嫦娥三号物理问题(答案版)
(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天必考考点训练
(每日一练)(文末附答案)2022届高中物理万有引力与航天必考考点训练单选题1、2021年6月3日，风云四号卫星在中国西昌卫星发射中心发射成功。
若风云四号卫星绕地球做匀速圆周运动，周期为T，离地高度为h，已知地球半径为R，万有引力常量为G，则（）A．卫星的运行速度为2πRTB．地球表面的重力加速度为4π2(R+ℎ)3R2T2C．地球的质量为4π2R3GT2D．地球的第一宇宙速度为2πT √R+ℎR2、2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆，“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。
我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
已知火星的直径约为地球的50%，质量约为地球的10%，请通过估算判断以下说法正确的是（）A．火星表面的重力加速度小于9.8m/s2B．“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C．探测器在火星表面附近的环绕速度大于7.9km/sD．火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度3、下列说法正确的是（）A．伽利略发现了万有引力定律，并测得了引力常量可知，当r趋近于零时，万有引力趋近于无穷大B．根据表达式F=G m1m2r2=k中，k是一个与中心天体有关的常量C．在由开普勒第三定律得出的表达式r3T2D．两物体间的万有引力总是大小相等、方向相反，是一对平衡力4、宇宙中存在一些质量相等且离其他恒星较远的四颗星组成的四星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用．设四星系统中每个星体的质量均为m，半径均为R，四颗星稳定分布在边长为a的正方形的四个顶点上．已知引力常量为G.关于宇宙四星系统，下列说法错误的是（）A．四颗星围绕正方形对角线的交点做匀速圆周运动B．四颗星的轨道半径均为a2C．四颗星表面的重力加速度均为GmR2D．四颗星的周期均为2πa√2a(4+√2)Gm5、目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。
高考物理(热点 题型全突破)专题 3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题天体的追击相遇问题(含解析)
专题5.3 三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题1．近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较比较内容赤道表面的物体近地卫星同步卫星向心力来源万有引力的分力万有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于万有引力重力等于万有引力线速度v1＝ω1R v2＝GMRv3＝ω3(R＋h)＝GMR＋hv1＜v3＜v2(v2为第一宇宙速度)角速度ω1＝ω自ω2＝GMR3ω3＝ω自＝GMR＋h3ω1＝ω3＜ω2向心加速度a1＝ω21R a2＝ω22R＝GMR2a3＝ω23(R＋h) ＝GMR＋h2a1＜a3＜a2卫星的轨道半径r是指卫星绕天体做匀速圆周运动的半径，与天体半径R的关系为r＝R＋h(h为卫星距离天体表面的高度)，当卫星贴近天体表面运动(h≈0)时，可认为两者相等。
【示例1】(多选)如图，地球赤道上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。
设e、p、q的圆周运动速率分别为v1、v2、v3，向心加速度分别为a1、a2、a3，则( )A．v1＞v2＞v3B．v1＜v3＜v2C．a1＞a2＞a3D．a1＜a3＜a2【答案】BD【解析】由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同，由v＝ωr，a＝ω2r可知v1＜v3、a1＜a3；对同步卫星和近地资源卫星来说，满足v ＝GM r 、a ＝GMr2，可知v 3＜v 2、a 3＜a 2。
故选项B 、D 正确。
【示例2】(多选)同步卫星离地心距离为r ，运行速率为v 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球的半径为R ，则下列比值正确的是( )A.a 1a 2＝rRB.a 1a 2＝r 2R2 C.v 1v 2＝r R D.v 1v 2＝R r【答案】： AD【示例3】(2016·四川理综·3)国务院批复，自20XX 年起将4月24日设立为“中国航天日”.1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440 km ，远地点高度约为2 060 km ；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km 的地球同步轨道上.