第24講衛(wèi)星變軌問題雙星模型（練習(xí)）（原卷版）

第24講衛(wèi)星變軌問題雙星模型（模擬精練+真題演練）1．（2023·河北邢臺·河北巨鹿中學(xué)校聯(lián)考三模）2022年，我國航天經(jīng)歷了不平凡的一年。在探月與深空探測方面，我國科學(xué)家在“嫦娥五號”取回的月壤中發(fā)現(xiàn)了一種月球的新礦物，并命名為“嫦娥石”；我國首次火星探測“天問一號”任務(wù)團隊獲得國際宇航聯(lián)合會2022年度“世界航天獎”；載人航天方面，“神舟十五號”飛船成功發(fā)射，中國空間站建造階段發(fā)射“滿堂紅”。關(guān)于航天的知識，下列說法正確的是（）A．“嫦娥五號”的發(fā)射速度應(yīng)大于第二宇宙速度B．“天問一號”到達火星表面附近后應(yīng)減速，從而被火星捕獲C．“神舟十五號”從橢圓軌道的遠地點變軌到圓軌道時應(yīng)加速，變軌后的速度大于第一宇宙速度D．空間站運行時，艙內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用2．（2023·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）《天問》是中國戰(zhàn)國時期詩人屈原創(chuàng)作的一首長詩，全詩問天問地問自然，表現(xiàn)了作者對傳統(tǒng)的質(zhì)疑和對真理的探索精神，我國探測飛船天問一號發(fā)射成功飛向火星，屈原的“天問”夢想成為現(xiàn)實，也標(biāo)志著我國深空探測邁向一個新臺階，如圖所示，軌道1是圓軌道，軌道2是橢圓軌道，軌道3是近火圓軌道，天問一號經(jīng)過變軌成功進入近火圓軌道3，已知引力常量G，以下選項中正確的是（）

A．天問一號在B點需要點火加速才能從軌道2進入軌道3B．天問一號在軌道2上經(jīng)過B點時的加速度大于在軌道3上經(jīng)過B點時的加速度C．天問一號進入近火軌道3后，測出其近火環(huán)繞周期T，可計算出火星的平均密度D．天問一號進入近火軌道3后，測出其近火環(huán)繞周期T，可計算出火星的質(zhì)量3．（2023·江蘇南京·模擬預(yù)測）中國空間站在軌運行周期為1.54h，地球半徑為6400km，重力加速度取9.8m/s2。在2022年，曾經(jīng)兩次遭遇星鏈衛(wèi)星的惡意靠近，為避免不必要的損失，中國空間站不得不通過變軌積極規(guī)避。首先變軌到更高的軌道（A到B過程），待星鏈衛(wèi)星通過之后，再回到原運行軌道（C到D過程）。已知衛(wèi)星運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，下列說法正確的是（）

A．空間站距地面的高度大約400kmB．第一次加速后的速度比第二次加速后的速度小C．變軌避險的過程，空間站先經(jīng)過兩次減速進入更高軌道，再經(jīng)過兩次加速回到原軌道D．空間站軌道如果在赤道平面內(nèi)，一天內(nèi)經(jīng)赤道上空同一位置最多16次4．（2023·廣東·統(tǒng)考三模）“神舟十三號”載人飛船與“天和”核心艙在2021年10月16日成功對接，航天員順利進入“天和”核心艙。載人飛船和空間站對接的一種方法叫“同橢圓軌道法”，其簡化示意圖如圖所示。先把飛船發(fā)射到近地圓形軌道Ⅰ，然后經(jīng)過多次變軌使飛船不斷逼近空間站軌道，當(dāng)兩者軌道很接近的時候，再從空間站下方、后方緩慢變軌進入空間站軌道。Ⅱ、Ⅲ是繞地球運行的橢圓軌道，Ⅳ是繞地球運行、很接近空間站軌道的圓形軌道。P、Q分別為橢圓軌道Ⅲ的遠地點和近地點，下列說法正確的是（）A．在軌道Ⅲ上，載人飛船在Q點的加速度比在P點的加速度大B．載人飛船在軌道Ⅲ上運行的周期比在軌道Ⅰ上運行的周期小C．載人飛船在軌道Ⅲ上經(jīng)過P點的速度大于在軌道Ⅳ上經(jīng)過P點的速度D．在軌道Ⅲ上，載人飛船在P點的機械能比在Q點的機械能大5．（2023·湖北·模擬預(yù)測）地球同步軌道上的衛(wèi)星失效后，及時將其清理，能為新的衛(wèi)星釋放空間。2021年12月底，我國自主研發(fā)的實踐21號衛(wèi)星“捕捉”到同步軌道上已失效的北斗2號衛(wèi)星，并與之完成對接。2022年1月22日，實踐21號完成大幅度變軌機動，將北斗2號拖入一條高于同步軌道的“墓地軌道”。1月26日，實踐21號與北斗2號脫離，于1月28日返回地球同步軌道。已失效的北斗2號將在高于同步軌道帶的太空區(qū)域漂流。這一舉措展示了我國作為太空大國的責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，也讓世界見證了中國的科技實力。將上述過程作如圖所示的簡化：組合體在同步軌道上的P點變軌，經(jīng)過轉(zhuǎn)移軌道，運動到比同步軌道高3000km的墓地軌道上的Q點，在Q點組合體完成分離，其中實踐21號再經(jīng)轉(zhuǎn)移軌道獨自返回同步軌道。已知地球同步軌道高度約為35786km，地球半徑約為6371km，則（）

