適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第4單元曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天熱點(diǎn)練5多星系統(tǒng)人造衛(wèi)星新人教版

熱點(diǎn)練(五)多星系統(tǒng)人造衛(wèi)星

A組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)考點(diǎn)一人造衛(wèi)星圓周軌道運(yùn)行規(guī)律1.(2024浙江稽陽聯(lián)誼聯(lián)考高三選考模擬)北京時(shí)間2024年5月11日5時(shí)16分,世界現(xiàn)役貨運(yùn)實(shí)力最大、在軌支持實(shí)力最全的貨運(yùn)飛船——“天舟六號”入軌后順當(dāng)完成狀態(tài)設(shè)置,勝利對接于空間站“天和”核心艙后向端口。已知“天舟六號”與空間站構(gòu)成的組合體運(yùn)行的軌道半徑為6800km,地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行的軌道半徑為42000km,關(guān)于該組合體的運(yùn)動(dòng),說法正確的是()A.該組合體運(yùn)行的線速度大于第一宇宙速度B.該組合體運(yùn)行的線速度大于地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行的線速度C.該組合體運(yùn)行的周期大于地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行的周期D.該組合體運(yùn)行時(shí)的向心加速度小于地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的向心加速度2.(2024浙江嘉興高三一模)如圖所示,“羲和號”是我國首顆可24小時(shí)全天候?qū)μ栠M(jìn)行觀測的試驗(yàn)衛(wèi)星,該衛(wèi)星繞地球可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌道平面與赤道平面垂直。衛(wèi)星每天在相同時(shí)刻,沿相同方向經(jīng)過地球表面A點(diǎn)正上方,恰好繞地球運(yùn)行n圈(n>1)。已知地球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T,地球表面重力加速度為g,則“羲和號”衛(wèi)星運(yùn)行的()A.線速度大于第一宇宙速度B.角速度小于地球同步衛(wèi)星C.向心加速度大于地球同步衛(wèi)星D.軌道距地面高度為gR考點(diǎn)二赤道上的物體、同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星3.如圖所示,衛(wèi)星A是遙感三十五號04組衛(wèi)星,衛(wèi)星B是地球同步衛(wèi)星,它們均可視為繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星P是地球赤道上還未放射的衛(wèi)星,已知地球周期為24h,下列說法正確的是()A.衛(wèi)星A、B、P的速度大小關(guān)系為vP>vA>vBB.要將衛(wèi)星A轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星B的軌道上須要對衛(wèi)星A進(jìn)行減速C.衛(wèi)星B在12h內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是πD.衛(wèi)星B的向心加速度大小小于衛(wèi)星P隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度大小考點(diǎn)三人造衛(wèi)星的變軌問題4.(2024浙江山河聯(lián)盟高三二模)2024年1月21日,神舟十五號3名航天員在400km高的空間站向祖國人民送上新春祝愿,空間站的運(yùn)行軌道可近似看作圓形軌道Ⅰ,設(shè)地球表面重力加速度為g,地球半徑為R,橢圓軌道Ⅱ?yàn)檩d人飛船運(yùn)行軌道,兩軌道相切于A點(diǎn),下列說法正確的是()A.在A點(diǎn)時(shí)神舟十五號經(jīng)過點(diǎn)火加速才能從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道ⅡB.飛船在A點(diǎn)的加速度小于空間站在A點(diǎn)的加速度C.空間站在軌道Ⅰ上的速度小于gRD.軌道Ⅰ上的神舟十五號飛船想與前方的空間站對接,只須要沿運(yùn)動(dòng)方向加速即可5.2024年11月,“天舟五號”貨運(yùn)飛船僅用2小時(shí)就與“天宮”空間站快速交會(huì)對接,創(chuàng)建了世界紀(jì)錄。飛船從預(yù)定軌道Ⅰ的A點(diǎn)第一次變軌進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ,到達(dá)橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)B時(shí),再次變軌進(jìn)入空間站的運(yùn)行軌道Ⅲ,與空間站實(shí)現(xiàn)對接,假設(shè)軌道Ⅰ和Ⅲ都近似為圓軌道,不計(jì)飛船質(zhì)量的變更,則飛船()A.在軌道Ⅰ的線速度大于第一宇宙速度B.在軌道Ⅰ上的運(yùn)行周期小于空間站的運(yùn)行周期C.