设东方红一号在远地点的加速度为a 1，东方红二号的加速度为a 2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a 3，则a 1、a 2、a 3的大小关系为( ) A.a 2＞a 1＞a 3 B.a 3＞a 2＞a 1 C.a 3＞a 1＞a 2 D.a 1＞a 2＞a 3【答案】 D【解析】 由于东方红二号卫星是同步卫星，则其角速度和赤道上的物体角速度相等，根据a ＝ω2r ，r 2>r 3，则a 2>a 3；由万有引力定律和牛顿第二定律得，G Mmr2＝ma ，由题目中数据可以得出，r 1<r 2，则a 2<a 1；综合以上分析有，a 1>a 2>a 3，选项D 正确.【示例4】．有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 在地球赤道上未发射，b 在地面附近近地轨道上正常运动，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有( )A ．a 的向心力由重力提供B ．c 在4 h 内转过的圆心角是π6C ．b 在相同时间内转过的弧长最长D ．d 的运动周期有可能是20 h 【答案】 C二、 卫星的变轨问题 1．三种情境2．变轨问题的三点注意(1)航天器变轨时半径的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由v ＝GMr判断。
(物理)物理万有引力与航天练习题20篇含解析
（物理）物理万有引力与航天练习题20篇含解析一、高中物理精讲专题测试万有引力与航天1．某星球半径为6610R m =⨯，假设该星球表面上有一倾角为30θ=︒的固定斜面体，一质量为1m kg =的小物块在力F 作用下从静止开始沿斜面向上运动，力F 始终与斜面平行，如图甲所示．已知小物块和斜面间的动摩擦因数3μ=，力F 随位移x 变化的规律如图乙所示（取沿斜面向上为正方向）．已知小物块运动12m 时速度恰好为零，万有引力常量11226.6710N?m /kg G -=⨯，求（计算结果均保留一位有效数字）（1）该星球表面上的重力加速度g 的大小； （2）该星球的平均密度． 【答案】26/g m s =，【解析】 【分析】 【详解】（1）对物块受力分析如图所示；假设该星球表面的重力加速度为g ，根据动能定理，小物块在力F 1作用过程中有：211111sin 02F s fs mgs mv θ--=- N mgcos θ= f N μ=小物块在力F 2作用过程中有：222221sin 02F s fs mgs mv θ---=-由题图可知：1122156?3?6?F N s m F N s m ====，；， 整理可以得到：(2)根据万有引力等于重力：，则：，，代入数据得2．2018年11月，我国成功发射第41颗北斗导航卫星，被称为“最强北斗”。
这颗卫星是地球同步卫星，其运行周期与地球的自转周期T 相同。
已知地球的 半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，求该卫星的轨道半径r 。
【答案】22324R gTr π= 【解析】 【分析】根据万有引力充当向心力即可求出轨道半径大小。
【详解】质量为m 的北斗地球同步卫星绕地球做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有：2224Mm G m r r Tπ＝； 在地球表面：112Mm Gm g R= 联立解得：222332244GMT R gTr ππ==3．神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体，探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律．天文学家观测河外星系大麦哲伦云时，发现了LMCX ﹣3双星系统，它由可见星A 和不可见的暗星B 构成．将两星视为质点，不考虑其他天体的影响，A 、B 围绕两者连线上的O 点做匀速圆周运动，它们之间的距离保持不变，（如图）所示．引力常量为G ，由观测能够得到可见星A 的速率v 和运行周期T ．（1）可见星A 所受暗星B 的引力FA 可等效为位于O 点处质量为m ′的星体（视为质点）对它的引力，设A 和B 的质量分别为m1、m2，试求m ′（用m1、m2表示）； （2）求暗星B 的质量m2与可见星A 的速率v 、运行周期T 和质量m1之间的关系式； （3）恒星演化到末期，如果其质量大于太阳质量ms 的2倍，它将有可能成为黑洞．若可见星A 的速率v ＝2.7×105 m/s ，运行周期T ＝4.7π×104s ，质量m1＝6ms ，试通过估算来判断暗星B 有可能是黑洞吗？