1、【 精品教育资源文库 】 题组层级快练 (二十 ) 一、选择题 1 (2017 课标全国 )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 )运动 与天宫二号单独运行时相比 ， 组合体运行的 ( ) A 周期变大 B速率变大 C 动能变大 D向心加速变大 答案 C 解析 由天体知识可知： T 2 R RGM， v GMR ， a GMR2 半径不变 ， 周期 T， 速率 v， 加速度 a 均不变 ，故 A、 B、 D 三项错误 根据 Ek 12mv2可得：速率 v 不变 ， 组合体质量
2、m 变大 ， 故动能 Ek变大 2 (2017 浙江省选考物理 )如图所示 ， 设行星绕太阳的运动是匀速圆周运动 ， 金星自身的半径是火星的 n 倍 ， 质量为火星的 k 倍 ， 不考虑行星自转的影响 ， 则 ( ) A金星表面的重力加速度是火星的 kn B 金星的第一宇宙速度是火星的 kn C 金星绕太阳运动的加速度比火星小 D 金星绕太阳运动的周期比火星大 答案 B 解析 由黄金代 换公式 GM gR2可知 g GM/R2， 所以 g金g火 M金 R火2M火 R金 2kn2， 故 A 项错误 ， 由万有引力提供近地卫星做匀速圆周运动的向心力可知 GMm/R2 mv12/R， 得 v1 GM
3、/R， 所以 v1金v1火M金 R火M火 R金 kn， 故 B 项正确；由高轨道低速大周期知 ， 金星做圆周运动的加速度较大 ， 周期较小 ， 故 C、 D 两项错误 3 (2017 江苏 )(多选 )“ 天舟 一号 ” 货运飞船于 2017 年 4 月 20 日在文昌航天发射中心成功发射升空 ， 与 “ 天宫二号 ” 空间实验室对 接前，“天舟一号”在距离地面约 380 km 的圆轨【 精品教育资源文库 】 道上飞行 ， 则其 ( ) A 角速度小于地球自转角速度 B 线速度小于第一宇宙速度 C 周期小于地球自转周期 D 向心加速度小于地面的重力加速度 答案 BCD 分析 根据卫星的速度公
4、式 v GMr 和 v r 得到角速度的表达式 ， 将 “ 天舟一号 ” 的角速度与地球同步卫星的角速度比较 ， 从而分析其角速度与地球自转角速度的关系第一宇宙速度是卫星 绕地球做匀速 圆周运动最大的运行速度 由 a GMr2比较 “ 天舟一号 ” 的向心加速度与近地卫星加速度的关系 ， 从而分析出它的向心加速度与地面的重力加速度的关系 解析 A 项 ， 根据卫星的速度公式 v GMr 和 v r ， 得： GMr3.将 “ 天舟一号 ” 与地球同步卫星比较 ， 由于 “ 天舟一号 ” 的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径 ， 所以 “ 天舟一号 ” 的角速度大于地球同步卫星的角速度 ， 而地
5、球同步 卫星的角速度等于地球自转角速度 ，所以“天舟一号”角速度大于地球自转角速度 故 A 项错误 B 项 ， 第一宇宙速度是卫星绕地球做匀速圆周运动最大的运行速度 ， 知其线速度小于第一宇宙速度故 B 项正确 C项 ， 由 T 2 知 “ 天舟一号 ” 的周期小于地球同步卫星的周期 ， 而地球同步卫星的周期等于地球自转周期 ， 所以 “ 天舟一号 ” 周期小于地球自转周期故 C 项正确 D 项 ， 由 a v2rGMr2知 ，“ 天舟一号 ” 向心加速度小于近地卫星的 向心加速度 ，而近地卫星的向心加速度约等于地面的重力加速度，所以“天舟一号”向心加速度小于地面的重力加速度 故 D 项正确
