2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 专题5.17 天体运行的观测(原卷版)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（必修部分）
第五部分 万有引力定律和航天
专题5.17天体运行的观测
一．选择题
1．（2019广东省广州市下学期一模）位于贵州的“中国天眼”（FAST ）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST 可以测量地球与木星之间的距离。
当FAST 接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k 倍。
若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为（ ）
A ．43
21)(k +年 B ．23
2)1(k +年 C ．23
1)(k +年 D ．2
3
k 年 2．（2019吉林长春四模）（6分）2019年北京时间4月10日21点整，全球六地（比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿）同步召开全球新闻发布会。
“事件视界望远镜”（ Event Horizon Telescope ）发布了位于巨椭圆星系M87中心的黑洞照片。
此次发布的黑洞图象揭示了女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞，引起了全球对黑洞的关注。
若宇宙中有一半径约45km 的黑洞，其质量M 和半径R 的关系满足2GM ＝c 2R （其中G 为引力常量；c 为光速，大小为3×108
m/s ），则该黑洞表面重力加速度的数量级为（ ）
A ．108m/s 2
B ．1010m/s 2
C ．1012m/s 2
D ．1014m/s 2
3.（2018福建质检）位于贵州的“中国天眼”是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜（FAST ）。
通过
FAST 测得水星与太阳的视角为θ（水星、太阳分别与观察者的连线所夹的角），如图所示。
若最大视角的正弦值为k ，地球和水星绕太阳的运动视为匀速圆周运动，则水星的公转周期为（ ）
A 年
B 年
C 年
D 年
4．（2017广西五市考前冲刺）金星和地球在同一平面内绕太阳公转，且公转轨道均视为圆形，如图所示，
在地球上观测，发现金星与太阳可呈现的视角（太阳与金星均视为质点，它们与眼睛连线的夹角）有最大值，最大视角的正弦值为n ，则金星的公转周期为（ ）
A ．322(1)n -年
B ．324(1)n - 年
C ．3n 年
D 年
5．（2016湖南十三校联考）为了测量某行星的质量和半径，宇航员记录了登陆舱在该行星表面做圆周运动的周期T ，登陆舱在行星表面着陆后，用弹簧称称量一个质量为m 的砝码读数为N 。
已知引力常量为G 。
则下列计算中错误的是（ ） A ．该行星的质量为3
44
316m T N π B ．该行星的半径为m NT 224π C ．该行星的密度为2
3GT π D ．在该行星的第一宇宙速度为m NT π2 6．(2016·河北百校联考)嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成。
探测器预计在2017年由长征五号运载火箭在中国文昌卫星发射中心发射升空，自动完成月面样品采集，并从月球起飞，返回地球，带回约2 kg 月球样品。
某同学从网上得到一些信息，如表格中的数据所示，请根据题意，判断地球和月球的密度之比为( )
A.23
B.32 C ．4 D ．6
7．（2015·江苏）过去几千年来，人类对行星的认识与研究仅限于太阳系内，行星“51 peg b”的发现拉开了研究太阳系外行星的序幕。
“51 peg b”绕其中心恒星做匀速圆周运动，周期约为4天，轨道半径约为地球绕太阳运动半径为120
，该中心恒星与太阳的质量比约为（ ） A ．110
B ．1
C ．5
D ．10 8．（2016洛阳联考）采用不同的方法来估算银河系的质量，会得出不同的结果。
例如按照目侧估算，在离
恨河系中心距离R=3⨯109R 0的范围内聚集的质量M=1.5⨯1011M 0，其中R 0是地球轨道半径，M 0是太阳质量。
假设银河系的质量聚集在中心，如果观测到离银河系中心距离R 处的一颗恒星的周期为T=3. 75⨯108年，那么银河系中半径为R 的球体内部未被发现的天体的质量约为( )
A 、4.0⨯1010 M 0
B 、1.9⨯1011M 0
C 、4.0⨯1011 M 0
D 、5.5⨯1011 M 0
9. 最近美国宇航局公布了开普勒探测器最新发现的一个奇特的行星系统，命名为“开普勒-11行星系统”，该系统拥有6颗由岩石和气体构成的行星围绕一颗叫做“kepler -11”的类太阳恒星运行。
经观测，其中被称为“kepler -11b”的行星与“kepler -11”之间的距离是地日距离的N
