2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第四章微專題32由離心運動近心運動看衛(wèi)星變軌練習(xí)含解析教科版

PAGEPAGE1微專題32由”離心運動、近心運動“看衛(wèi)星變軌1．衛(wèi)星在運行中的變軌有兩種狀況，即離心運動和近心運動：(1)當(dāng)v增大時，所需向心力(eq\f(mv2,r))增大，衛(wèi)星在原軌道所受萬有引力不足以供應(yīng)向心力，衛(wèi)星將做離心運動．衛(wèi)星遠(yuǎn)離地球，引力做負(fù)功，其運行速度減小，但重力勢能、機械能均增加；(2)當(dāng)v減小時，所需向心力(eq\f(mv2,r))減小，衛(wèi)星在原軌道所受萬有引力大于所需向心力，衛(wèi)星將做近心運動．衛(wèi)星靠近地球，引力做正功，其運行速度增大，但重力勢能、機械能均削減．2．低軌道的衛(wèi)星追高軌道的衛(wèi)星須要加速，同一軌道后面的衛(wèi)星追逐前面的衛(wèi)星須要先減速后加速．1．(2024·北京海淀區(qū)3月適應(yīng)性練習(xí))圍繞地球運動的低軌退役衛(wèi)星，會受到淡薄大氣阻力的影響，雖然每一圈的運動狀況都特別接近勻速圓周運動，但在較長時間運行后其軌道半徑明顯變小了．下面對衛(wèi)星長時間運行后的一些參量改變的說法錯誤的是()A．由于阻力做負(fù)功，可知衛(wèi)星的速度減小了B．依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，可知衛(wèi)星的速度增加了C．由于阻力做負(fù)功，可知衛(wèi)星的機械能減小了D．由于重力做正功，可知衛(wèi)星的重力勢能減小了2．(2024·河南開封市模擬)2024年12月12日16時45分嫦娥四號探測器經(jīng)過約110小時的奔月飛行到達月球旁邊．假設(shè)“嫦娥四號”在月球上空某高度處做圓周運動，運行速度為v1，為勝利實施近月制動，使它進入更靠近月球的預(yù)定圓軌道，設(shè)其運行速度為v2.對這一變軌過程及變軌前后的速度對比正確的是()A．發(fā)動機向后噴氣進入低軌道，v1>v2B．發(fā)動機向后噴氣進入低軌道，v1<v2C．發(fā)動機向前噴氣進入低軌道，v1>v2D．發(fā)動機向前噴氣進入低軌道，v1<v23．(2024·天津市南開區(qū)下學(xué)期二模)2024年10月17日，“神舟十一號”載人飛船放射升空，運輸兩名宇航員前往在軌運行的“天宮二號”空間試驗室進行科學(xué)試驗．“神舟十一號”與“天宮二號”的對接變軌過程如圖1所示，AC是橢圓軌道Ⅱ的長軸．“神舟十一號”從圓軌道Ⅰ先變軌到橢圓軌道Ⅱ，再變軌到圓軌道Ⅲ，與在圓軌道Ⅲ運行的“天宮二號”實施對接．下列說法正確的是()圖1A.“神舟十一號”在變軌過程中機械能不變B．可讓“神舟十一號”先進入圓軌道Ⅲ，然后加速追逐“天宮二號”實現(xiàn)對接C．“神舟十一號”從A到C的平均速率比“天宮二號”從B到C的平均速率大D．“神舟十一號”在軌道Ⅱ上經(jīng)過C點的速率比在軌道Ⅲ上經(jīng)過C點的速率大4．(2024·山東淄博市模擬)2024年12月8日，“嫦娥四號”月球探測器在我國西昌衛(wèi)星放射中心放射勝利，并實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸．“嫦娥四號”從環(huán)月圓軌道Ⅰ上的P點實施變軌，進入橢圓軌道Ⅱ，由近月點Q落月，如圖2所示．關(guān)于“嫦娥四號”，下列說法正確的是()圖2A．沿軌道Ⅰ運行至P點時，需加速才能進入軌道ⅡB．沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道Ⅰ運行的周期C．沿軌道Ⅱ運行經(jīng)過P點時的加速度等于沿軌道Ⅰ運行經(jīng)過P點時的加速度D．沿軌道Ⅱ從P點運行到Q點的過程中，月球?qū)μ綔y器的萬有引力做的功為零5．