第一次變軌需加速,其次次變軌需減速D.在圓軌道Ⅰ上A點(diǎn)與橢圓軌道Ⅱ上A點(diǎn)的加速度不同考點(diǎn)四天體的追及相遇問題6.(多選)三顆衛(wèi)星a、b、c繞地球沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的示意圖如圖所示,其中b、c是地球同步衛(wèi)星,a在半徑為r的軌道上,此時(shí)a、b恰好相距最近,已知地球質(zhì)量為m0,地球自轉(zhuǎn)的角速度為ω,引力常量為G,則()A.衛(wèi)星a、c與地心的連線單位時(shí)間掃過的面積相等B.衛(wèi)星c加速一段時(shí)間后就可能追上衛(wèi)星bC.到衛(wèi)星a和b下一次相距最近,還需經(jīng)過時(shí)間2D.若已知近地衛(wèi)星的周期為T,則可計(jì)算得出地球的平均密度ρ7.2024年5月30日,神舟十六號載人飛船勝利將3名航天員送入空間站。假定空間站在距地面450km高度處做志向的勻速圓周運(yùn)動(dòng),每天繞地球大約19圈。某時(shí)刻“北斗”系統(tǒng)中的中軌道衛(wèi)星A與空間站相距最近如圖所示,該中軌道衛(wèi)星距地面高度為2.1×107m,地球半徑為6.4×106m,衛(wèi)星A和空間站的運(yùn)行軌道在同一平面內(nèi)且運(yùn)行方向相同,則從圖示位置往后起先計(jì)數(shù)(不包括圖示位置),下列說法正確的是()A.空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大于7.9km/sB.軌道衛(wèi)星A繞地運(yùn)動(dòng)周期大于空間站的周期C.軌道衛(wèi)星A繞地運(yùn)動(dòng)向心加速度大于空間站的向心加速度D.在衛(wèi)星A運(yùn)行一周時(shí)間內(nèi),空間站與衛(wèi)星A相距最近的次數(shù)為19次考點(diǎn)五宇宙雙星及雙星模型8.廈門高校天文學(xué)系顧為民教授團(tuán)隊(duì)利用我國郭守敬望遠(yuǎn)鏡積累的海量恒星光譜發(fā)覺了一個(gè)處于安靜態(tài)的中子星與紅矮星組成的雙星系統(tǒng),質(zhì)量比約為2∶1,同時(shí)繞它們連線上某點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則此中子星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的()A.角速度大于紅矮星的角速度B.線速度小于紅矮星的線速度C.軌道半徑大于紅矮星的軌道半徑D.向心力大小約為紅矮星的2倍B組綜合提升9.(2024浙江寧波高三選考模擬)人造衛(wèi)星的放射過程通常要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道。假設(shè)圖示三個(gè)軌道是某衛(wèi)星繞地球飛行的軌道,其中軌道Ⅰ、Ⅲ均為圓,軌道Ⅱ?yàn)闄E圓,三個(gè)軌道在同一平面內(nèi),軌道Ⅱ與軌道Ⅰ相切于A點(diǎn),與軌道Ⅲ相切于B點(diǎn),不計(jì)阻力和衛(wèi)星在變軌過程中的質(zhì)量變更,下列說法正確的是()A.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí),速度確定小于7.9km/sB.衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)過A點(diǎn)的加速度小于經(jīng)過B點(diǎn)的C.分別在軌道Ⅰ和Ⅲ上運(yùn)動(dòng)時(shí),相等時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星與地心的連線掃過的面積相等D.衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的機(jī)械能小于在軌道Ⅲ上的機(jī)械能10.(2024浙江金華十校高三一模)2024年2月27日,我國長征八號運(yùn)載火箭一次放射了22顆衛(wèi)星,并全部勝利送入預(yù)定軌道。圓的半徑與橢圓的半長軸相等,兩軌道面在同一平面內(nèi)且兩軌道相交于A、B兩點(diǎn),如圖所示。下列說法正確的是()A.兩衛(wèi)星在圖示位置的速度v1>v2B.兩衛(wèi)星在圖示位置時(shí),衛(wèi)星1受到的地球引力較大C.衛(wèi)星1在A處的加速度比衛(wèi)星2在A處的加速度大D.若不剛好調(diào)整軌道,兩衛(wèi)星可能發(fā)生相撞參考答案熱點(diǎn)練(五)多星系統(tǒng)人造衛(wèi)星1.B解析第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度,組合體繞地球運(yùn)動(dòng),故該組合體運(yùn)行的線速度小于第一宇宙速度,故A錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力有Gm0mr2=mv2r,可得v=Gm0r,可知該組合體運(yùn)行的線速度大于地球靜止軌道衛(wèi)星運(yùn)行的線速度,故B2.C解析第一宇宙速度是以地球半徑為軌道半徑的衛(wèi)星的運(yùn)行速度,是最大的運(yùn)行速度,故A錯(cuò)誤;衛(wèi)星每天在相同時(shí)刻,沿相同方向經(jīng)過地球表面A點(diǎn)正上方,恰好繞地球運(yùn)行n圈,則衛(wèi)星的周期為T星=Tn,其中n>1,由ω=2πT可知ω星ω地=n,即“羲和號”角速度大于地球同步衛(wèi)星,