1，“kepler -11”的质量是太阳质量的k 倍，则“kepler -11b”的公转周期和地球公转周期的比值是：（ ）
A ．13--k N
B ．k N 3
C ．21
23
--k N D ．2
123
k N 10. （2016·海南）通过观察冥王星的卫星，可以推算出冥王星的质量。
假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。
这两个物理量可以是（ ）
A.卫星的速度和角速度
B.卫星的质量和轨道半径
C.卫星的质量和角速度
D.卫星的运行周期和轨道半径
11．(2016武汉汉阳一中模拟)据每日邮报2014年4月18日报道，美国国家航空航天局（NASA ）目前宣布首次在太阳系外发现“类地”行星Kepler-186f 。
假如宇航员乘坐宇宙飞船到达该行星，进行科学观测：该行星自转周期为T;宇航员在该行星“北极”距该行星地面附近h 处自由释放—个小球（引力视为恒力），落地时间为t 1；宇航员在该行星“赤道”距该行星地面附近h 处自由释放—个小球（引力视为恒力），落地时间为t 2。
则行星的半径R 的值（ ）
A ．22212221224)(t t hT t t R π+=
B ．22
2122
21222)(t t hT t t R π+= C ．22212221222)(t t hT t t R π-= D.22
2122
21224)(t t hT t t R π-= 12．(2016·河北邯郸市高三一调)已知某半径为r 0的质量分布均匀的天体，测得它的一个卫星的圆轨道的半径为r ，卫星运行的周期为T 。
假设在该天体表面沿竖直方向以初速度v 0向上抛出一个物体，不计阻力，求它可以到达的最大高度h 是( )
A.v 20T 2（r －r 0）24π2r 3
B.v 20T 2（r －r 0）28π2r 3
C.v 20T 2r 204π2r 3
D.v 2
0T 2r 208π2r 3
二．计算题
1．（20分）（2018北京平谷区一模）
（1）牛顿发现万有引力定律之后，在卡文迪许生活的年代，地球的半径经过测量和计算已经知道约6400千米，因此卡文迪许测出引力常量G后，很快通过计算得出了地球的质量。
1798年，他首次测出了地球的质量数值，卡文迪许因此被人们誉为“第一个称地球的人”。
若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球的自转。
a．求地球的质量；
b．若一卫星在距地球表面高为h的轨道上绕地球作匀速圆周运动，求该卫星绕地球做圆周运动的周期；
（2）牛顿时代已知如下数据：月球绕地球运行的周期T、地球半径R、月球与地球间的距离60R、地球表面的重力加速度g。
牛顿在研究引力的过程中，为了验证地面上物体的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，同样遵从与距离的平方成反比规律的猜想，他做了著名的“月地检验”：月球绕地球近似做匀速圆周运动。
牛顿首先从运动学的角度计算出了月球做匀速圆周运动的向心加速度；接着他设想，把一个物体放到月球轨道上，让它绕地球运行，假定物体在地面受到的重力和在月球轨道上运行时受到的引力，都是来自地球的引力，都遵循与距离的平方成反比的规律，他又从动力学的角度计算出了物体在月球轨道上的向心加速度。
上述两个加速度的计算结果是一致的，从而证明了物体在地面上所受的重力与地球吸引月球的力是同一性质的力，遵循同样规律的设想。
根据上述材料：a．请你分别从运动学的角度和动力学的角度推导出上述两个加速度的表达式；
b．已知月球绕地球做圆周运动的周期约为T=2.4×106s，地球半径约为R=6.4×106m，取π2=g．结
合题中的已知条件，求上述两个加速度的比值，并得出合理的结论。
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题1.8 电势图象(基础篇)(解析版)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第一部分静电场专题1.8 电势图象（基础篇）一．选择题1.（2019湖南衡阳三模）如图所示，粗糙绝缘的水平面附近存在一平行于水平面的电场，其中某一区域的电场线与x轴平行，在x轴上的电势q与坐标x的关系如图中曲线所示，曲线过（0.1，4.5）和（0.15，3）两点，图中虚线为该曲线过点（0.15，3）的切线，现有一质量为0.20kg、电荷量为+2.0×10﹣8C的滑块P（可视为质点），从x＝0.10m处由静止释放，其与水平面的动摩蓀因数为0.02，取重力加速度g＝10m/s。
则下列说法中正确的是（）A．滑块P运动过程中的电势能先减小后增大B．滑块P运动过程中的加速度先减小后增大C．x＝0.15m处的电场强度大小为2.0×106N/C D．滑块P运动的最大速度为0.1m/s【参考答案】BCD【名师解析】电势ϕ与位移x图线的斜率表示电场强度可知，电场方向未变，滑块运动的过程中，电场力始终做正功，电势能逐渐减小，选项A错误；电势ϕ与位移x图线的斜率表示电场强度，则x＝0.15m处的场强为：E＝＝2.0×106N/C，此时的电场力为：F＝qE＝2×10﹣8×2×106N＝0.04N，滑动摩擦力大小为：f＝μmg＝0.02×2N＝0.04N，在x＝0.15m前，电场力大于摩擦力，做加速运动，加速度逐渐减小，x＝0.15m后电场力小于摩擦力，做减速运动，加速度逐渐增大。