A．由題干材料可知，實踐21號在轉(zhuǎn)移軌道上的運行周期約為4天B．已失效的北斗2號衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移軌道上的Q點速度小于同步軌道速度C．對于實踐21號衛(wèi)星，僅考慮地球?qū)λ娜f有引力作用，其沿同步軌道運行經(jīng)過P點時的加速度大小為a1，沿轉(zhuǎn)移軌道運行經(jīng)過P點時的加速度大小為a2，那么a1<a2D．若要使已失效的衛(wèi)星由Q點脫離地球引力的束縛，需要在Q點至少給它一個大于11.2km/s的初速度6．（2023·海南省直轄縣級單位·嘉積中學(xué)?？家荒＃┤鐖D所示，衛(wèi)星甲、乙均繞地球做勻速圓周運動，軌道平面相互垂直，乙的軌道半徑是甲的倍。將兩衛(wèi)星和地心在同一直線且甲、乙位于地球同側(cè)的位置稱為“相遇”，則從某次“相遇”后，甲繞地球運動15圈的時間內(nèi)，甲、乙衛(wèi)星將“相遇”（）

A．1次 B．2次 C．3次 D．4次7．（2023·四川成都·成都七中?？寄M預(yù)測）西漢時期，《史記·天官書》作者司馬遷在實際觀測中發(fā)現(xiàn)歲星呈青色，與“五行”學(xué)說聯(lián)系在一起，正式把它命名為木星。如圖甲所示，兩衛(wèi)星Ⅰ、Ⅱ環(huán)繞木星在同一平面內(nèi)做圓周運動，繞行方向相反，衛(wèi)星Ⅲ繞木星做橢圓運動，某時刻開始計時，衛(wèi)星Ⅰ、Ⅱ間距離隨時間變化的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中R、T為已知量，下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星Ⅲ在M點的速度小于衛(wèi)星Ⅰ的速度B．衛(wèi)星Ⅰ、Ⅱ的軌道半徑之比為C．衛(wèi)星Ⅰ的運動周期為TD．繞行方向相同時，衛(wèi)星Ⅰ、Ⅱ連續(xù)兩次相距最近的時間間隔為8．（2023·山東聊城·統(tǒng)考三模）如圖所示，雙星系統(tǒng)由質(zhì)量不相等的兩顆恒星組成，質(zhì)量分別是M、m，它們圍繞共同的圓心O做勻速圓周運動。從地球A看過去，雙星運動的平面與AO垂直，A、O間距離恒為L。觀測發(fā)現(xiàn)質(zhì)量較大的恒星M做圓周運動的周期為T，運動范圍的最大張角為（單位是弧度）。已知引力常量為G，很小，可認為，忽略其他星體對雙星系統(tǒng)的作用力。則（）

