高考回归复习力学选择之卫星发射与变轨问题 含答案.docx
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高考回归复习力学选择之卫星发射与变轨问题含答案
高考回归复习—力学选择之卫星发射与变轨问题
1．如图为北京航天飞行控制中心对“嫦娥二号”卫星实施降轨控制的示意图，卫星成功由轨道半径为a、周期为T1的极月圆轨道进入远月点距离为a、周期为T2的椭圆轨道，为在月球虹湾区拍摄图像做好准备．则“嫦娥二号”（ ）
A．在圆轨道上经过B点和在椭圆轨道上经过A点时的加速度大小相等
B．经过圆轨道上B点时的速率大于它经过椭圆轨道上A点时的速率
C．在圆轨道上运行周期T1小于它在椭圆轨道上运行周期T2
D．在圆轨道上经过B点和在椭圆轨道上经过A点时的机械能相等
2．如图所示，曲线Ⅰ是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（）
A．椭圆轨道的半长轴长度为R
B．卫星在Ⅰ轨道的速率为v0，卫星在Ⅱ轨道B点的速率为vB，则v0＞vB
C．卫星在Ⅰ轨道的加速度大小为a0，卫星在Ⅱ轨道A点加速度大小为aA，则a0＜aA
D．若OA=0.5R，则卫星在B点的速率vB＞
3．如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道I，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进人地球同步轨道Ⅱ，则（）
A．该卫星的发射速度必定大于11.2km/s
B．卫星在同步轨道II上的运行速度大于7.9km/s
C．在轨道I上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度
D．卫星在Q点通过加速实现由轨道I进人轨道II
4．2019年2月15日，《Science》刊登了一幅地月同框照，浩翰深邃的太空中，在蔚蓝地球的衬托下，月球背面清晰地呈现在人们眼前。
这张照片由一架搭载在龙江二号上的相机拍摄，该相机的设计者是哈尔滨工业大学一群平均年龄不到25岁的学生。
已知龙江二号是伴随着嫦娥四号中继通讯卫星“鹤桥”发射的一颗小卫星，在近月点350千米、远月点13700千米的环月轨道上运行，主要进行超长波天文观测，则（ ）
A．龙江二号在环月轨道运行时，速度大小不变
B．龙江二号在环月轨道运行时，机械能不变
C．若龙江二号在近月点要变轨进入圆轨道运行，应点火加速
D．若龙江二号在远月点要变轨进入圆轨道运行，应点火加速
5．中国航天科技集团2020年1月17日在北京举行中国航天科技活动蓝皮书（2019年）》发布会记者获悉，嫦娥五号”探测器拟于2020年发射，实施首次月球采样返回。
如图所示，假设运载火箭先将“嫦娥五号”月球探测器成功送入太空，由地月转移轨道进入半径为r1=100km的环月圆轨道I后成功变轨到近月点为15km的椭圆轨道Ⅱ，再从15km高度降至近月圆轨道Ⅲ，最后成功实现登月。
若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m的质点到质量为M的均匀物体中心的距离为r时，其引力势能表达式为
（式中G为引力常量）。
已知月球质量为M0，月球半径为R，发射的“嫦娥五号”探测器质量为m0，则下列关于“嫦娥五号”登月过程的说法正确的是（ ）
A．“嫦娥五号”探测器在轨道I上运行的动能小于在轨道Ⅲ上运行的动能
B．“嫦娥五号”探测器在轨道Ⅲ上运行时的机械能等于在轨道I上运行时的机械能
C．“嫦娥五号探测器从轨道I上变轨到轨道Ⅲ上时，势能减小了
D．落月的“嫦娥五号”探测器从轨道Ⅲ回到轨道I，需要提供的最小能量是
6．航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ，B为轨道Ⅱ上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（）
A．在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度
B．在轨道Ⅱ上经过A的动能小于在轨道Ⅰ上经过A的动能
C．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期
D．在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度
7．2020年4月24日，国家航天局将我国行星探测任务被命名为“天问（Tianwen）系列”。
根据计划，2020年我国将实施“天问一号”，目标是通过一次发射任务，实现“火星环绕、火星表面降落、巡视探测”三大任务。
若探测器登陆火星前，除P点在自身动力作用下改变轨道外，其余过程中仅受火星万有引力作用，经历从椭圆轨道I→椭圆轨道II→圆轨道III的过程，如图所示，则探测器（ ）