选项BC正确；在x＝0.15m时，电场力等于摩擦力，速度最大，根据动能定理得，qU﹣fx＝mv2，因为0.10m和0.15m处的电势差大约为1.5×105V，代入求解，最大速度大约为0.1m/s，选项D正确。
2.(2019·广东省惠州市模拟)空间存在平行于x 轴方向的静电场，其电势φ随x 的分布如图10所示．一质量为m 、电荷量大小为q 的带电粒子从坐标原点O 由静止开始，仅在电场力作用下沿x 轴正方向运动．则下列说法正确的是( )A ．该粒子带正电荷B ．空间存在的静电场场强E 是沿x 轴正方向均匀减小的C ．该粒子从原点O 运动到x 0过程中电势能是减小的D ．该粒子运动到x 0处的速度是qφ02m【答案】 AC【解析】 沿电场线方向电势降低，由题图可知电场方向沿x 正方向，带电粒子仅在电场力作用下由静止开始沿x 轴正方向运动，受力方向与电场方向一致，带电粒子带正电，A 正确；沿x 轴正方向电势均匀降低，电场为匀强电场，B 错误；沿x 轴正方向运动，电场力做正功，电势能减小，C 正确；根据动能定理得qφ0＝12mv 2，v ＝2qφ0m，D 错误． 3.(2018·常德模拟)在空间某区域存在一电场，x 轴上各点电势随位置变化的情况如图所示。
专题5.5 三星和多星的运动问题(能力篇)-2020高考物理100考点最新模拟题千题(必修部分)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第五部分万有引力定律和航天专题5.5三星和多星的运动问题（能力篇）一．选择题1.太空中存在一些离其它恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其它星体对它们的引力作用。
已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上。
并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，如图所示。
设这三个星体的质量均为M，且两种系统的运动周期相同，则（）【参考答案】BD【名师解析】它们做圆周运动的向心力由彼此间的万有引力提供，对直线三星系统中做圆周运动的星，根2．（2018河北石家庄模拟）海王星是太阳系中距离太阳最远的行星，它的质量为地球质量的p 倍，半径为地球半径的n 倍，海王星到太阳的距离为地球到太阳距离的k 倍。
若地球、海王星均绕太阳做匀速圆周运动，忽略星球自转。
下列说法正确的是（ ）【参考答案】AD误；设海王星绕太阳做匀速圆周运动的向心加速度是a 1，地球绕太阳做匀速圆周运动的向心加速度是a 2，二．计算题1.宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用．已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为L的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动，其运动周期为T1；另一种形式是有三颗星位于边长为L的等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，其运动周期为T2，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动．试求两种形式下，星体运动的周期之比T1/ T2．【名师解析】第一种形式：四颗星稳定地分布在边长为L的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的第二种形式：有三颗星位于边长为L的等边三角形的三个项点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，2.宇宙中存在由质量相等的四颗星组成的四星系统，四星系统离其他恒星较远，通常可忽略其他星体对四星系统的引力作用．已观测到稳定的四星系统存在两种基本的构成形式：一种是四颗星稳定地分布在边长为L 的正方形的四个顶点上，均围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动；另一种形式是有三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行，而第四颗星刚好位于三角形的中心不动．已知每个星体的质量均为m，引力常量为G．试求：（1）第一种形式下，星体运动的线速度．（2）第一种形式下，星体运动的周期；（3）假设两种形式星体的运行周期相同，求第二种形式下星体运动的轨道半径．【名师解析】（1）第一种形式：（3）设第二种形式下星体运动的轨道半径为r，则等边三角形的边长a=2rcos30°。