6、4.(2017 湘潭一模 )我国首颗量子科学实验卫星于 2016年 8月 16日 1点40 分成功发射量子卫星成功运行后 ， 我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信 ， 构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系假设量子卫星轨道在赤道平面 ， 如图所示已知量子卫星的轨道半径是地球半径的 m 倍 ， 同步卫星的轨道半 径是地球半径的 n 倍 ， 图中 P 点是地球赤道上一点 ， 由此可知 ( ) A 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 n3m3 B 同步卫星与 P 点的速度之比为 1n C 量子卫星与同步卫 星的速度之比为 nm 【 精品教育资源文库 】 D 量子卫星与 P 点的速度之
7、比为 n3m 答案 D 解析 A 项 ， 根据 GMmr2 m42T2 r， 得 T4 2r3GM ， 由题意知 r 量子 mR， r 同步 nR， 所以T同T量 r同 3r量 3（ nR） 3（ mR） 3n3m3， 故 A 项错误； B 项 ， P 为地球赤道上一点 ， P 点角速度等于同步卫星 的 角速度 ，根据 v r ， 所以有 v同vP r同rP nRR n1， 故 B 项错误； C 项 ， 根据 GMmr2 mv2r， 得 vGMr ， 所以v量v同 r同r量 nRmRnm， 故 C 项错误； D 项 ， 综合 B、 C 项 ， 有 v 同 nvP， v量nvP nm， 得 v量
8、vP n3m， 故 D 项正确 5.a 是地球赤道上一幢建筑 ， b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面 9.610 6 m 的卫星 ， c 是地球同步卫星 ， 某一时刻 b、 c 刚好位于 a 的正上方 (如图所示 )，经 48 h， a、 b、 c 的大致位置是下列选项中的 (取地球半径 R 6.410 6 m， 地球表面重力加速度 g 10 m/s2， 10)( ) 答案 B 解析 由于 a 物体和同步卫星 c 的周期都为 24 h所以 48 h 后两物体又回到原位置 ， 故 A项错误； b 是在赤道平面内做匀速圆周运动、距地面 9.610 6 m 的卫星 ， 根据万有引力提供向心力
9、， 得 GMmr2 m42T2 r 忽略地球自转 ， 地面上物体的万有引力近似等于重力 ， 有 GMmR2 mg 由 式 ， 解得 b 卫星运行的周期 T210 4 s， 然后再算 b 卫星在 48 小时内运行的圈数 n 48 h/T， 代入数据得 n 8.64 圈 ， 故选 B 项 6 (2017 潍坊三模 )2017 年 4 月 20 日 19 时 41 分 35.361 秒 ， 搭载天舟一号货运飞船的 长征 七号遥二运载火箭在文昌航天发射场发射升空约 603 秒后进入预定轨道 ， 发射取得圆满成【 精品教育资源文库 】 功某同学查阅到天舟一号的轨道参数如图表所示 ， 对在轨道上运行的天
10、舟一号 ， 该同学的判断正确的是 ( ) 轨道周期 1 小时 30 分钟 21 秒 近地点高度 200.033 公里 远地点高度 383.375 公里 轨道倾角 42.808 度 A.飞船内的物体有时处于超重状态 B 近地点的速度小于同步卫星的速度 C 远地 点的速度小于第一宇宙速度 D 远地点的加速度小于地球同步卫星的向心加速度 答案 C 解析 A 项 ， 飞船内的物体处于完全失 重状态 ， 则 A 项错误； B 项 ， 由万有引力提供向心力 ， 有 GMmr2 mv2r， 可得 vGMr ， 则半径小的速度大 ， 且在近地点做离心运动 ， 则速度更大 ， 则 B 项错误； C 项 ， 第一
