2021届高考物理二轮复习专题突破：专题二十三 天体运动

截止目前，我国的探月工程已发射了五个探测器. 如图所示为“嫦娥三号”飞行轨道示意图，其中的 P 是环月圆轨道与环月椭圆轨道远月点的相交处，Q 是环月椭圆轨道的近月点. 下列说法正确的是（   ）

如图所示为某卫星绕地球运动的椭圆轨道，F₁和F₂为椭圆的焦点。卫星由A经B到C点的过程中，卫星的动能逐渐增大，且路程AB与路程BC相等。已知卫星由A运动到B、由B运动到C的过程中，卫星与地心的连线扫过的面积分别为S₁和S_2.下列说法正确的是（   ）

北斗卫星导航系统包括同步卫星和一般轨道卫星关于这些卫星，下列说法中正确的是（   ）

1925年物理学家霍曼提出了霍曼转移轨道，该轨道可消耗最小的能量来发射地球静止轨道卫星。发射时首先让卫星进入停泊轨道，在D点点火使卫星进入GTO轨道，在F点再次点火使卫星进入GEO轨道，忽略因火箭点火产生的质量变化，则下列说法正确的是（   ）

如图所示，O点是近地点，Ⅰ是地球同步卫星轨道，Ⅱ是从地球上发射火星探测器的转移轨道，Ⅲ是火星探测器在近火星点P制动后的圆形轨道，M点是Ⅰ、Ⅱ轨道的交点，则（   ）

假设宇宙中有两颗相距无限远的行星A和B，自身球体半径分别为R_A和R_B ． 两颗行星各自周围的卫星的轨道半径的三次方（r³）与运行公转周期的平方（T²）的关系如图所示；T₀为卫星环绕各自行星表面运行的周期．则（   ）

观察某卫星在圆轨道上的运动，发现每经过时间t，卫星绕地球转过的圆心角为 （弧度），如图所示，已知地球的质量为M，引力常量为G，由此可推导出卫星的速率为（   ）

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。在另一星球N上用完全相同的弹簧，改用物体Q完成同样的过程，其 关系如图中虚线所示。假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍，则（ ）

近日，美国成功发射了帕克太阳探测器，如图所示，假设帕克太阳探测器绕太阳做匀速圆周运动，太阳相对帕克太阳探测器的张角为 ，已知万有引力常量G，下列说法正确的是（ ）

已知地球的半径为6.4×10⁶ m，地球自转的角速度为7.29×10^-5 rad/s，地面的重力加速度为9.8 m/s² ， 在地球表面发射卫星的第一宇宙速度为7.9×10³ m/s，第三宇宙速度为16.7×10³ m/s，月球到地球中心的距离为3.84×10⁸ m，假设地球赤道上有一棵苹果树长到了接近月球那么高，则当苹果脱离苹果树后，将（   ）

中国北斗卫星导航系统(简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。第三代北斗导航系统一共由35颗卫星组成。5颗地球同步静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成。35颗卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。绕地球作匀速圆周运动的北斗卫星处于完全失重状态，则北斗卫星（   ）

欧洲航天局的第一枚月球探测器——“智能1号”环绕月球沿椭圆轨道 运动，用m表示它的质量，h表示它在近月点的高度，ω表示它在近月点 的角速度，a表示它在近月点的加速度，R表示月球的半径，g表示月球 表面处的重力加速度.忽略其他星球对“智能1号”的影响，则它在近月点所受月球对它的万有引力的大小等于（ ）

发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h₁的圆形轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B．在卫星沿椭圆轨道运动经过B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示。两次点火时间很短。已知地球的半径为R，地球表面重力加速度为g，则下列说法正确的是（   ）

宇宙中存在着上四颗星组成的孤立星系。如图所示，一颗母星处在正三角形的中心，三角形的顶点各有一个质量相等的小星围绕母星做圆周运动。如果两颗小星间的万有引力为F，母星与任意一颗小星间的万有引力为12F。则（   ）

人造卫星在燃料耗尽后会因为无法控制而成为太空垃圾，太空垃圾对航天器的运行带来很大的安全隐患。为防止人造近地卫星成为太空垃圾，往往在燃料快要耗尽时控制其进入大气层，从而烧毁或坠入南太平洋。如图所示为正在逆时针做匀速圆周运动的近地卫星，若要使其进入大气层，以下说法正确的是（   ）

通过不断地探索，科学家们在太阳系发现了一颗未知的小行星。通过观测发现其运行轨迹为椭圆。已知该小行星在相等时间内。近日点和远日点通过的路程分别为x₁、x₂ ， 近日点和远日点的角速度分别为ω₁、ω₂ ， 近日点和远日点的向心加速度分别为a₁、a₂ ， 且该小行星的公转周期为地球公转周期的N倍。则下列说法正确的是（   ）