2020年高考物理《天体运动》专题训练卷及答案解析
2020年高考物理天体运动专题训练卷1.金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为v 金、v 地、v 火。
已知它们的轨道半径R 金＜R 地＜R 火，由此可以判定A ．a 金＞a 地＞a 火B ．a 火＞a 球＞a 金C ．v 地＞v 火＞v 金D ．v 火＞v 地＞v 金解析 金星、地球和火星绕太阳公转时万有引力提供向心力，则有G MmR2＝ma ，解得a ＝G M R 2，结合题中R 金＜R 地＜R 火，可得a 金＞a 地＞a 火，选项A 正确，B 错误；同理，有G Mm R 2＝m v 2R，解得v ＝GMR，再结合题中R 金＜R 地＜R 火，可得v 金 ＞v 地＞v 火，选项C 、D 均错误。
答案 A2.若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证A ．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602B ．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602C ．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6D ．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60解析 若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律——万有引力定律，则应满足G Mmr2＝ma ，即加速度a 与距离r 的平方成反比，由题中数据知，选项B 正确，其余选项错误。
答案 B3.(多选)已知人造航天器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动，经过时间t (t 小于航天器的绕行周期)，航天器运动的弧长为s ，航天器与月球的中心连线扫过角度为θ，万有引力常量为G ，则A ．航天器的轨道半径为θsB ．航天器的环绕周期为2πtθC ．月球的质量为s 3Gt 2θD ．月球的密度为3θ24Gt2解析 根据几何关系得：r ＝sθ，故A 错误；经过时间t ，航天器与月球的中心连线扫过角度为θ，则：t T ＝θ2π，得：T ＝2πtθ，故B 正确；由万有引力充当向心力而做圆周运动，所以：GMm r 2＝mr 4π2T 2，所以：M ＝4π2r 3GT 2＝s 3Gt 2θ，故C 正确；人造航天器在月球表面附近绕月球做匀速圆周运动，月球的半径等于r ，则月球的体积：V ＝43πr 3，月球的密度为ρ＝M V ＝3θ24πGt2，故D 错误。
2020(人教版)高考物理复习 计算题专练 天体运动与航天(含答案解析)
2020(人教版)高考物理复习计算题专练天体运动与航天1.如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动，A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O的两侧．引力常量为G.(1)求两星球做圆周运动的周期；(2)在地月系统中，若忽略其他星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A和B，月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg和7.35×1022 kg.求T2的平方与T1的平方的比值．(结果保留3位小数)2.在一水平放置的圆盘上面放有一劲度系数为k的弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴O上，另一端挂一质量为m的物体A，物体与盘面间的动摩擦因数为μ.开始时弹簧未发生形变，长度为R，设最大静摩擦等于滑动摩擦，求：(1)盘的转速n0多大时，物体A开始滑动？(2)当转速达到2n0时，弹簧的伸长量Δx是多少？3.中国首个月球探测计划“嫦娥工程”预计在2019年实现月面无人采样返回，为载人登月及月球基地选址做准备．在某次登月任务中，飞船上备有以下实验仪器：A.计时表一只；B.弹簧秤一把；C.已知质量为m的钩码一个；D.天平一只(附砝码一盒)．“嫦娥”号飞船在接近月球表面时，先绕月球做匀速圆周运动，宇航员测量出绕行N圈所用的时间为t.飞船的登月舱在月球上着陆后，宇航员利用所携带的仪器又进行了第二次测量．已知万有引力常量为G，把月球看作球体．利用上述两次测量所得的物理量可求出月球的密度和半径．(1)宇航员进行第二次测量的内容是什么？(2)试推导月球的平均密度和半径的表达式(用上述测量的物理量表示)．4.如图所示，细绳一端系着质量M=8 kg的物体，静止在水平桌面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m=2 kg的物体，M与圆孔的距离r=0.5 m，已知M与桌面间的动摩擦因数为0.2(设物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，现使物体M随转台绕中心轴转动，问转台角速度ω在什么范围时m会处于静止状态(g=10 m/s2)．5.宇航员到达某星球后,试图通过相关测量估测该星球的半径。