11、宇宙速度为卫星运行的最大速度 ， 则 C 项正 确； D 项 ， 由万有引力提供向心力 ， 有 GMmr2 ma， 则有 a GMr2， 则距离小的加速度大 ， 则 D 项错误 7.(2017 四川遂宁市三诊 )如图所示 ， 质量相同的三颗卫星 a、 b、 c 绕地球做匀速圆周运动 ， 其中 b、 c 在地球的同步轨道上 ， a 距离地球表面的高度为 R， 此时 a、 b 恰好相距最近已知地球质量为 M、半径为 R、地球自转的角速度为 . 万有引力常量为 G， 则 ( ) A 发射卫星 b 时速度要大于 11.2 km/s B 卫星 a 的机械能大于卫星 b 的机械能 C 卫星 a 和 b 下
12、一次相距最近还需经过 2GM8R3 D 若要卫星 c 沿同步轨道与 b 实现对接 ， 可让卫星 c 加速 答案 C 解析 卫星 b 绕地球做匀速圆周运动 ， 7.9 km/s 是指在地球上发射的物体绕地球飞行做圆周运动所需的最小初始速度 ， 11.2 km/s 是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度所以发射卫星 b 时速度大于 7.9 km/s， 而小于 11.2 km/s， 故 A 项错误；卫星从低轨道到高轨道需要克服引力做较多的功 ， 卫星 a、 b 质量相同 ， 所以卫星 b 的机械能大于卫星 a 的机械能 ，【 精品教育资源文库 】 故 B 项错误； b、 c 在地球的同步轨道上 ，
13、所以卫星 b、 c 和地球具有相同的周期和角速度由万有引力提供向心力 ， 即 GMmr2 m 2r， 解得 GMr3， a 距离地球表面的高度为 R， 所以卫星 a 的角速度 a GM8R3， 此时 a、 b 恰好相距最近 ， 到卫星 a 和 b 下一次相距最近时满足 ( a )t 2， 解得 t 2GM8R3 ， 故 C 项正确；让卫星 c 加速 ， 所需的向心力增大 ，由于万有引力小于所需的向心力 ， 卫星 c 会做离心运动 ， 离开原轨道 ， 所以不能与 b 实现对接 ， 故 D 项错误 8 (2017 南昌市二模 )卫星发射进入预定轨 道往往需要进行多次轨道调整 如图所示 ， 某次发射
14、任务中先将卫星送至近地轨道 ， 然后再控制卫星进入椭圆轨道图中 O 点为地心 ， A 点是近地轨道和椭圆轨道的交点 ， 远地点 B离地面高 度为 6R(R 为地球半径 )设卫星在近地轨道运动的周期为 T， 下列对卫星在椭圆轨道上运动的分析 ， 其中正确的是 ( ) A 控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星减速 B 卫星通过 A 点时的速度是通过 B 点时速度的 6 倍 C 卫星通过 A 点时的加速度是通过 B 点时加速度的 6 倍 D 卫星从 A 点经 4T 的时间刚好能到达 B 点 答案 D 解析 控制卫星从图中低轨道进入椭圆轨道需要使卫星加速 ， A 项错误；根据开普勒第二定律 ，
15、可得 vA R vB (6R R)， 则卫星通过 A 点时的速度是通过 B 点时速度的 7 倍 ， B 项错误；根据 a GMr2， 则 aAaB rB2rA2（ 7R） 2R2 49， 则卫星 通过 A 点时的加速度是通过 B 点时加速度的 49 倍 ， C 项错误；根据开普勒第三定律 ， R3T2（ 2R 6R2 ） 3T 2 ， 解得 T 8T， 则卫星从 A点经 4T 的时间刚好能到达 B 点 ， D 项正确；故选 D 项 9 (2017 赣州二模 )有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星 ， 其运行周期是地球近地卫星的2 2倍 ， 卫星圆形轨道平面与地球赤道平 面重合 ， 卫星上有太阳能收集 板可以把光能转化为电能，已知地球表面重力加速度为 g， 地球半径为 R， 忽略地球公转 ， 此时太阳处于赤道平面上 ， 近似认
