专题08卫星与航天备战2020高考物理2019届名校模拟好题分项版汇编教师版

1一．选择题1．（2018高考天津理综）2018年2月2日，我国成功将电磁监测试验卫星“张衡一号”发射升空，标志我国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一。通过观测可以得到卫星绕地球运动的周期，并已知地球的半径和地球表面的重力加速度。若将卫星绕地球的运动看作是匀速圆周运动，且不考虑地球自转的影响，根据以上数据可以计算出卫星的A．密度B．向心力的大小C．离地高度D．线速度的大小【参考答案】CD【点睛】解决本题的关键掌握万有引力定律的两个重要理论：1、万有引力等于重力（忽略自转），2、万有引力提供向心力，并能灵活运用。2.（2018年11月浙江选考物理）20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了太空的全新领域。现有一艘远离星球在太空中直线飞行的宇宙飞船，为了测量自身质量，启动推进器，测出飞船在短时间Δt内速度的改变为Δv，和飞船受到的推力F（其它星球对它的引力可忽略）。飞船在某次航行中，当它飞近一个孤立的星球时，飞船能以速度v，在离星球的较高轨道上绕星球做周期为T的匀速圆周运动。已知星球的半径为R，引力常量用G表示。则宇宙飞船和星球的质量分别是2A.，B.，C.，D.，【参考答案】D3．（2019广东七校联考）2016年10月19日，“神舟十一号”与“天宫二号”空间实验室成功实现自动交会对接。如图所示为“神舟十一号”飞船（用A表示）与“天宫二号”空间实验室（用B表示）对接前在轨道上的运行图，若不计飞船发动机喷气的质量损耗。关于A和B的对接，下列说法正确的是A．减小A的质量，可实现对接B．使飞船A的速度减少，变轨从而实现对接C．A与B对接后在高轨道的运行速度比在原轨道的运行速度小D．在A与B对接的变轨过程中，A的引力势能逐渐增加【参考答案】CD【命题意图】本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、飞船的运动及其相关知识点。【解题思路】要使“神舟十一号”飞船（用A表示）与“天宫二号”空间实验室（用B表示）对接，需要增大飞船A的速度，使A做离心运动变轨从而实现对接，选项AB错误；根据万有引力等于向心力，G2Mmr=m2vr，第12题图3解得v=GMr。由此可知．A与B对接后在高轨道的运行速度比在原轨道的运行速度小，选项C正确；在A与B对接的变轨过程中，A的轨道半径增大，需要克服万有引力做功，所以A的引力势能逐渐增加，选项D正确。4.（2018南昌三模）如图，人造地球卫星M、N在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知M、N连线与M、O连线间的夹角最大值为θ，则M、N的运动速度大小之比等于A．tanB．1tanC．sinD．1sin【参考答案】.C【命题意图】本题考查万有引力定律、牛顿运动定律、卫星的运动及其相关的知识点。【解后反思】此题若求MN的运动周期之比，则如何解答？卫星类问题一般都是利用万有引力等于向心力，列出相应的方程解答。5.（2019四川天府大联考）载人飞行包在中国深圳实现了首次载人飞行，为民用航天科技注入新的活力。载人飞行包是一个单人低空飞行装置，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降，也可以快速前进。飞行包（包括人）在下列运动中过程中（空气阻力不可忽略）的说法，正确的是A．垂直缓慢降落，动力大小大于总重力B．水平加速前进，动力方向与运动方向相同C.水平匀速飞行，动力大小大于总重力D.垂直加速起飞，动力做功等于克服重力和空气阻力做的功【参考答案】C4【名师解析】垂直缓慢降落，可认为处于平衡状态，动力大小等于总重力，选项A错误；水平加速前进，根据牛顿第二定律，动力方向指向斜向上方向，与运动方向不相同，选项B错误；水平匀速飞行，动力在水平方向分力等于阻力，在竖直方向分力等于总重力，动力大小大于总重力，选项C正确；垂直加速起飞，动能增大，由动能定理，动力做功大于克服重力和空气阻力做的功，选项D错误。6.中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，己知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则A．卫星a的角速度小于c的角速度B．卫星a的加速度小于b的加速度C．卫星a的运行速度大于c的运行速度D．卫星b的周期大于卫星a的运行周期【参考答案】A【试题点评】本题以北斗导航卫星轨道示意图切入，考查灵活运用相关知识分析解决问题的能力。二．计算题1．