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题1.12 电容器(基础篇)(解析版)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-1）第一部分静电场专题1.12 电容器（基础篇）一．选择题1. （2019广东揭阳市期末）据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电，某同学登山时用这种超级电容器给手机充电，下列说法正确的是（）A.充电时，电容器的电容变小B.充电时，电容器存储的电能变小C.充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零【参考答案】B【名师解析】电容器的电容是由电容器自身的因素决定的，故充电时，电容器的电容不变，A符合题意；充电时，电容器所带的电荷量减小，存储的电能变小，B符合题意；充电时，手机电能增加，电容器上的电荷量一定减小，C不符合题意；电容器的电容是由电容器自身的因素决定的，故充电结束后，电容器的电容不可能为零；D不符合题意；【温馨提示】充电的时候电容不变，给手机充电，电荷量变小，电容器的电压也变小。
2.（2019浙江嘉兴质检）激光闪光灯的电路原理如图所示，电动势为300V的电源向电容为6000μF的电容器C充电完毕后，通过外加高压击穿“火花间隙”间空气，使电容器一次性向激光闪光灯放电，提供所有能量使闪光灯发出强光，则电容器放电过程释放的电量和通过闪光灯的电流方向为（）A．.1.8C 向左B．.1.8C 向右C．.2×10－5C 向左D．.2×10－5C 向右【参考答案】B【名师解析】电动势为300V的电源向电容为6000F的电容器C充电完毕后，电容器带电量Q=CE=6000×10-6×300C=1.8C。
电容器放电过程释放的电量为Q=1.8C，通过闪光灯的电流方向为向右，选项B正确3.（2019北京东城期末）如图所示是电容式话筒的原理图，膜片与固定电极构成一个电容器，用直流电源供电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压下列说法正确的是（）A. 电容式话筒是通过改变正对面积来改变电容的B. 电阻R两端电压变化的频率与电流的频率相同C. 当膜片靠近固定电极时，电流从b流向aD. 当膜片靠近固定电极时，电容器处于放电状态【参考答案】B【名师解析】由图可知，电容式话筒是通过改变板间距来改变电容的，故A错误；根据欧姆定律可知，电阻R两端电压变化的频率与电流的频率相同，故B正确；当膜片靠近固定电极时，根据电容的决定式知，电容变大，因始终和电源相连，故U不变，由可知，电量增大，电容器充电，电流由a到b，故CD错误。
【精品整理】2020年高考物理重难点专练05 天体运动与人造航天器(解析版)
重难点05 天体运动与人造航天器【知识梳理】考点一 天体质量和密度的计算1．解决天体（卫星）运动问题的基本思路（1）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即ma r mv r T m r m rMm G ====2222)2(πω（2）在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即2R MmG mg =（g 表示天体表面的重力加速度）．（2）利用此关系可求行星表面重力加速度、轨道处重力加速度： 在行星表面重力加速度：2R Mm Gmg =，所以2R MG g = 在离地面高为h 的轨道处重力加速度：2)(h R Mm G g m +='，得2)(h R MG g +=' 2．天体质量和密度的计算（1）利用天体表面的重力加速度g 和天体半径R .由于2R Mm G mg =，故天体质量GgR M 2=天体密度：GRgV M πρ43==（2）通过观察卫星绕天体做匀速圆周运动的周期T 和轨道半径r .①由万有引力等于向心力，即r T m rMm G 22)2(π=，得出中心天体质量2324GT r M π=；②若已知天体半径R ，则天体的平均密度3233RGT r V M πρ== ③若天体的卫星在天体表面附近环绕天体运动，可认为其轨道半径r 等于天体半径R ，则天体密度23GT V M πρ==.可见，只要测出卫星环绕天体表面运动的周期T ，就可估算出中心天体的密度． 【重点归纳】 1.黄金代换公式（1）在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加速度g 时，常运用GM ＝gR 2作为桥梁，可以把“地上”和“天上”联系起来．由于这种代换的作用很大，此式通常称为黄金代换公式． 2. 