2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗系统第55颗导航卫星，至此北斗全球卫星导航系统星座部署全面完成。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，其中北斗导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，它的轨道半径约为 。第44颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，运行周期等于地球的自转周期24h。两种同步卫星的绕行轨道都为圆轨道。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量 。下列说法中正确的是（   ）

脉冲星的本质是中子星，具有在地面实验室无法实现的极端物理性质，是理想的天体物理实验室，对其进行研究，有希望得到许多重大物理学问题的答案，譬如：脉冲星的自转周期极其稳定，准确的时钟信号为引力波探测、航天器导航等重大科学技术应用提供了理想工具.2017年8月我国FAST天文望远镜首次发现了两颗太空脉冲星，其中一颗星的自转周期为T（实际测量为1.83 s），该星距离地球1.6万光年，假设该星球恰好能维持自转不瓦解．地球可视为球体，其自转周期为T₀ ， 用弹簧测力计测得同一物体在地球赤道上的重力为两极处的k倍，已知引力常量为G，则下列关于该脉冲星的平均密度ρ及其与地球的平均密度ρ₀之比正确的是（   ）

2018年12月8 日，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号”乙运载火箭成功发射了“嫦娥四号”探测器，开启了月球探测的新旅程，其运行轨迹如图所示，①为近地点约200 km、远地点约4.2×10⁵km的地月转移轨道，②为近月点约100 km、远月点约400 km的环月椭圆轨道， ③为距月面平均高度约100 km的环月圆轨道，④为近月点约15 km、远月点约100 km的预定月球背面着陆准备轨道（环月椭圆轨道）。下列说法正确的是（ ）

已知某卫星在赤道上空轨道半径为 的圆形轨道上绕地球运行的周期为T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看到该卫星掠过其正上方。假设某时刻该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近地点B到地心距离为 。如图所示设卫星由A到B（只经B点一次）运动的时间为t，地球自转周期为 ，不计空气阻力，则（    ）

“马航失联”事件发生后，中国在派出水面和空中力量的同时，第一时间紧急调动了21颗卫星参与搜寻。“调动”卫星的措施之一就是减小卫星环绕地球做圆周运动的轨道半径，降低卫星运行的高度，以有利于发现地面（或海洋）目标。下列说法正确的是（   ）

2020年7月23日，天问一号火星探测器在中国文昌航天发射场发射升空，按照设计思路，天问一号在火星表面着陆前的最后两个运动阶段分别为动力减速阶段和着陆缓冲阶段。在动力减速阶段，探测器发动机打开，经80s速度由95m/s减至3.6m/s。将天问一号在动力减速阶段的运动看做竖直方向的匀变速直线运动，已知天问一号的质量约为5t，火星半径约为地球半径的二分之一，火星质量约为地球质量的十分之一，地球表面的重力加速度g＝10m/s²。求：

某宇航员到一个星球后想分析这个星球的相关信息，于是做了两个小实验：一是测量了该星球的一个近地卫星绕该星球做匀速圆周运动（不计空气阻力）飞行N圈用了时间t；二是将一个小球从星球表面竖直上抛，测出上升的最大高度为h，第一次上升的时间为t₁ ， 第一次下降的时间为t₂。设小球运动中受到的空气阻力大小不变，万有引力常量为G，不计星球自转。求：

“势阱”是量子力学中的常见概念，在经典力学中也有体现。当粒子在某力场中运动，其势能函数曲线在空间某范围内存在最小值，形如陷阱，粒子很难跑出来。各种形式的势能函数只要具有这种特点，我们都可以称它为势阱，比如重力势阱、引力势阱、弹力势阱等。

拉格朗日点指在两个大天体引力作用下，能使小物体稳定的点（小物体质量相对两大天体可忽略不计）。这些点的存在由法国数学家拉格朗日于1772年推导证明的，1906年首次发现运动于木星轨道上的小行星（见脱罗央群小行星）在木星和太阳的作用下处于拉格朗日点上。在每个由两大天体构成的系统中，按推论有5个拉格朗日点，其中连线上有三个拉格朗日点，分别是 、 、 ，如图所示。我国发射的“鹊桥”卫星就在地月系统平衡点 点做周期运动，通过定期轨控保持轨道的稳定性，可实现对着陆器和巡视器的中继通信覆盖，首次实现地月 点周期轨道的长期稳定运行。设某两个天体系统的中心天体质量为 ，环绕天体质量为 ，两天体间距离为 ，万有引力常量为 ， 点到中心天体的距离为 ； 点到中心天体的距离为 ；求：

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，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。

2020年5月5日18时，我国在文昌航天发射场成功发射“长征五号”B型运载火箭，该火箭起飞质量高达849吨，并成功将新一代载人实验飞船准确送入预定轨道，我国成为世界上第三个独立研制大推力火箭的国家。某物理兴趣小组为了探究该实验飞船的飞行参数，从新闻报道中获知该实验飞船在半径为r的轨道上作匀速圆周运动。已知地球的半径为R，万有引力常量为G，地球表面的重力加速度为g，求：