2020高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5-10衛(wèi)星(航天器)的變軌及對接問題千題精練

1、2019 年【2019最新】精選高考物理一輪復(fù)習(xí)專題5-10衛(wèi)星（航天器）的變軌及對接問題千題精練一.選擇題1.（2017 全國卷田，14）2017年4月，我國成功發(fā)射的天舟一號貨運(yùn)飛船與天宮二號空間實(shí)驗(yàn)室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道（可視為圓軌道）運(yùn)行。與天宮二號單獨(dú)運(yùn)行時相比，組合體運(yùn)行的（）A.周期變大B.速率變大C.動能變大D.向心加速度變大【參考答案】C2. （2018江蘇淮安宿遷質(zhì)檢）2017年4月，我國第一艘貨運(yùn)飛船天舟一號順利升空，隨后與天宮二號交會對接.假設(shè)天舟一號從B點(diǎn)發(fā)射經(jīng)過橢圓軌道運(yùn)動到天宮二號的圓軌道上完成交會，如圖所示.已知天宮二號的軌

2、道半徑為r,天舟一號沿橢圓軌道運(yùn)動的周期為T, A、B兩點(diǎn)分別為橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn)，地球半徑為R引力常量為G.則A.天宮二號的運(yùn)行速度小于 7.9km/sB.天舟一號的發(fā)射速度大于11.2km/sC.根據(jù)題中信息可以求出地球的質(zhì)量D.天舟一號在A點(diǎn)的速度大于天宮二號的運(yùn)行速度【參考答案】AC1名師解析】由心亍可得線速度與半徑的關(guān)系士 xj1，軌道半徑祗大速率V越小.常一宇宙速度7.業(yè)皿5是近地面衛(wèi)星（軌道半徑等于地球半的運(yùn)行速度J而天宮二號軌道半徑大于地球半徑， 所以天宮二號的運(yùn)行速度小于79km選項(xiàng)2正確；112ml屯（第二宇宙速度）是發(fā)射脫離地球引力范圍 圍繞太陽運(yùn)動的人造行星的速度

3、，而天舟一言是圍繞地球運(yùn)動的，所以天舟一號的發(fā)射速度小于ILlkni醫(yī) 選項(xiàng)B錯誤，根據(jù)題中信息可知,天舟一號沿橢圓軌道運(yùn)動的軌道半長$媯1（亢出，利用開普勒定律：2（改+ Jq A 產(chǎn),可得天宮二號繞地球運(yùn)動的周期T'，再由G竽=M:可以求出地球的質(zhì)量必選項(xiàng)匕正曲天舟一號在/晨的速度小干天宮二號域行速蜃選項(xiàng)口錯誤*23（2016 天津）我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛 船與“天宮二號”對接。假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接，下列措施可行的是A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上空間實(shí)

4、驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行，然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接【參考答案】C【名師解析】為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對接， 必須使飛船在較低的軌道上加速做離心運(yùn)動，上升到空間實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動的軌道逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時實(shí)現(xiàn)對接，選項(xiàng)C正確ABDi昔誤。4. （2016 北京）如圖所示，一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行，在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的

5、是A.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是在軌道2運(yùn)行，衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動量【參考答案】B5.中國國家航天局目前計劃于2020年發(fā)射嫦娥工程第二階段的月球車 “嫦娥四號” c 中國探月計劃總工程師吳偉仁近期透露，此臺月球車很可能在離地球較遠(yuǎn)的月球背面 著陸，假設(shè)運(yùn)載火箭先將“嫦娥四號”月球探測器成功送入太空，由地月轉(zhuǎn)移軌道進(jìn) 入100千米環(huán)月軌道后成功變軌到近月點(diǎn)為 15千米的橢圓軌道，在從15千米高度降 至月球表面成功實(shí)現(xiàn)登月。則關(guān)于“嫦娥四號”登月過程的說法正確的是 （

