻速圓周運(yùn)動的向心力由中心天體對它們的萬有引力提供，即：＝Fn，設(shè)中心天體的質(zhì)量為M，行星或衛(wèi)星（即環(huán)繞天體）的質(zhì)量為m，根據(jù)萬有引力定律、牛頓第二定律和向心力公式有：＝Fn＝＝＝mrω2＝＝man，解得： 【母題1】2013年12月2日，我國探月衛(wèi)星“嫦娥三號”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，飛行軌道示意圖如圖所示．“嫦娥三號”從地面發(fā)射后奔向月球，先在軌道Ⅰ上運(yùn)行，在P點(diǎn)從圓形軌道Ⅰ進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ，Q

4、為軌道Ⅱ上的近月點(diǎn)，則有關(guān)“嫦娥三號”下列說法正確的是： （ ） A．由于軌道Ⅱ與軌道Ⅰ都是繞月球運(yùn)行，因此“嫦娥三號”在兩軌道上運(yùn)行具有相同的周期 B．“嫦娥三號”從P到Q的過程中月球的萬有引力做正功，速率不斷增大 C．由于“嫦娥三號” 在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的速度，因此在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度也小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過P的加速度 D．由于均繞月球運(yùn)行，“嫦娥三號”在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上具有相同的機(jī)械能 【母題2】 如圖所示，人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運(yùn)動。則這兩顆衛(wèi)星相比： （ ） A．衛(wèi)星A的線速度較大

5、 B．衛(wèi)星A的周期較大 C．衛(wèi)星A的角速度較大 D．衛(wèi)星A的加速度較大 【母題3】如圖為“高分一號”衛(wèi)星與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的“G1”衛(wèi)星，在空中某一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運(yùn)動的示意圖。已知衛(wèi)星“G1”的軌道半徑為r，地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，萬有引力常量為G。則： （ ） A．“高分一號”的加速度小于衛(wèi)星“G1”的加速度 B．“高分一號”的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度 C．地球的質(zhì)量為 D．衛(wèi)星“G1”的周期為 【母題4】（多選）某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，假如它的軌道半徑增加到原來的n倍后，仍能夠繞地球做勻速圓周運(yùn)動，則：

6、 （ ） A．根據(jù)，可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將增大到原來的n倍。 B．根據(jù)，可知衛(wèi)星受到的向心力將減小到原來的倍。 C．根據(jù)，可知地球給衛(wèi)星提供的向心力將減小到原來的倍。 D．根據(jù)，可知衛(wèi)星運(yùn)動的線速度將減小到原來的倍。 考點(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用. 【母題5】宇宙間存在一些離其它恒星較遠(yuǎn)的三星系統(tǒng)，其中有一種三星系統(tǒng)如圖所示，三顆質(zhì)量 均為m的星位于等邊三角形的三個頂點(diǎn)，三角形邊長為L，忽略其它星體對它們的引力作用，三星在同一平面內(nèi)繞三角形中心O做勻速圓周運(yùn)動，萬有引力常量為G，下列說法正確的是： （ ） A．每顆星做圓周運(yùn)動的角速度為

7、B．每顆星做圓周運(yùn)動的加速度與三星的質(zhì)量無關(guān) C．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍， 則周期變?yōu)樵瓉淼?倍 D．若距離L和每顆星的質(zhì)量m都變?yōu)樵瓉淼?倍，則線速度變?yōu)樵瓉淼?倍 【母題6】如圖所示，一個質(zhì)量均勻分布的星球，繞其中心軸PQ自轉(zhuǎn)，AB與PQ是互相垂直的直徑。星球在A點(diǎn)的重力加速度是P點(diǎn)的90%，星球自轉(zhuǎn)的周期為 ，萬有引力常量為，則星球的密度為： （ ） A． B． C． D． 【母題7】研究表明，地球自轉(zhuǎn)在逐漸變慢，3億年前地球自轉(zhuǎn)的周期約為22小時。假設(shè)這種趨勢會持續(xù)下去，地球的其他

8、條件都不變，未來人類發(fā)射的地球同步衛(wèi)星與現(xiàn)在的相比： （ ） A．向心加速度變大 B．角速度變大 C．線速度變大 D．距地面的高度變大 【母題8】人教版高中物理教材必修2中介紹，亞當(dāng)斯通過對行星“天王星”的長期觀察，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際運(yùn)行的軌道與圓軌道存在一些偏離，且每隔時間t發(fā)生一次最大的偏離。亞當(dāng)斯利用牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律對觀察數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，認(rèn)為形成這種現(xiàn)象的原因可能是天王星外側(cè)還存在著一顆未知行星（后命名為海王星），它對天王星的萬有引力引起其軌道的偏離。設(shè)海王星運(yùn)動軌道與天王星在同一平面內(nèi)，且與天王星的繞

9、行方向相同，天王星的運(yùn)行軌道半徑為R，周期為T。利用上述三個物理量能推導(dǎo)出海王星繞太陽運(yùn)行的圓軌道半徑是： （ ） A. B. C. D. 【母題9】如圖，地球赤道正上空有兩顆衛(wèi)星，其中a為地球同步衛(wèi)星，軌道半徑為r，b為另一顆衛(wèi)星，軌道半徑為同步衛(wèi)星軌道半徑的。從圖示時刻開始計(jì)時，在一晝夜內(nèi)，兩顆衛(wèi)星共“相遇”的次數(shù)為（所謂相遇，是指兩顆衛(wèi)星距離最近）： （ ） A．2次 B．3次 C．4次 D． 5次 【母題10】設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為T，質(zhì)量為M。引力常量為G。假設(shè)地球可視為質(zhì)量均勻分布的球體，半徑為R。同一物體在南極和赤道水平面上靜止時所受到的支持力之比為 ： （ ） A． B． C． D．