（G ＝6.67×10﹣11N •m 2/kg2，ms ＝2.0×103 kg ）【答案】（1）()32212'm m m m =+()3322122m v T Gm m π=+(3)有可能是黑洞 【解析】试题分析：（1）设A 、B 圆轨道的半径分别为12r r 、，由题意知，A 、B 的角速度相等，为0ω，有：2101A F m r ω=，2202B F m r ω=，又A B F F =设A 、B 之间的距离为r ，又12r r r =+ 由以上各式得，1212m m r r m +=① 由万有引力定律得122A m m F Gr = 将①代入得()3122121A m m F G m m r =+令121'A m m F G r =，比较可得()32212'm m m m =+② （2）由牛顿第二定律有：211211'm m v G m r r =③ 又可见星的轨道半径12vT r π=④ 由②③④得()3322122m v T Gm m π=+ （3）将16s m m =代入()3322122m v T G m m π=+得()3322226s m v TGm m π=+⑤ 代入数据得()3222 3.56s s m m m m =+⑥设2s m nm =，（n ＞0）将其代入⑥式得，()322212 3.561s sm n m m m m n ==+⎛⎫+ ⎪⎝⎭⑦可见，()32226s m m m +的值随n 的增大而增大，令n=2时得20.125 3.561s s sn m m m n =<⎛⎫+ ⎪⎝⎭⑧要使⑦式成立，则n 必须大于2，即暗星B 的质量2m 必须大于12m ，由此得出结论，暗星B 有可能是黑洞．考点：考查了万有引力定律的应用【名师点睛】本题计算量较大，关键抓住双子星所受的万有引力相等，转动的角速度相等，根据万有引力定律和牛顿第二定律综合求解，在万有引力这一块，设计的公式和物理量非常多，在做题的时候，首先明确过程中的向心力，然后弄清楚各个物理量表示的含义，最后选择合适的公式分析解题，另外这一块的计算量一是非常大的，所以需要细心计算4．我国航天事业的了令世界瞩目的成就，其中嫦娥三号探测器与2013年12月2日凌晨1点30分在四川省西昌卫星发射中心发射，2013年12月6日傍晚17点53分，嫦娥三号成功实施近月制动顺利进入环月轨道，它绕月球运行的轨道可近似看作圆周，如图所示，设嫦娥三号运行的轨道半径为r ，周期为T ，月球半径为R ．(1)嫦娥三号做匀速圆周运动的速度大小 (2)月球表面的重力加速度 (3)月球的第一宇宙速度多大．【答案】(1) 2r T π；(2) 23224r T R π；2324rT Rπ【解析】 【详解】(1)嫦娥三号做匀速圆周运动线速度：2rv r Tπω==(2)由重力等于万有引力：2GMmmg R= 对于嫦娥三号由万有引力等于向心力：2224GMm m rr T π=联立可得：23224r g T Rπ=(3)第一宇宙速度为沿月表运动的速度：22GMm mv mg R R== 可得月球的第一宇宙速度：2324r v gR T Rπ==5．我们将两颗彼此相距较近的行星称为双星，它们在万有引力作用下间距始终保持不变，且沿半径不同的同心轨道作匀速圆周运动，设双星间距为L ，质量分别为M 1、M 2(万有引力常量为G)试计算：()1双星的轨道半径 ()2双星运动的周期．【答案】()2112121?M M L L M M M M ++，；()()122?2LL G M M π+；【解析】设行星转动的角速度为ω，周期为T ．()1如图，对星球1M ，由向心力公式可得： 212112M M GM R ωL=同理对星2M ，有：212222M M G M R ωL= 两式相除得：1221R M (R M ，=即轨道半径与质量成反比) 又因为12L R R =+ 所以得：21121212M M R L R L M M M M ==++，()2有上式得到：()12G M M 1ωLL+=因为2πT ω=，所以有：()12L T 2πL G M M =+答：()1双星的轨道半径分别是211212M M L L M M M M ++，；()2双星的运行周期是()12L2πLG M M +点睛：双星靠相互间的万有引力提供向心力，抓住角速度相等，向心力相等求出轨道半径之比，进一步计算轨道半径大小；根据万有引力提供向心力计算出周期．6．地球的质量M=5.98×1024kg ，地球半径R=6370km ，引力常量G=6.67×10－11N·m 2/kg 2，一颗绕地做圆周运动的卫星环绕速度为v=2100m/s ，求： （1）用题中的已知量表示此卫星距地面高度h 的表达式 （2）此高度的数值为多少？（保留3位有效数字） 【答案】（1）2GMh R v=-（2）h=8.41×107m 【解析】试题分析：（1）万有引力提供向心力，则解得：2GMh R v=- （2）将（1）中结果代入数据有h=8.41×107m 考点：考查了万有引力定律的应用7．设想若干年后宇航员登上了火星，他在火星表面将质量为m 的物体挂在竖直的轻质弹簧下端，静止时弹簧的伸长量为x ，已知弹簧的劲度系数为k ，火星的半径为R ，万有引力常量为G ，忽略火星自转的影响。
关于“嫦娥一号”、 “嫦娥二号”的物理题
关于“嫦娥一号”、“嫦娥二号”的物理题2010年10月1日，中国“嫦娥二号”卫星升空，引起人们极大关注。
嫦娥二号与嫦娥一号对比任务名称嫦娥一号嫦娥二号工程阶段探月一期探月二期运载火箭长征三号甲长征三号丙奔月形式先绕地球7天直飞月球到月时间 14天 5天图片分辨率 120米 10米绕月轨道 200公里 100公里关键技术地月转移轨道控制技术等四项地月转移轨道发射等六项除了直奔月球和近月飞行，相比嫦娥一号的任务，嫦娥二号的任务对运载火箭推力要求更大，入轨精度和控制精度要求更高。
嫦娥—号卫星于2007年10月24日成功发射，经过—年多稳定的在轨运行，实现了精确测控、精密变轨、成功绕月、有效探测等—系列目标，于2009年3月1日受控撞月，光荣地完成了自己的奔月使命。
嫦娥二号是嫦娥—号的备份星，由长三丙火箭发射，它的主要任务是为嫦娥三号实现月球着陆进行部分关键技术试验，并对嫦娥三号着陆区进行高精度成像。