6、）A. “嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道需要減速才能進(jìn)入100千米環(huán)月軌道B. “嫦娥四號”在近月點(diǎn)為15千米的橢圓軌道上各點(diǎn)的速度都大于其在 100千米圓 軌道上的速度C. “嫦娥四號”在100千米圓軌道上運(yùn)動的周期小于其在近月點(diǎn)為 15千米的橢圓軌 道上運(yùn)動的周期D.從15千米高度降至月球表面過程中，“嫦娥四號”處于失重狀態(tài)【參考答案】A【名師解析】“嫦娥四號”由地月轉(zhuǎn)移軌道實(shí)施近月制動才能進(jìn)入100千米環(huán)月圓軌道上，A正確；由衛(wèi)星變軌條件可知近月點(diǎn)為 15千米的橢圓軌道上遠(yuǎn)月點(diǎn)的速度小 于圓軌道上的速度，B錯誤；由開普勒第三定律可得“嫦娥四號”在 100千米圓軌道 上運(yùn)動的周期大于其在橢圓軌道

7、上運(yùn)動的周期，C錯誤；從15千米高度降至月球表面過程“嫦娥四號”需要減速下降，處于超重狀態(tài)，D錯誤。6. （2018湖南懷化期中聯(lián)考）2017年6月19號，長征三號乙遙二十八火箭發(fā)射中星9A衛(wèi)星過程中出現(xiàn)變故，由于運(yùn)載火箭的異常，致使衛(wèi)星沒有按照原計劃進(jìn)入預(yù)定 軌道。經(jīng)過航天測控人員的配合和努力， 通過多次軌道調(diào)整，衛(wèi)星成功變軌進(jìn)入同步 衛(wèi)星軌道。衛(wèi)星變軌原理圖如圖所示，衛(wèi)星從橢圓軌道I遠(yuǎn)地點(diǎn) Q改變速度進(jìn)入地球 同步軌道H, P點(diǎn)為橢圓軌道近地點(diǎn)。下列說法正確的是A.衛(wèi)星在橢圓軌道I運(yùn)行時，在 P點(diǎn)的速度等于在Q點(diǎn)的速度B.衛(wèi)星耗盡燃料后，在微小阻力的作用下，機(jī)械能減小，軌道半徑變小，動能變

8、小C.衛(wèi)星在橢圓軌道I的Q點(diǎn)加速度大于在同步軌道H的 Q點(diǎn)的加速度D.衛(wèi)星在橢圓軌道I的Q點(diǎn)速度小于在同步軌道II的 Q點(diǎn)的速度【參考答案】D7. （2018天星金考卷）假設(shè)將來一艘飛船靠近火星時，經(jīng)歷如圖所示的變軌過程，則 下列說法正確的是（）A.飛船在軌道n上運(yùn)動到 P點(diǎn)的速度小于在軌道I上運(yùn)動到 P點(diǎn)的速度B.若軌道I貼近火星表面，測出飛船在軌道I上運(yùn)動的周期，就可以推知火星的密度C.飛船在軌道I上運(yùn)動到 P點(diǎn)時的加速度大于飛船在軌道n上運(yùn)動到 P點(diǎn)時的加速 度D.飛船在軌道n上運(yùn)動時的周期小于在軌道I上運(yùn)動時的周期【參考答案】B【命題意圖】本題考查萬有引力定律、飛船的運(yùn)動、飛船變軌、開

9、普勒定律及其相關(guān) 的知識點(diǎn)。8. （2016 遼寧五校聯(lián)考）中國志愿者王躍參與人類歷史上第一次全過程模擬從地球 往返火星的試驗(yàn)“火星-500”。假設(shè)將來人類一艘飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷如 圖所示的變軌過程，則下列說法正確的是（）A.飛船在軌道H上運(yùn)動時，在 P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度8 .飛船在軌道I上運(yùn)動時，在 P點(diǎn)的速度大于在軌道n上運(yùn)動時在 P點(diǎn)的速度C.飛船在軌道I上運(yùn)動到 P點(diǎn)時的加速度等于飛船在軌道n上運(yùn)動到 P點(diǎn)時的加速D.若軌道I貼近火星表面，測出飛船在軌道I上運(yùn)動的周期，就可以推知火星的密 度【參考答案】ACD【名師解析】根據(jù)開普勒第二定律，行星在單位時間內(nèi)掃過的面積相等可