估算天体问题应注意三点（1）天体质量估算中常有隐含条件，如地球的自转周期为24 h ，公转周期为365天等． （2）注意黄金代换式GM ＝gR 2的应用． （3）注意密度公式23GTπρ=的理解和应用． 考点二 卫星运行参量的比较与运算 1．卫星的动力学规律由万有引力提供向心力，ma r mv r T m r m rMm G ====2222)2(πω2．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律r GM v =；3r GM =ω；GMr T 32π=；2r GM a = （1）卫星的a 、v 、ω、T 是相互联系的，如果一个量发生变化，其它量也随之发生变化；这些量与卫星的质量无关，它们由轨道半径和中心天体的质量共同决定．（2）卫星的能量与轨道半径的关系：同一颗卫星，轨道半径越大，动能越小，势能越大，机械能越大．3．极地卫星和近地卫星（1）极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖． （2）近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9 km/s. （3）两种卫星的轨道平面一定通过地球的球心． 【重点归纳】1．利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路 （1）一个模型天体（包括卫星）的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型． （2）两组公式卫星运动的向心力来源于万有引力：ma r mv r T m r m rMm G ====2222)2(πω在中心天体表面或附近运动时，万有引力近似等于重力，即：2R MmGmg = （g 为星体表面处的重2．卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⇒⇒⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫====减小增大减小减小增大时当半径a T v r r GM a GM r T r GM r GM v ωπω2332 考点三 宇宙速度 卫星变轨问题的分析1．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，既是发射卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球运行的最大环绕速度．2．第一宇宙速度的两种求法：（1）r mv r Mm G 212=，所以r GMv =1 （2）rmv mg 21=，所以gR v =1.3．第二、第三宇宙速度也都是指发射速度．4.当卫星由于某种原因速度突然改变时（开启或关闭发动机或空气阻力作用），万有引力不再等于向心力，卫星将变轨运行：（1）当卫星的速度突然增加时，r mv rMm G 22<，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv =可知其运行速度比原轨道时减小．（2）当卫星的速度突然减小时，r mv rMm G 22>，即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道稳定运行时由rGMv =可知其运行速度比原轨道时增大．卫星的发射和回收就是利用这一原理．1.处理卫星变轨问题的思路和方法（1）要增大卫星的轨道半径，必须加速；（2）当轨道半径增大时，卫星的机械能随之增大．2.卫星变轨问题的判断：（1）卫星的速度变大时，做离心运动，重新稳定时，轨道半径变大．（2）卫星的速度变小时，做近心运动，重新稳定时，轨道半径变小．（3）圆轨道与椭圆轨道相切时，切点处外面的轨道上的速度大，向心加速度相同.3.特别提醒:“三个不同”（1）两种周期——自转周期和公转周期的不同（2）两种速度——环绕速度与发射速度的不同，最大环绕速度等于最小发射速度（3）两个半径——天体半径R和卫星轨道半径r的不同【限时检测】（建议用时：30分钟）1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上，把物体P轻放在弹簧上端，P由静止向下运动，物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 专题5.19 月球探测(提高篇)(解析版)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（必修部分）第五部分 万有引力定律和航天专题5.19月球探测（提高篇）一．选择题1．（2019安徽合肥二模）¨嫦娥四号”在月球背面软着陆和巡视探测，创造了人类探月的历史。
为了实现“嫦娥四号”与地面间的太空通讯，我国于2018年5月发射了中继卫星“鹊桥”，它是运行于地月拉格朗日L 2点的通信卫星，L 2点位于地球和月球连线的延长线上。
若某飞行器位于L 2点，可以在几乎不消耗燃料的情况下与月球同步绕地球做匀速圆周运动，如图所示。