与嫦娥—号相比，嫦娥二号最大的特点就是飞向月球更快了。
嫦娥—号环绕地球飞了7天，经过4次变轨，最终才飞向月球，而嫦娥二号将直接飞向月球，飞行时间大概需要120个小时。
2010年9月25日下午，在西昌卫星发射中心进行了嫦娥二号发射前第三次合成演练。
合成演练是近似实际发射状态的真实模拟。
当零号指挥员发出清晰的口令，拥抱嫦娥二号的二号发射架缓缓打开，通体洁白的嫦娥二号星箭组合体款款玉立在眼前。
在嫦娥二号卫星舱外，“中国探月”四个大字分外醒目，在火箭中部，清晰地标明了运载嫦娥二号卫星火箭的型号：“CZ-3C”，火箭底部有两个助推火箭排列左右。
10月1日18:59:57 嫦娥二号升空，19:25 星箭分离卫星入轨，2日03:39 首次地月成像，12:25 首次中途轨道修正，3日12:25 取消第二次中途修正计划，4日设备全开机，5日07:00 传回首批数据，6日11:38 第一次近月制动成功，7日13:30 轨道面机动完成，8日11点03分第二次近月制动完成，9日11:32:27第三次近月制动完成…关于“嫦娥一号”、 “嫦娥二号”的物理题， 也会引起老师和同学的关注：1．（2008年高考广东卷第12题 ）图如是“嫦娥一号奔月”示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测。
2024-2025学年沪科版七年级物理下册阶段测试试卷366
2024-2025学年沪科版七年级物理下册阶段测试试卷366考试试卷考试范围：全部知识点；考试时间：120分钟学校：______ 姓名：______ 班级：______ 考号：______总分栏一、选择题(共5题，共10分)1、现有密度分别为ρ1和ρ2的两种液体，且ρ1＜ρ2，在甲杯中盛满这两种液体，两种液体的质量各占一半，在乙杯中也盛满这两种液体，两种液体的体积各占一半，假设两种液体之间不发生混合现象，甲、乙两个杯子完全相同，且上下均匀，则（）A. 液体对甲杯底的压力大B. 液体对乙杯底的压力大C. 液体对甲、乙杯底的压力相等D. 因为ρ1、ρ2不知谁在上，谁在下，所以无法判断压力大小2、透镜在我们的生活和学习中应用广泛．下列说法正确的是（）A. 近视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用B. 照相时，被照者应站在照相机镜头的2倍焦距以外C. 放大镜可使物体成倒立放大的虚像D. 使用投影仪时，投影仪镜头到屏幕的距离应在一倍焦距和二倍焦距之间3、甲、乙二人各乘一台升降机，甲看见楼房在匀速上升，乙也在匀速上升.乙看见楼房在匀速上升，甲在匀速下降.则他们相对于地面()A. 甲下降，乙上升B. 甲上升，乙下降C. 甲、乙都下降，且甲比乙慢D. 甲、乙都下降，且甲比乙快4、下列几种估测最符合实际情况的是A. 人步行的速度约为5m/sB. 全新的2B铅笔长约18cmC. 初中物理课本一页纸的厚度约为0.008mmD. 打一个哈欠用时约1s5、下列单位换算中，正确的是( )A. 0.2dm=20mm=200μmB. 12.6mm=0.126m=1.26cmC. 3.01m=3010mm=301dmD. 30μm=3×10−2mm=3×10−4dm评卷人得分二、多选题(共6题，共12分)6、如图，a，b，c，d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点，下列说法正确的是（）A. 摄像机是根据物体放在a点时成像情况制成的B. 人眼看物体时的成像情况与物体放在b点时的成像情况相同C. 投影仪是根据物体放在c点时成像情况制成的D. 正常使用放大镜与物体放在d点时成像情况相同7、下列关于物理概念的说法中，不正确的是()A. 光总是沿直线传播的B. 固体都有熔点C. 物质从固态变为气态的过程叫升华D. 镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律8、关于实像和虚像，下列说法错误的是()A. 实像能用光屏呈接到，虚像不能B. 虚像是人的幻觉，并没有光线进入人眼，实像则相反C. 实像一定是由光的折射现象形成的，虚像一定是由光的反射现象形成的D. 实像有放大的，也有缩小的，而虚像都是放大的9、与声音传播速度有关的是( )A. 声音的音调B. 声音的响度C. 传播声音的物质D. 物质的温度10、以下做法可以增强电磁铁磁性的是()A. 增大电流B. 改变电流方向C. 增加线圈匝数D. 改变绕线方向11、下列生活实例与所运用的物理知识的说法正确的是()A. 坐沙发比坐木凳舒服，利用了减小压力来减小压强的道理B. 用吸盘挂钩挂衣服，利用了大气压强的作用C. 水坝的下部比上部建造得宽，是由于水对坝的压强随深度的增加而增大D. 制造形状上下不对称的机翼产生升力，利用了流体压强与流速的关系评卷人得分三、填空题(共8题，共16分)12、身高为168cm的同学距平面镜2m，则他的像距他本人有 m，像的高度为 cm；他在平面镜中的像是．（填“实像”或“虚像”）13、达州到成都的铁路线长约400km小陈坐在达州到成都的动车上，透过车窗看到路边的树木向后移动，他是以 ______ 为参照物的；该车到达成都用了约2h30min其平均速度为 ______km/h．14、毕业前夕同学们用照相机拍毕业照时，要想使被拍的景物成的像大一些，照相机与被拍景物之间的距离应______ 一些，底片跟镜头间的距离(暗箱)应 ______ 一些，(以上两空选填“增大”、“减小”、“不变”)15、“月有阴晴圆缺”，属于光的 ______ 现象；海市蜃楼，属于光的 ______ 现象．