2019年高考物理总复习 4章专项拓展与训练4 新人教版.doc

2019年高考物理总复习 4章专项拓展与训练4 新人教版1(xx四川)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9.6106 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(如图甲所示)，经过48 h，a、b、c的大致位置是图乙中的(取地球半径R6.4106 m，地球表面重力加速度g10 m/s2，)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9.6106 m的卫星，根据Gmr忽略地球自转，地面上物体的万有引力近似等于重力，有Gmg由式解得：b卫星运行的周期T2104 s，然后再算b卫星在48小时内运行的圈数n48 h/T，代入数据得n8.64圈，故选B项答案B2.如右图所示为宇宙中有一个恒星系的示意图A为星系的一颗行星，它绕中央恒星O运行的轨道近似为圆天文学家观 测得 到A行星运动的轨道半径为R0、周期为T0.(1)中央恒星O的质量为多大？(2)经长期观测发现，A行星实际运动的轨道与圆轨道总存在一些偏离，且周期性地每隔时间t0发生一次最大的偏离天文学家认为形成这种现象的原因可能是A行星外侧还存在着一颗未知的行星B(假设其运行轨道与A在同一水平面内，且与A的绕行方向相同)，它对A行星的万有引力引起A轨道的偏离(由于B对A的吸引而使A的周期引起的变化可以忽略)根据上述现象及假设，试求未知行星B的运动周期T及轨道半径R.解析(1)设中央恒星质量为M ，A行星质量为m，则有GmR0，得M(2)A、B相距最近时，A偏离最大，根据题意，有t0t02，得Tt0根据开普勒第三定律，得R()R0答案(1)(2)()R03科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星，经过观测该小行星每隔t时间与地球相遇一次，已知地球绕太阳公转半径是R，周期是T，设地球和小行星都是圆轨道，求小行星距太阳的距离解析设小行星绕太阳周期为T，TT，地球和小行星每隔t时间相遇一次，则有()22设小行星绕太阳轨道半径为R，万有引力提供向心力有Gm()2R同理对于地球绕太阳运动，也有Gm()2R由上面两式有，R()R答案()R4计划发射一颗距离地面的高度为地球半径R0的圆形轨道上运行的地球卫星，卫星轨道平面与赤道平面重合，已知地球表面重力加速度为g.(1)求出卫星绕地心运动周期T.(2)设地球自转周期T0，该卫星绕地旋转方向与地球自转方向相同，则在赤道上一点的人能连续看到该卫星的时间是多少？解析(1)卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力提供，有Gm(2R0)忽略地球自转，地面上物体的万有引力近似等于重力，有Gmg联立以上两式，解得T4(2)所谓恰能看到要根据光学原理，比如某时刻(日出)地面上的人在B1点恰能看到卫星在轨道上的A1，经一段时间t，人随地球自转到了B2点，这时卫星转到A2点，恰不能看到(若卫星再沿轨道向后，不是被地球挡住了吗？)由几何关系，可知A1OB1A2OB2，B1OB2卫星的运动角度、周期和时间的关系为观察者随地球运动的角度、周期和时间的关系为联立以上两式，并代入T4，得t 答案(1)4()(2) 5.如右图所示，A、B两行星在同一平面内绕同一颗恒星运动，运动的方向相同，A、B两行星的轨道半径分别为r1、r2 ，已知恒星的质量为M，且恒星对两行星的引力远远大于两行星间的引力，两行星的轨道半径r1r2，若在某一时刻两行星相距最近，试求：(1)经多长时间两行星相距最近？(2)经多长时间两行星相距最远？解析(1)设经过时间t，A、B两行星转过的角度分别是At和Bt，则两行星相距最近的条件是AtBtn2(n1,2,3，)又因为恒星对行星万有引力提供向心力，则Gm2r，即对A、B两行星，则有A，B由此可得t，(n1,2,3，)(2)如果经过时间t，A、B两行星处于同心圆的同一条直线上，则A、B两星必然相距最远，A、B二星各自转过的角度之差必为的奇数倍，即AtBt(2k1)(k1,2,3，)代入A、B的值，可得t，(k1,2,3，)答案t，(n1,2,3，)t，(k1,2,3，)6(xx上海)如右图所示，三个质点a、b、c质量分别为m1、m2、M(Mm1，Mm2)，在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨道半径之比为rarb14，则它们的周期之比TaTb_；从图示位置开始，在b运动一周的过程中，a、b、c共线了_次解析根据Gmr，得T，所以方法一物理情境分析法如右图所示，(注：原图中，a在b前55左右)在算出TaTb18后，我们知道：在a运动第1周的时间内，b运动了1/8周，如图，从b到b1位置，圆心角为45，a与b共线2次，1次是a在bc的延长线上，另1次是a在bc之间(注：如前所述，原图中a在b前55左右)在a运动第2周的时间内，从b1到b2位置，a与b共线1次，这1次是a在bc的延长线上；在a运动第2周到第5周的时间内，b运动了4/8周，到b5位置，a每周与b共线2次；在a运动第6周的时间内，b运动了1/8周，如图所示，也是共线1次，这1次是a在bc之间；在a运动第6周到第8周的时间内，b运动了3/8周，到b8位置即初始位置，a每周与b共线2次所以从题图位置开始，在b运动一周的过程中，a、b、c共线了14次方法二设每隔时间t，a、b共线一次，(ab)t，t，所以b运动一周的过程中，a、b、c共线的次数为nTb()2214答案18,147.如右图所示，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/sB卫星a的机械能小于卫星b的机械能C卫星a和b下一次相距最近还需经过tD若要卫星c与b实现对接，可让卫星c加速【解析】发射卫星需要的速度为7.9 km/sv11.2 km/s，卫星位置越高机械能越大，因为发射上去的能量越高，(ab)t2，利用万有引力提供物体做圆周运动的向心力，解出a，则可得到卫星a和b下一次相距最近还需经过t.【答案】BC8侦察卫星在通过两极上空的圆形轨道上运动，它的运动轨道距离地面的高度为h，要使卫星在一天时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全部拍摄下来，卫星在通过赤道上空时卫星的摄像机至少能拍摄地面上赤道的弧长是多少？(设地球的半径为R，地面处的重力加速度为g，地球自转周期为T)【解析】卫星的周期T2，由mgG，知gR2GM，所以T2，地球自转周期为T，则在一天时间内卫星绕地球的圈数n，地球周长l2R，所以卫星每次拍摄的弧长l【答案】【学法指导】本题的题眼为“要使卫星在一天时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全部拍摄下来”，如果用几何关系，无法突破