故B錯(cuò)誤;“羲和號”衛(wèi)星的周期小于同步衛(wèi)星的周期,則軌道半徑小于同步衛(wèi)星的軌道半徑,由Gm0mr2=ma,可得a星>a同,即“羲和號”向心加速度大于地球同步衛(wèi)星,故C3.C解析對于衛(wèi)星A、B,依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力,有Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,由題圖可知rA<rB,所以vA>vB,對于衛(wèi)星P、B,由v=rω,可知ω相等,故vB>vP,則衛(wèi)星A、B、P的速度大小關(guān)系為vA>vB>vP,故A錯(cuò)誤;要將衛(wèi)星A轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星B的軌道上,須先在近地圓軌道加速做離心運(yùn)動(dòng),進(jìn)入橢圓軌道,使橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)在地球同步軌道上,當(dāng)衛(wèi)星運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí),再加速進(jìn)入地球同步軌道,故要將衛(wèi)星A轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星B的軌道上至少須要對衛(wèi)星A進(jìn)行兩次加速,故B錯(cuò)誤;地球同步衛(wèi)星B在12h4.C解析從軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ,神舟十五號做近心運(yùn)動(dòng),應(yīng)在A點(diǎn)減速,故A錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力有Gm0mr2=ma,解得a=Gm0r2,所以飛船在A點(diǎn)的加速度等于空間站在A點(diǎn)的加速度,故B錯(cuò)誤;在地球表面有mg=mv2R,解得v=5.B解析依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力可得Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,地球第一宇宙速度等于衛(wèi)星在地球表面軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度,可知飛船在軌道Ⅰ的線速度小于第一宇宙速度,故A錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力可得Gm0mr2=m4π2T2r,解得T=4π2r36.CD解析依據(jù)開普勒其次定律,同一軌道上的行星在相同時(shí)間內(nèi),與中心天體的連線掃過的面積相等,而衛(wèi)星a、c在不同軌道,依據(jù)扇形面積的計(jì)算公式有S=12vΔt·r=12Gm0rΔt,因ra<rc,則衛(wèi)星a與地心的連線單位時(shí)間掃過的面積小,故A錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力有Gm0mr2=mv2r,可得v=Gm0r,可知在同一圓形軌道繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng),其線速度大小相同,即衛(wèi)星b、c線速度大小相同,在同一軌道上將穩(wěn)定運(yùn)行,若衛(wèi)星c加速,則衛(wèi)星c將向高軌道變軌,不行能追上b,故B錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力充當(dāng)向心力有Gm0mr2=mωa2r,可得衛(wèi)星a的角速度為ωa=Gm0r7.B解析第一宇宙速度為衛(wèi)星繞地球的最大環(huán)繞速度,故空間站繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度應(yīng)小于7.9km/s,故A錯(cuò)誤;依據(jù)開普勒第三定律可得rA3TA2=r空3T空2,由于rA>r空,故TA>T空,故B正確;依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力可得a=Gm0r8.B解析雙星系統(tǒng)中,由于兩星在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相等,則雙星系統(tǒng)的角速度相等,即中子星繞O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度等于紅矮星的角速度,A錯(cuò)誤;依據(jù)Gm1m2L2=m1ω2r1、Gm1m2L2=m2ω9.D解析軌道Ⅰ為近地軌道,衛(wèi)星在軌道Ⅰ運(yùn)行時(shí)的速度等于第一宇宙速度7.9km/s,衛(wèi)星從軌道Ⅰ變至軌道Ⅱ時(shí)須要在A點(diǎn)加速,所以衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí),速度確定大于7.9km/s,故A錯(cuò)誤;依據(jù)萬有引力定律和牛頓其次定律有a=Fm=Gm0r2,所以衛(wèi)星在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)時(shí),經(jīng)過A點(diǎn)的加速度大于經(jīng)過B