16、（2013•佛山）图中凸透镜焦距为10cm，蜡烛位置如图所示，光屏应放在透镜侧范围才能得到的清晰实像．17、地球周围有一层厚厚的大气层，地球大气对浸在其中的物体都有大气压强，随着海拔的升高，大气产生的压强（填“升高”或“降低”）．而地球表面附近的物体却承受着巨大的压力，利用你学过的知识，估算地球周围空气的总重量为 N．（地球半径R=6400km，S球=4πR2，结果用科学记数法表示）．18、如图所示，平面镜MN竖直放置，镜前有一个发光物体S现将平面镜绕M点从MN转到MN′位置过程中，物体S在平面镜中的像S′的轨迹为 ______(选填“直线”或“曲线”)S′离M点的距离 ______(选填“越来越近”、“越来越远”或“保持不变”)．19、“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”这歌词中“竹排江中游”是以______为参照物，“青山两岸走”是以______为参照物。
高一物理 必修一(2019)第三章相互作用——力 第3节牛顿第三定律提高练习(含答案)
牛顿第三定律提高练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．如图所示，在水平地面上一匹马能轻松地拉动装满货物的车匀速前进，运动过程中车轮未发生打滑现象。
下列说法正确的是（）。
A．马拉车的力与车拉马的力是一对平衡力B．马拉车的力与地面对车的阻力是一对作用力和反作用力C．若车减速运动，则地面对车的阻力大于水平方向车对地面的力D．马拉车匀速运动过程中，车与地面间的摩擦力为静摩擦力2．2013年12月14日21时11分，嫦娥三号探测器完美着陆月球虹湾地区．大约11分钟的落月过程中，嫦娥三号从15千米高度开启发动机反推减速，在距离月面100米高度时，探测器悬停，自动进行月面识别，下降到距月面4米高度时以自由落体方式着陆．在接下来的几个小时里，月球车成功与嫦娥三号进行器件分离，开始执行为期3个月的科学探测任务．已知月球表面重力加速度约为1.6 m/s2，嫦娥三号探测器从15千米高度开启发动机反推减速过程中，下列说法正确的是（）A．发动机喷出气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使探测器减速B．发动机向外喷气，喷出气体对探测器产生反作用力，从而使探测器减速C．在月球表面，由于没有空气，发动机虽然向前喷气，但无法使探测器减速D．月球对探测器的吸引力大于探测器对月球的吸引力3．如图所示，小车放在水平地面上，甲、乙二人用力向相反方向拉小车，不计小车与地面之间的摩擦力，下列说法正确的是（）A．甲拉小车的力和乙拉小车的力一定是一对平衡力B．小车静止时甲拉小车的力和乙拉小车的力是一对作用力和反作用力C．若小车加速向右运动，表明小车拉甲的力大于甲拉小车的力D．若小车加速向右运动，表明甲拉小车的力小于乙拉小车的力4．2020年11月24日，文昌航天发射场用长征五号遥五运载火箭成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅。
专题09 航天器的变轨及追及问题-2019高考物理一轮复习专题详解(解析版)
(1)网络结构(2)卫星在椭圆轨道上的远地点、近地点的加速度与对应圆轨道上的加速度关系应用a ＝GMr 2比较．(3)卫星在同一轨道上稳定运行过程中机械能守恒；在变轨过程中，轨道升高机械能增加，轨道降低机械能减少．规律方法卫星变轨问题的有关规律(1)卫星变轨时速度的变化，根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由v ＝GMr判断． (2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大．(3)航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度． (4)同一轨道对接，应先减速到低轨再加速回高轨，实现与目标航天器对接． 典例分析【例1】 (多选)(2017年河南六市高三联考)2009年5月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，由圆形轨道Ⅰ从A 点进入椭圆轨道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图所示．关于航天飞机的运动，下列说法中正确的是( )A ．在轨道Ⅱ上经过A 点的速度小于经过B 点的速度B ．在轨道Ⅱ上经过A 点的速度等于在轨道Ⅰ上经过A 点的速度C ．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．在轨道Ⅱ上经过A点的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A点的加速度【答案】AC【例2】(2017年广西四校调研)(多选)“嫦娥三号”发射取得圆满成功，这标志着我国的航空航天技术又迈进了一大步．“嫦娥三号”探月卫星沿地月转移轨道到达距月球表面200 km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，再经过一次制动进入距月球表面15 km的圆形轨道Ⅱ上绕月球做匀速圆周运动．