已知地球质量是月球质量的k 倍，飞行器质量远小于月球质量，地球与月球中心距离是L 2点与月球中心距离的n 倍。
下列说法正确的是（ ）A ．飞行器的加速度大于月球的加速度B ．飞行器的运行周期大于月球的运行周期C ．飞行器所需的向心力由地球对其引力提供D ．k 与n 满足k=133)1(223+++n n n n 【参考答案】AD【命题意图】此题以运行于地月拉格朗日L 2点的通信卫星——中继卫星“鹊桥”为情景，考查万有引力定律及其相关知识点。
【解题思路】根据题述，位于L 2点的飞行器与月球同步绕地球做匀速圆周运动，二者围绕地球做圆周运动的角速度ω相同，周期相同，由于飞行器围绕地球运动的轨道半径r 大于月球，由a=ω2r 可知，飞行器的加速度大于月球的加速度，选项A 正确B 错误；飞行器围绕地球圆周运动所需的向心力由地球对其引力和月球对其引力的合力提供，选项C 错误；设月球质量为M ，飞行器质量为m ，L 2点与月球中心距离为r ，月球绕地球做匀速圆周运动，G ()22kM nr =M ω2nr ，位于L 2点的飞行器绕地球做匀速圆周运动，G ()221kMmn r ++ G 2Mm r=m ω2(n+1)r ，联立解得k 与n 满足k=133)1(223+++n n n n ，选项D 正确。
【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是对题述情景理解不到位；二是不能正确运用万有引力提供向心力列方程解得结果。
2020年高考物理天体运行问题归类解析
2020年高考天体运行问题归类解析陕西 三原 王春生万有引力定律是中学物理的重点内容，一直是高考的热点、重点。
试题重点考查学生对天体运行规律的掌握情况及应用以万有引力定律为核心的相关知识分析解决实际问题的能力水平。
2020年全国卷及各地市试卷均有对天体及其运行问题的题目，大多数试题属常规题型，仅少数试题物理背景较新颖，特别是全国理综Ⅱ第20题所涉及的“空间力学”问题拓展了万有引力定律的应用范围，建立了新的模型，并为力学知识的应用提供了更为广阔的领域。
1.【全国理综Ⅰ14】据报道，最近有太阳系外发现了首颗“宜居”行星，其质量约为地球质量的6.4倍，一个在地球表面重量为600N 的人在这个行星表面的重量将变为960N 。
由此可推知，该行星的半径与地球半径之比约为A ．0.5B ．2C ．3.2D ．4 【解析】依据重力等于万有引力有1121600mM G GR == ，2222960mM G G R == ， 又216.4M M = ，解得212R R = 。
【答案】B注：忽略星球自转，依据重力等于万有引力建立方程求解。
2*.【全国理综Ⅱ20】假定地球、月球都静止不动，用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器。
假定探测器在地面附近脱离火箭。
用W 表示探测器从脱离火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功，用E k 表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则A ．E k 必须大于或等于W ，探测器才能到达月球B ．E k 小于W ，探测器也可能到达月球C ．E k =W/2，探测器一定能到达月球D ．E k =W/2，探测器一定不能到达月球【解析】该题与我们所学的天体运动模型不同，要求用所学力学知识处理在万有引力作用下的直线运动问题。
设探测器脱离火箭飞向月球到达平衡点O 的过程中，克服地球引力做功为'W 地，月球引力做功为'，并设探测器到达平衡点O 时的速度恰好为零，根据动能定理有''W W -=月地由题知'W W <地② 由①②得'k W E W +<月,又'0W >月，所以k E W <，选项A 错B 对； 设O 点到地球、月球的距离分别为1r 、2r ，探测器质量为m ，依据万有引力定律及二力平衡条件有2212mM mM G G r r =月地③81M M =月地 ④12r r L += ⑤解③④⑤得1910r L =⑥ 由⑥式及万有引力变化规律、功的定义知'910W W <月月 ⑦ 由④式及万有引力定律、功的定义知81W W =月 ⑧ （式中W 月为探测器到达月球全过程月球引力做功）。
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练 专题5.14 卫星(航天器)的变轨及对接问题(原卷版)