（8分）（2019北京海淀期中）“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。已知地球质量为M，万有引力常量为G，将地球视为半径为R、质量均匀分布的球体。（1）求飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时线速度的大小v；5（2）已知地球的自转周期为T，求将质量为m的飞船停放在赤道上时飞船受到重力的大小G船；（3）海南文昌航天发射场是我国的低纬度滨海发射基地，相比高纬度发射基地，发射相同的同步轨道静止卫星可节省燃料，请你从能量的角度说明可能的原因是什么（写出一条即可）。【名师解析】（8分）（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有22(+)(+)MmvGmRhRh解得+GMvRh（3分）（3）在任何地点发射卫星，需要达到的环绕速度是相同的，卫星在地球表面上的不同纬度，随地球自转，由于角速度相同，依据v0=ωr，低纬度r大，则v0大，卫星具有的初动能就较大，因此节省燃料。（2分）2．（2019北京海淀期中反馈题）“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日在海南文昌航天发射中心成功发射升空，完成了与天宫二号空间实验室交会对接。已知地球质量为M，半径为R，万有引力常量为G。（1）求质量为m的飞船在距地面高度为h的圆轨道运行时的向心力和向心加速度大小。（2）若飞船停泊于赤道上，考虑地球的自转因素，自转周期为T0，求飞船内质量为m0的小物体所受重力大小G0。（3）发射同一卫星到地球同步轨道时，航天发射场一般选取低纬度还是高纬度发射基地更为合理？原因是什么？【名师解析】.（1）根据万有引力定律和牛顿第二定律有=F向2(+)MmGmaRh解得2(+)GMaRh（2）根据万有引力定律及向心力公式，有2=MmFGR引及2204π=FmRT向=+FFG引向船6解得2002204π=-MmGGmRRT船（3）借助接近赤道的低纬度发射基地更为合理，原因是低纬度地区相对于地心可以有较大线速度，有较大的初动能。3（14分）（2019辽宁锦州质检）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳升降机能达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上，已知地球表面的重力加速度g=10m/2s，地球半径R=6400km．地球自转周期为T。求：（1）某人在地球表而用体重计称得重800N，站在升降机中，当升降机以加速度a=g（g为地球表面处的重力加速度）垂直地面上升，在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为850N，忽略地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度。（2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？（结果用g、R、T表达）【名师解析】．（14分）（2）H为同步卫星的高度，由万有定律得：)(4)(222HRTmHRmMG⑤2分mgRGmM2⑥2分得：RTgRH322242分4．(10分)（2019福建泉州四校联考）已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响．7（1）推导第一宇宙速度v1的表达式；（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动，运行轨道距离地面高度为h，求卫星的运行周期T．5.（14分）（2019辽宁锦州质检）为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁置在地球的卫星上，另一端系住升降机，放开绳升降机能达地球上，人坐在升降机里，在卫星上通过电动机把升降机拉到卫星上，已知地球表面的重力加速度g=10m/2s，地球半径R=6400km．地球自转周期为T。求：（1）某人在地球表而用体重计称得重800N，站在升降机中，当升降机以加速度a=g（g为地球表面处的重力加速度）垂直地面上升，在某一高度时此人再一次用同一体重计称得重为850N，忽略地球公转的影响，求升降机此时距地面的高度。（2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，绳的长度至少为多长？（结果用g、R、T表达）【名师解析】（14分）（1）由题意可知人的质量m=80kg对人：ggamgmN161:得①2分由万有定律得：gmhRGmM2)(②）2分mgRGmM2③2分即mRh71092.13④2分8