则下面说法正确的是()A．由于“刹车制动”，卫星沿轨道Ⅱ运动的周期将比沿轨道Ⅰ运动的周期长B．虽然“刹车制动”，但卫星沿轨道Ⅱ运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周期短C．卫星在到达月球附近时需进行第一次“刹车制动”，是因为卫星到达月球附近时的速度大于月球的第二宇宙速度D．卫星沿轨道Ⅱ运动的加速度小于沿轨道Ⅰ运动到P点时的加速度【答案】：BC【解析】：由开普勒第三定律k＝r3T2可知，TⅠ>TⅡ，A项错误，B项正确；由第二宇宙速度的含义可知，卫星到达月球附近并被月球捕获时的速度不能超过月球的第二宇宙速度，不然卫星将脱离月球，C项正确；由GMmr2Ⅱ＝maⅡ，得卫星在轨道Ⅱ上的加速度aⅡ＝GMr2Ⅱ，由GMmr2P＝ma P，得卫星在P点的加速度a P＝GMr2P，因r P>rⅡ，则a P<aⅡ，D项错误．天体相遇问题的解法围绕同一中心天体做圆周运动的运行天体，因在同一轨道上运行快慢相同不可能相遇(除非是同一轨道上绕行方向相反)，故天体的相遇定义为运行天体A 位于运行天体B 正上方时，即A 、B 与中心天体位于同一直线上且A 、B 在中心天体的同一侧时的状态．如图甲，当两运行天体A 、B 的轨道平面在同一平面内时，若运行方向相同，则内侧天体B 比A 每多运行一圈时相遇一次，在Δt 时间内相遇的次数n ＝Δt T B －Δt T A ＝ωB －ωA2πΔt .若运行方向相反时，则A 、B 每转过的圆心角之和等于2π时发生一次相遇，在Δt 时间内相遇的次数为：n ＝ωA Δt ＋ωB Δt 2π＝Δt T B ＋ΔtT A.如图乙，若两运行天体轨道平面不重合时，当A 、B 均运行至P 、Q 所在直线上，且A 、B 位于同侧时二者才相遇，因此从某次相遇到下次相遇，B 比A 一定多转1圈，而且A 、B 各自转的圈数都是半圈的奇数倍，即在Δt 时间内，Δt T A ＝(2k A ＋1)×12，Δt T B ＝(2k B ＋1)×12，且k B －k A ＝1.专题练习1.某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径之比为( )A.N ＋1N 23B.N N －123C.N ＋1N 32D.N N －132【答案】 B【解析】 由开普勒第三定律得r 31＝kT 21，r 32＝kT 22，所以有r 1r 1＝T 2T 123，由于每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，即“相遇”，亦即在相同时间内，地球比该行星多转一圈，于是有NT 1＝(N －1)T 2，联立解得r 1r 2＝N N －123.学科&网2．2017年10月19日“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接成功．假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是()A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接【答案】：C3．(多选)(2017年甘肃天水市联考)有a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b是处于地面附近的近地轨道上正常运动的卫星，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，则有()A．a的向心加速度等于地表重力加速度gB．c在4小时内转过的圆心角为60°C．b在相同时间内转过的弧长最短D．d的运动周期有可能是28小时【答案】：BD4．(多选)物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能，若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m 0的质点距质量为M 0的引力中心r 0时，其万有引力势能E p ＝－GM 0m 0r 0(式中G 为引力常量)，一颗质量为m 的人造地球卫星以半径为r 1圆形轨道环绕地球飞行，已知地球的质量为M ，要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径增大为r 2，则在此过程中( )A ．卫星势能增加了GMm ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2B ．卫星动能减少了GMm 3⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 C ．卫星机械能增加了GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 D ．卫星上的发动机所消耗的最小能量为2GMm 3⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2 【答案】：AC【解析】：引力势能的增加量ΔE p ＝－GMm r 2－⎝⎛⎭⎫－GMm r 1＝GMm ⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故A 正确；根据万有引力提供向心力，由G Mm r 21＝m v 21r 1，解得v 1＝ hGM r 1，则E k1＝12mv 21＝GMm2r 1. 