A．恒星m的角速度大小為B．恒星m的軌道半徑大小為C．恒星m的線速度大小為D．兩顆恒星的質(zhì)量m和M滿足關(guān)系式9．（2023·北京豐臺·統(tǒng)考二模）兩個天體組成雙星系統(tǒng)，它們在相互之間的萬有引力作用下，繞連線上某點做周期相同的勻速圓周運動?？茖W(xué)家在地球上用望遠鏡觀測由兩個小行星構(gòu)成的雙星系統(tǒng)，看到一個亮度周期性變化的光點，這是因為當(dāng)其中一個天體擋住另一個天體時，光點亮度會減弱?？茖W(xué)家用航天器以某速度撞擊該雙星系統(tǒng)中較小的小行星，撞擊后，科學(xué)家觀測到光點明暗變化的時間間隔變短。不考慮撞擊后雙星系統(tǒng)的質(zhì)量變化。根據(jù)上述材料，下列說法正確的是（）A．被航天器撞擊后，雙星系統(tǒng)的運動周期變大B．被航天器撞擊后，兩個小行星中心連線的距離增大C．被航天器撞擊后，雙星系統(tǒng)的引力勢能減小D．小行星質(zhì)量越大，其運動的軌道越容易被改變10．（2023·河北石家莊·統(tǒng)考模擬預(yù)測）2022年1月28日，國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布我國第五部航天白皮書《2021中國的航天》，白皮書中提到將繼續(xù)實施月球探測工程，發(fā)射“嫦娥六號”探測器、完成月球極區(qū)采樣返回。若將地球和月球看做一個雙星系統(tǒng)，二者間距離為L，它們繞著二者連線上的某點做勻速圓周運動，運行周期為T；從漫長的宇宙演化來看，兩者質(zhì)量都不斷減小，將導(dǎo)致月地間距離變大。若引力常量為G，則下列說法正確的是（）A．當(dāng)前月球和地球的動能相等B．當(dāng)前該雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量為C．在將來的演化過程中，該雙星系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的周期將逐漸減小D．在將來的演化過程中，該雙星系統(tǒng)的總動能將逐漸增大11．（2023·福建龍巖·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，神舟十五號飛船A、空間站B分別沿逆時針方向繞地球的中心O做勻速圓周運動，周期分別為T1、T2。在某時刻飛船和空間站相距最近，空間站B離地面高度約為400km。下列說法正確的是（）A．飛船A和空間站B下一次相距最近需經(jīng)過時間B．飛船A要與空間站B對接，可以向其運動相反方向噴氣C．飛船A與空間站B對接后的周期大于地球同步衛(wèi)星的周期D．飛船A與空間站B繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑之比為12．（2023·云南昆明·云南師大附中?？寄M預(yù)測）如圖所示，人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運動，和與地球相切，，稱為地球?qū)πl(wèi)星的張角?，F(xiàn)有甲、乙兩顆人造衛(wèi)星，軌道平面相同，以相同方向繞地球公轉(zhuǎn)。已知地球?qū)?、乙的張角分別為和，且，甲、乙公轉(zhuǎn)角速度分別為和，萬有引力常量為。則以下說法正確的是（）

A．由題目所給條件，可以算出地球的質(zhì)量B．由題目所給條件，可以算出地球的密度C．每隔時間，兩衛(wèi)星可以恢復(fù)直接通信D．每隔時間，兩衛(wèi)星可以恢復(fù)直接通信13．（2023·河北·模擬預(yù)測）“祝融號”火星車需要“休眠”以度過火星寒冷的冬季。假設(shè)火星和地球的冬季時間是各自公轉(zhuǎn)周期的四分之一，且火星的冬季時長約為地球的倍?；鹦呛偷厍蚶@太陽的公轉(zhuǎn)均可視為在同一平面上的勻速圓周運動，且繞行方向相同。下列說法正確的是（）A．火星與地球距離最近時火星相對于地球的速度最小B．火星的運行軌道半徑約為地球的倍C．火星與地球相鄰兩次距離最近的時間間隔約為年D．地球公轉(zhuǎn)的線速度為火星公轉(zhuǎn)線速度的倍14．（2023·重慶沙坪壩·重慶一中?？寄M預(yù)測）某國際研究小組觀測到一組雙星系統(tǒng)，它們繞二者連線上的某點做勻速圓周運動，科學(xué)家在地球上用望遠鏡觀測到一個亮度周期性變化的光點，這是因為其中一個天體擋住另一個天體時，光點亮度會減弱?，F(xiàn)科學(xué)家用一航天器去撞擊雙星系統(tǒng)中的一顆小行星，撞擊后，科學(xué)家觀測到系統(tǒng)光點明暗變化的時間間隔變短。若不考慮撞擊引起的小行星質(zhì)量變化，且撞擊后該雙星系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運行，則被航天器撞擊后（）A．該雙星系統(tǒng)的運動周期變大B．兩顆小行星做圓周運動的半徑之比保持不變C．兩顆小行星中心連線的距離增大D．兩顆小行星的向心加速度均變大15．（2023·河南鄭州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）宇宙中存在一個由四顆星組成的系統(tǒng)，三顆質(zhì)量均為m的星球a、b、c恰好構(gòu)成一個邊長為L的正三角形，在它們的中心O處還有一顆質(zhì)量也為m的星球，如圖所示。已知引力常量為G，每個星球的半徑均遠小于L。對于此系統(tǒng)，則下列說法正確的是（）

A．中心O處的星球受到a、b、c三顆星球總的萬有引力為零B．a(chǎn)、b、c三顆星球的線速度大小均為C．a(chǎn)、b、c三顆星球的加速度大小均為D．若某時刻中心O處星球消失，則a、b、c三顆星球仍將按原軌道運動且運動周期不變16．（2023·浙江·高考真題）太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動．當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間，且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象，稱為“行星沖日”，已知地球及各地外行星繞太陽運動的軌道半徑如下表：行星名稱地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑1.01.55.29.51930則相鄰兩次“沖日”時間間隔約為（）A．火星365天 B．火星80