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（必修部分）第五部分万有引力定律和航天专题5.14卫星(航天器)的变轨及对接问题一．选择题1．（6分）（2019陕西榆林四模）我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家之一，为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接，具体操作应为（）A．飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接B．空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接C．空间站在高轨道，飞船在低轨道且两者同向飞行，在合适的位置飞船加速追上空间站后对接D．飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道同向飞行，在合适的位置飞船减速然后与空间站对接2.（2019辽宁沈阳一模）“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接前的示意图如图所示，圆形轨道I为“天宫二号”运行轨道，圆形轨道II为“神舟十一号”运行轨道。
此后“神舟十一号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫二号”的交会对接，则：（）A. “天宫二号”在轨道I的运行速率大于“神舟十一号”在轨道II上运行速率B. “神舟十一号”由轨道II变轨到轨道I需要减速C. “神舟十一号”为实现变轨需要向后喷出气体D. “神舟十一号”变轨后比变轨前机械能减少3．（2019湖北名校联盟三模）2018年12月9日2时28分高分五号卫星在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭发射升空，卫星经过多次变轨后，在距地心为R的地球冋步轨道上凝望地球。
该卫星首次搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、主要温室气体探测仪、大气多角度偏振探测仪等，是实现高光谱分辨率对地观测的标志。
高分五号卫星由半径为RA的圆轨道1经椭圆轨道2变轨到同步轨道3时的情况如图所示，已知高分五号卫星在轨道1上运行的周期为T1，已知地球半径R0<RA，引力常量为G，则下列说法正确的是（）A．地球的平均密度为B．在轨道3上稳定运行时，卫星每天可两次经过地表上同一点的正上方C．卫星在从A点经轨道2运动到B点的时间为D．卫星由圆轨道1调整到同步轨道3上，只需要加速一次即可4．(2019·河北唐山联考)(多选)荷兰某研究所推出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划．登陆火星需经历如图所示的变轨过程，已知引力常量为G，则下列说法正确的是( )A．飞船在轨道上运动时，运行的周期TⅢ>TⅡ>TⅠB．飞船在轨道Ⅰ上的机械能大于在轨道Ⅱ上的机械能C．飞船在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度方向喷气D．若轨道Ⅰ贴近火星表面，已知飞船在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度5.(2017·全国卷Ⅲ，14)2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。
2020届高考物理 天体和行星的运行专题练习(包含答案)
2020届高考物理 天体和行星的运行专题练习（含答案）1. 2018年12月8日，肩负着亿万中华儿女探月飞天梦想的嫦娥四号探测器成功发射，“实现人类航天器首次在月球背面巡视探测，率先在月背刻上了中国足迹”。
已知月球的质量为M 、半径为R ，探测器的质量为m ，引力常量为G ，嫦娥四号探测器围绕月球做半径为r 的匀速圆周运动时，探测器的（ ）A.B. 动能为2GMmRC. D. 向心加速度为2GMR 【答案】C2. 设太阳质量为M ，某行星绕太阳公转周期为T ，轨道可视作半径为r 的圆。
已知万有引力常量为G ，则描述该行星运动的上述物理量满足A ．2324r GM T π=B ．2224r GM T π=C ．2234r GM Tπ= D ．324r GM T π= 答：A3. 小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。
则经过足够长的时间后，小行星运动的A ．半径变大B ．速率变大C ．角速度变大D ．加速度变大 答案：A4. 长期以来“卡戎星（Charon ）”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1=19600km ，公转周期T 1=6.39天。
2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2=48000km ，则它的公转周期T 2最接近于 A ．15天 B ．25天 C ．35天D ．45天【答案】B5. 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知： A. 太阳位于木星运行轨道的中心B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 答案：C6. 2011年8月,“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日点”的轨道,我国成为世界上第三个造访该点的国家。