同理，E k2＝GMm2r 2.所以，动能的减少量为ΔE k ＝GMm 2r 1－GMm 2r 2＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故B 错误； 根据能量守恒定律，卫星增加的机械能等于发动机消耗的能量，为E ＝ΔE p －ΔE k ＝GMm 2⎝⎛⎭⎫1r 1－1r 2，故C 正确，D 错误．5．(2017年河北石家庄模拟)如图所示，有A 、B 两颗卫星绕地心O 做圆周运动，绕行方向相同．A 卫星的周期为T 1，B 卫星的周期为T 2，在某一时刻两卫星相距最近，则(引力常量为G )( )A ．两卫星经过时间t ＝T 1＋T 2再次相距最近B ．两卫星的轨道半径之比为T 321∶T 232C ．若已知两卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D ．若已知两卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度 【答案】：B8．(多选)(2017年河南三市三模)中国月球探测卫星“嫦娥号”简化后的路线示意图如图所示，卫星由地面发射后，先经过地面发射轨道进入地球附近的停泊轨道做匀速圆周运动；然后从停泊轨道经过调控进入地月转移轨道；到达月球附近时，再次调控进入工作轨道做匀速圆周运动，这时卫星将开始对月球进行探测．已知地球与月球的质量之比为a ，卫星的停泊轨道与工作轨道的轨道半径之比为b ，则下列说法中正确的是 ()A ．卫星从停泊轨道调控进入到地月转移轨道的过程中，卫星的机械能不守恒B ．卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度C ．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比为b ∶aD ．卫星在停泊轨道和工作轨道运行的周期之比为b b ∶a 【答案】：AD【解析】：卫星变轨需点火做功，故机械能增加，A 对；由v ＝ GMr，半径较大，线速度较小，故停泊轨道速度小于第一宇宙速度，B 错；卫星G Mm r 2＝mv 2r ＝m 4π2T2·r ，v ＝GMr，T ＝2π r 3GM，已知地球与月球质量比为a ，卫星停泊轨道与工作轨道比为b ，则速度比为a ∶b ，卫星停泊轨道与工作轨道周期比为b3∶a，C错D对．学科&网9.2013年5月2日凌晨0时06分，我国“中星11号”通信卫星发射成功．“中星11号”是一颗地球同步卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务．图为发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的速度大于它在轨道2上经过Q点时的速度D．卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度【答案】D10.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示．当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，设卫星在1轨道和3轨道正常运行的速度和加速度分别为v1、v3和a1、a3，在2轨道经过P点时的速度和加速度为v2和a2，且当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时周期分别为T1、T2、T3，以下说法正确的是()A． v1＞v2＞v3 B． v1＞v3＞v2C． a1＞a2＞a3 D． T1＞T2＞T3【答案】B11、如图所示.地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动.地球的轨道半径为R,运转周期为T.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角).已知该行星的最大视角为,当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期.若某时刻该行星正处于最佳观察期,问该行星下一次处于最佳观察期至少需经历多长时间?【答案】【解析】:根据题意可得行星的轨道半径设行星绕太阳的转动周期为T'由开普勒第三定律有:设行星最初处于最佳观察时期前,其位置超前于地球,且经时间t地球转过角后,该行星再次处于最佳观察期,12、地球和某行星在同一轨道平面内同向绕太阳做匀速圆周运动.地球的轨道半径为,运转周期为.地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫地球对该行星的观察视角(简称视角),如图甲或图乙所示.当行星处于最大视角处时,是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期.已知某行星的最大视角为.求该行星的轨道半径和运转周期.最终计算结果保留两位有效数字)【答案】该行星的轨道半径是,运转周期是.【解析】设行星的轨道半径为r',运行周期为T'当行星处于最大视角处时,地球和行星的连线应与行星轨道相切.由几何关系可以知道:地球与某行星围绕太阳做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力列出等式:。