(2024·湖北荊州市下學(xué)期四月質(zhì)檢)2024年12月8日，中國長征三號乙運載火箭在西昌衛(wèi)星放射中心起飛，把“嫦娥四號”探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道，如圖3所示，“嫦娥四號”經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道的P點時實施一次近月調(diào)控后進入環(huán)月圓形軌道Ⅰ，再經(jīng)過一系列調(diào)控使之進入打算“落月”的橢圓軌道Ⅱ，于2024年1月3日上午10點26分，最終實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸．若繞月運行時只考慮月球引力作用，下列關(guān)于“嫦娥四號”的說法正確的是()圖3A．“嫦娥四號”的放射速度必需大于11.2km/sB．沿軌道Ⅰ運行的速度大于月球的第一宇宙速度C．沿軌道Ⅱ運行的加速度大小不變D．經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道的P點時必需進行減速后才能進入環(huán)月圓形軌道Ⅰ6．(2024·河南高考適應(yīng)性測試)我國于2024年12月勝利放射的“嫦娥四號”月球探測器經(jīng)過多次變軌，最終著陸到月球表面上．如圖4所示，軌道Ⅰ為圓形軌道，其半徑為R；軌道Ⅱ為橢圓軌道，半長軸為a，半短軸為b.假如把探測器與月球球心連線掃過的面積與所用時間的比值定義為面積速率，則探測器繞月球運動過程中在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上的面積速率之比為(已知橢圓的面積S＝πab)()圖4A.eq\f(\r(aR),b)B.eq\f(\r(bR),a)C.eq\f(\r(ab),R)D.eq\f(\r(R),a)7．(2024·四川宜賓市其次次診斷)我國已在西昌衛(wèi)星放射中心勝利放射“嫦娥四號”月球探測器．探測器奔月飛行過程中，在月球上空的某次變軌是由橢圓軌道a變?yōu)榻聢A形軌道b，a、b兩軌道相切于P點，如圖5所示，不計變軌時探測器質(zhì)量的改變，下列關(guān)于探測器的說法正確的是()圖5A．在a軌道上經(jīng)過P點的速率與在b軌道上經(jīng)過P點的速率相同B．在a軌道上經(jīng)過P點所受月球引力等于在b軌道上經(jīng)過P點所受月球引力C．在a軌道上經(jīng)過P點的加速度小于在b軌道上經(jīng)過P點的加速度D．在a軌道上運動的周期小于在b軌道上運動的周期8．(2024·山東臨沂市2月質(zhì)檢)2024年春節(jié)期間，中國科幻電影里程碑的作品《流浪地球》熱播．影片中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建立特大功率發(fā)動機，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程如圖6所示，地球在橢圓軌道Ⅰ上運行到遠(yuǎn)日點B變軌，進入圓形軌道Ⅱ.在圓形軌道Ⅱ上運行到B點時再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛．對于該過程，下列說法正確的是()圖6A．沿軌道Ⅰ運動至B點時，需向前噴氣減速才能進入軌道ⅡB．沿軌道Ⅰ運行的周期小于沿軌道Ⅱ運行的周期C．沿軌道Ⅰ運行時，在A點的加速度小于在B點的加速度D．在軌道Ⅰ上由A點運行到B點的過程，速度漸漸增大9.(多選)(2024·廣東肇慶市其次次統(tǒng)一檢測)如圖7所示，飛行器在距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ上運動，到達軌道A點點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達軌道近月點B再次點火進入近月軌道Ⅲ并繞月球做勻速圓周運動．