10、以知道， 行 星在遠(yuǎn)離中心天體的位置處速度一定小于在靠近中心天體位置處的速度，類比可以知道，A正確；人造飛船在P點(diǎn)處受到的萬有引力F引 = G為其提供做圓周運(yùn)動所需 要的向心力F向=ml當(dāng)萬有引力等于所需向心力時，人造飛船做圓周運(yùn)動，當(dāng)萬有 引力小于所需向心力時，人造飛船做離心運(yùn)動，飛船在軌道H上P點(diǎn)的速度大于在軌 道I上P點(diǎn)的速度，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律F= F引=G= ma同一個位置萬有引 力大小與方向相同，所以在 P點(diǎn)任一軌道的加速度相同，C正確；當(dāng)軌道I貼近火星 時，設(shè)火星的半徑為R,由萬有引力用來提供向心力可以得到：F=G= mR于是 必 =p V,又因?yàn)閂=,所以d d d D正

11、確。9 .小型登月器連接在航天站上，一起繞月球做圓周運(yùn)動，其軌道半徑為月球半徑的3倍，某時刻，航天站使登月器減速分離，登月器沿如圖所示的橢圓軌道登月，在月球表面逗留一段時間完成科考工作后，經(jīng)快速啟動仍沿原橢圓軌道返回，當(dāng)?shù)谝淮位氐?分離點(diǎn)時恰與航天站對接，登月器快速啟動時間可以忽略不計， 整個過程中航天站保 持原軌道繞月運(yùn)行。已知月球表面的重力加速度為 g,月球半徑為R,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則登月器可以在月球上停留的最短時間約為 （）A. 4.7 兀C. 1.7 ?！緟⒖即鸢浮緼設(shè)登月器在小橢圓軌道運(yùn)行的周期為T1,航天站在大圓軌道運(yùn)行的周期為T2對登月器和航天站依據(jù)開普勒第三定律分別有錯誤

12、！=為使登月器仍沿原橢圓軌道回到分離點(diǎn)與航天站實(shí)現(xiàn)對接，登月器可以在月球表面逗留的時間t應(yīng)滿足t=nT2 T1 (其中，n=1、2、3、)聯(lián)立得t=6；tn 4兀(其中，n=1、2、3、)當(dāng)n = 1時，登月器可以在月球上停留的時間最短，即 t =4.7兀，故A正確。二.計算題1.有人設(shè)想：可以在飛船從運(yùn)行軌道進(jìn)入返回地球程序時，借飛船需要減速的機(jī)會， 發(fā)射一個小型太空探測器，從而達(dá)到節(jié)能的目的。如圖所示，飛船在圓軌道I上繞地 球飛行，其軌道半徑為地球半徑的k倍(k>1)。當(dāng)飛船通過軌道I的A點(diǎn)時，飛船上 的發(fā)射裝置短暫工作，將探測器沿飛船原運(yùn)動方向射出，并使探測器恰能完全脫離地 球的引力范圍，即到達(dá)距地球無限遠(yuǎn)時的速度恰好為零， 而飛船在發(fā)射探測器后沿橢 圓軌道II向前運(yùn)動，其近地點(diǎn) B到地心的距離近似為地球半徑 R。以上過程中飛船和 探測器的質(zhì)量均可視為不變。已知地球表面的重力加速度為go(1)求飛船在軌道I運(yùn)動的速度大?。?2)若規(guī)定兩質(zhì)點(diǎn)相距無限遠(yuǎn)時引力勢能為零， 則質(zhì)量分別為M m的兩個質(zhì)點(diǎn)相距 為時的引力勢能，式中G為引力常量。在飛船沿軌道I和軌道II的運(yùn)動過程， 其動 能和引力勢能之和保持不變；探測器被射出后的運(yùn)動過程中，其動能和引力勢