备战2021新高考物理-重点专题-万有引力与航天(三)(含解析)
备战2021新高考物理-重点专题-万有引力与航天（三）一、单选题1.三颗人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，运行方向如图所示.已知，则关于三颗卫星，下列说法错误的是（）A.卫星运行线速度关系为B.卫星轨道半径与运行周期关系为C.已知万有引力常量G，现测得卫星A的运行周期T A和轨道半径R A，可求地球的平均密度D.为使A 与B同向对接，可对A适当加速2.如图所示，A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是()A.B，C的角速度相等，且小于A的角速度B.B，C的线速度大小相等，且大于A的线速度C.B，C的向心加速度相等，且大于A的向心加速度D.B，C的周期相等，且小于A的周期3.2020年4月24日，国家航天局宣布，我国行星探测任务命名为“天问”，首次火星探测任务命名为“天问一号”。
已知万有引力常量，为计算火星的质量，需要测量的数据是（）A.火星表面的重力加速度和火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径B.火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径和火星的公转周期C.某卫星绕火星做匀速圆周运动的周期和火星的半径D.某卫星绕火星做匀速圆周运动的轨道半径和公转周期4.一宇宙飞船绕地心做半径为r的匀速圆周运动，飞船舱内有一质量为m的人站在可称体重的台秤上．用R表示地球的半径，g表示地球表面处的重力加速度，g′表示宇宙飞船所在处的地球引力加速度，F N表示人对秤的压力，下面说法中正确的是（）A.g′=0B.g′=C.F N=0D.F N=5.2019年11月23日8时55分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号“乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第50、51颗北斗导航卫星。
两颗卫星均属于中圆轨道（MEO）卫星，是我国的“北斗三号”系统的组网卫星。
这两颗卫星的中圆轨道（MEO）是一种周期为12小时，轨道面与赤道平面夹角为60°的圆轨道。
是经过GPS和GLONASS运行证明性能优良的全球导航卫星轨道。
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关于嫦娥三号的热点物理问题
科技背景：
2013年12月2日，“嫦娥三号”从西昌卫星发射中心成功发射。
2013年12月6日，嫦娥三号准确进入环月近圆轨道。
2013年12月14日，嫦娥三号成功着月，降落相机传回图像。
1、“长征三号乙”运载火箭燃料燃烧后，液体变成气体，体积增大，燃烧生成的气体高速喷出来了，使火箭获得巨大的反作用力而上升。
2、喷出来的高温气体，与发射塔下面的水进行热量交换，使水的温度升高。
液体变成气体，发生汽化现象，气化后的水蒸气遇冷放热又发生液化，形成大团的白雾。
3、火箭喷出的气体，对下面有力的作用，根据力的作用是相互的，火箭得到一个向上的推力，当推力大于火箭自身重力的时候它就升上天了。
4、升天的过程中它的重力势能增大，动能也增大，所以机械能一直不停地增大。
总的来说，火箭上升过程中内能最终转化为机械能。
5、在大气层的时候，因为与大气的剧烈摩擦，产生了热能，摩擦生热现象是机械能能转化为内能。
6、燃料的能量转化不可能是完全的，有机械损耗和热量损失，所以热机
（填大于、小于、等于）。
7、火箭工作时燃料的化学能转换成了热能，再转换成了动能，最后变成了机械能。
8、火箭上和月球探测器上安装有摄像机和照相机拍摄记录飞行过程以及月
面照片，照相机和摄像机的镜头相当于凸透镜，能成倒立、缩小的实像。
9、控制中心和测控站是利用电磁波来传递信号，控制火箭和嫦娥三号按预定轨道运行的，嫦娥三号拍摄的月球照片是通过电磁波传回地球的。
10、物体在月球上受到的重力只有地球上的六分之一，1.2吨质量的嫦娥三号探测器在月球上受到的重力是2000 N。
11、绕月运动的嫦娥三号探测器受到的是非平衡力作用（填“平衡力、非平衡力），其运动状态变化着（变化着、不变）在近月点时运动加快重力势能转化为动能，而在远月点时，速度减慢，动能增大，重力势能减少。
12、嫦娥三号探测器到达月球表面后，展开太阳能电池帆板，对着太阳方向，太阳能帆板工作时，将太阳能能转换为电能。
13、嫦娥三号探测器“玉兔号”月球车使用类似于坦克或推土机上的履带装置运动，而不使用车轮，这样做是为了增大摩擦便于爬坡和翻越障碍，还可减小对月球地面的压强（增大、减小），以防陷入月球尘土中。
14、嫦娥三号探测器在国际上首次利用测月雷达实测月壤厚度(1～30米)和月壳岩石结构(1～3千米)，雷达工作原理是利用电磁波测距、测速定位。
15、月球上没有空气，不能使用降落伞降落，只能使用反推力火箭产生的阻力实现探测器软着陆，这说力能改变物体的运动状态（即改变物体的运动速度和方向）。
16、月球上没有水、没有空气，月球上一天相当于地球上一个月，白天向着太阳的一面温度最高达120︒C，而夜间温度会降至–180︒C,其原因除了月球没有空气不能起保温作用外，还与月球砂石尘土的比热容比较小有关系。