假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g，則()圖7A．飛行器在B點處點火后，動能增加B．由已知條件可求出飛行器在軌道Ⅱ上的運行周期為5πeq\r(\f(5R,2g))C．僅在萬有引力作用下，飛行器在軌道Ⅱ上通過B點的加速度大于在軌道Ⅲ上通過B點的加速度D．飛行器在軌道Ⅲ上繞月球運行一周所需的時間為2πeq\r(\f(R,g))10．(2024·遼寧沈陽市質(zhì)檢)“神舟十一號”飛船與“天宮二號”空間試驗室自動交會對接前的示意圖如圖8所示，圓形軌道Ⅰ為“天宮二號”運行軌道，圓形軌道Ⅱ為“神舟十一號”運行軌道．此后“神舟十一號”要進行多次變軌，才能實現(xiàn)與“天宮二號”的交會對接，則()圖8A．“天宮二號”在軌道Ⅰ的運行速率大于“神舟十一號”在軌道Ⅱ上運行速率B．“神舟十一號”由軌道Ⅱ變軌到軌道Ⅰ須要減速C．“神舟十一號”為實現(xiàn)變軌須要向后噴氣加速D．“神舟十一號”變軌后比變軌前機械能削減11．(多選)(2024·山東日照市上學(xué)期期末)2024年12月8日，中國在西昌衛(wèi)星放射中心用長征三號乙運載火箭勝利放射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程．如圖9所示，嫦娥四號探測器經(jīng)驗地月轉(zhuǎn)移、近月制動、環(huán)月飛行，最終實現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸，開展月球背面就位探測及巡察探測，并通過已在軌道運行的“鵲橋”中繼星，實現(xiàn)月球背面與地球之間的中繼通信．下列推斷正確的是()圖9A．嫦娥四號在地球上的放射速度肯定大于其次宇宙速度B．嫦娥四號在P點進入環(huán)月軌道須要減速C．已知嫦娥四號近月軌道的周期T和引力常量G，可求出月球的密度D．已知嫦娥四號在近月軌道的周期T和引力常量G，可求出月球第一宇宙速度12．(2024·河南平頂山市質(zhì)檢)某航天器繞地球做勻速圓周運動在軌運行時，動能為Ek，軌道半徑為r1，向心加速度大小為a1；運行一段時間后航天器變軌到新的軌道上接著做圓周運動，在新軌道上運行時的動能為eq\f(4,5)Ek、軌道半徑為r2，向心加速度大小為a2；設(shè)變軌過程航天器的質(zhì)量不變，則下列關(guān)系正確的是()A.eq\f(r1,r2)＝eq\f(4,5)、eq\f(a1,a2)＝eq\f(5,4)B.eq\f(r1,r2)＝eq\f(4,5)、eq\f(a1,a2)＝eq\f(25,16)C.eq\f(r1,r2)＝eq\f(2,\r(5))、eq\f(a1,a2)＝eq\f(5,4)D.eq\f(r1,r2)＝eq\f(2,\r(5))、eq\f(a1,a2)＝eq\f(25,16)

答案精析1．A[衛(wèi)星在阻力的作用下，要在原來的軌道減速，萬有引力將大于向心力，衛(wèi)星會做近心運動，軌道半徑變小，衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球質(zhì)量為M，由Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)，得：v＝eq\r(\f(GM,r))，B正確；由于阻力做負(fù)功，所以衛(wèi)星的機械能減小了，故C正確；重力做正功，重力勢能減小，故D正確；本題選擇錯誤的，故選A.]2．D[由于為勝利實施近月制動，使“嫦娥四號”進入更靠近月球的預(yù)定圓軌道，發(fā)動機向前噴氣減速，使“嫦娥四號”做近心運動，進入低軌道，在近月球的預(yù)定圓軌道運動時，半徑變小，依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力，則有：eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mv2,r)，解得：v＝eq\r(\f(GM,r))，其中r為軌道半徑，所以運行速度增大，即v1<v2，故D正確，A、B、C錯誤．]3．C[“神舟十一號”在變軌過程中須要向后噴出氣體而加速，對飛船做功，所以機械能將發(fā)生改變，故A錯誤；若“神舟十一號”與“天宮二號”同軌，加速會做離心運動，不會對接，故B錯誤；結(jié)合牛頓其次定律和開普勒第三定律，可以將橢圓軌道的平均速率與半徑等于eq\f(AC,2)的圓軌道類比，依據(jù)v＝eq\r(\f(GM,r))可知，“神舟十一號”從A到C的平均速率比“天宮二號”從B到C的平均速率大，故C正確；“神舟十一號”在軌道Ⅱ上經(jīng)過C點要點火加速變軌到軌道Ⅲ上，所以“神舟十一號”在軌道Ⅱ上經(jīng)過C點的速率比在軌道Ⅲ上經(jīng)過C點的速率小，故D錯誤．]4．C[從軌道Ⅰ上P點實施變軌進入軌道Ⅱ，須要制動減速，故A錯誤；依據(jù)開普勒第三定律eq\f(a3,T2)＝k可得半長軸a越大，運動周期越大，明顯軌道Ⅰ的半長軸(半徑)大于軌道Ⅱ的半長軸，故沿軌道Ⅱ運動的周期小于沿軌道Ⅰ運動的周期，故B錯誤；依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma得a＝eq\f(GM,r2)，沿軌道Ⅱ運行時經(jīng)過P點的加速度等于沿軌道Ⅰ運動經(jīng)過P點的加速度，故C正確；在軌道Ⅱ上從P點運行到Q點的過程中，速度變大，月球?qū)μ綔y器的萬有引力做正功，故D錯誤．]5．D[“嫦娥四號”仍在地月系里，也就是說“嫦娥四號”沒有脫離地球的束縛，故其放射速度需小于其次宇宙速度而大于第一宇宙速度，故A錯誤；由公式v＝eq\r(\f(GM月,r))可知，軌道Ⅰ的半徑大于月球的半徑，所以沿軌道Ⅰ運行的速度小于月球的第一宇宙速度，故B錯誤；衛(wèi)星經(jīng)過P點時的向心力由萬有引力供應(yīng)，不管在哪一軌道，只要經(jīng)過同一點時，加速度均相同，故C錯誤；由地月轉(zhuǎn)移軌道進入環(huán)月圓形軌道Ⅰ時做近心運動，所以經(jīng)過地月轉(zhuǎn)移軌道的P點時必需進行減速后才能進入環(huán)月圓形軌道Ⅰ，故D正確．]6．A[由開普勒第三定律有：eq\f(R3,T12)＝eq\f(a3,T22)，解得：eq\f(T2,T1)＝eq\r(\f(a3,R3))；依據(jù)探測器與月球的連線掃過的面積與所用時間的比值定義為面積速率得：eq\f(vS1,vS2)＝eq\f(\f(πR2,T1),\f(πab,T2))＝eq\f(R2,ab)·eq\f(T2,T1)＝eq\f(R2,ab)eq\r(\f(a3,R3))＝eq\f(\r(aR),b)，故B、C、D錯誤，A正確．]7．B8．B[沿軌道Ⅰ運動至B點時，需向后噴氣加速才能進入軌道Ⅱ，選項A錯誤；因軌道Ⅰ的半長軸小于軌道Ⅱ的半徑，依據(jù)開普勒第三定律可知，沿軌道Ⅰ運行的周期小于沿軌道Ⅱ運行的周期，選項B正確；依據(jù)a＝eq\f(GM,r2)可知，沿軌道Ⅰ運行時，在A點的加速度大于在B點的加速度，選項C錯誤；依據(jù)開普勒其次定律可知，在軌道Ⅰ上由A點運行到B點的過程，速度漸漸減小，選項D錯誤．]9．BD[飛行器在B點應(yīng)點火減速，動能減小，故A錯誤；設(shè)飛行器在近月軌道Ⅲ繞月球運行一周所需的時間為T3，則：mg＝mReq\f(4π2,T32)，解得：T3＝2πeq\r(\f(R,g))，依據(jù)幾何關(guān)系可知，Ⅱ軌道的半長軸a＝2.5R，依據(jù)開普勒第三定律有eq\f(R3,T32)＝eq\f(2.5R3,T22)，則可以得到：T2＝5πeq\r(\f(5R,2g))，故B、D正確；僅在萬有引力作用下，飛行器在軌道Ⅱ上通過B點時到月球球心的距離與在軌道Ⅲ上通過B點時到月球球心的距離相等，萬有引力相同，則加速度相等，故C錯誤．]10．C[由題可