A．在轨道I上从P点到Q点的过程中，机械能不变
B．在轨道II上运行的周期小于在轨道III上运行的周期
C．在轨道III上运行速度大于火星的第一宇宙速度
D．在轨道III上P点受到火星万有引力等于在轨道II上P点受到火星万有引力
8．如图所示，在“嫦娥”探月工程中，设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0。
飞船在半径为4R的圆型轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B时，再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月做圆周运动，则（）
A．飞船在轨道Ⅲ的运行速率大于
B．飞船在轨道Ⅰ上运行速率小于在轨道Ⅱ上B处的速率
C．飞船在轨道Ⅰ上的重力加速度小于在轨道Ⅱ上B处重力加速度
D．飞船在轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上运行的周期之比TI:
TIII=4:
1
9．我国在酒泉发射中心成功发射了神舟十一号载人飞船，并随后与天宫二号对接形成组合体。
如图所示，圆轨道1为天宫二号的运行轨道，圆轨道2为神舟十一号开始的运行轨道，半径为R，神舟十一号经过时间t，通过的弧长为s。
已知引力常量为G，则（ ）
A．天宫二号内的物体处于平衡状态
B．神舟十一号要完成与天宫二号对接必须适时加速
C．发射神舟十一号时的速率一定大于7.9km/s
D．可算出地球质量为
10．北京时间2019年7月19日21时06分，“天宫二号”受控离轨并再入大气层，以一道绚烂的光芒消逝在大气层中，少量残骸落入南太平洋预定安全海域，功成身退。
圆满完成全部任务的“天宫二号”创造了我国航天史上的多个第一，也标志着我国进入空间站时代。
我国已经顺利完成了“天宫一号”和“天宫二号”空间实验室实验，为在未来的2022年左右完成我国大型半永久性的太空空间站——“天宫”做准备。
“天宫一号”的轨道是距离地面343公里的近圆轨道，“天宫二号”的轨道是距离地面393公里的近圆轨道，后继发射的“神舟十一号”与之对接。
下列说法正确的是（ ）
A．在各自的轨道上正常运行时，“天宫二号”比“天宫一号”的周期大
B．在低于“天宫二号”的轨道上，“神舟十一号”需要先加速才能与之对接
C．“天宫二号”受控离轨到在入大气层的过程中速度减小
D．“天宫二号”在入大气层后的运动过程中所受地球的引力一定越来越大
11．如图所示为一卫星绕地球运行的椭圆轨道示意图，O点为地球球心，已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，OA=R，OB=4R，下列说法正确的是（ ）
A．卫星在A点的速率
B．卫星在A点的加速度
C．卫星在B点的速率
D．卫星在B点的加速度
12．2019年春节期间，中国科幻电影里程碑的作品《流浪地球》热播。
影片中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程如图所示，地球在椭圆轨道I上运行到远日点B变轨，进入圆形轨道Ⅱ。
在圆形轨道Ⅱ上运行到B点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚。
对于该过程，下列说法正确的是（）
A．沿轨道I运动至B点时，需向前喷气减速才能进入轨道Ⅱ
B．沿轨道I运行时，在A点的加速度小于在B点的加速度
C．沿轨道I运行的周期小于沿轨道Ⅱ运行的周期
D．在轨道I上由A点运行到B点的过程，速度逐渐增大
13．在人类太空征服史中，让人类遗憾的是“太空加油站”的缺乏。
当通信卫星轨道校正能源耗尽的时候，它的生命就走到了尽头，有很多成了太空垃圾。
如今“轨道康复者”是救助此类卫星的新型太空航天器，图甲是“轨道康复者”航天器在给太空中“垃圾”卫星补充能源，可简化为图乙所示的模型，让“轨道康复者”N对已偏离原来正常工作轨道的卫星M进行校正，则（ ）
A．“轨道康复者”N从图乙所示轨道上加速，与卫星M对接补充能源后开动M上的小发动机向前喷气，能校正卫星M到较低的轨道运行
B．让M降低到N所在轨道上，补充能源后再开启卫星M上的小发动机校正
C．在图乙中M的动能一定小于N的动能
D．在图乙中，M、N和地球球心三者不可能处在同一直线上
14．2019年11月14日，我国首次火星探测任务着陆器悬停避障实验在河北省怀来县完成，此次实验是我国火星探测任务首次公开亮相。
设搭载着陆器的飞船先进入绕火星的圆轨道I运行，在运动到I轨道P点时突然喷出燃气以改变飞船速度转到与火星相切的椭圆轨道Ⅱ运行，切点为Q，则下列判断正确的是（ ）
A．应向飞船原来运动的反方向喷出燃气，使飞船速度增大进入轨道Ⅱ
B．应向飞船原来运动的反方向喷出燃气，使飞船速度减小
C．经过圆轨道I上P点时的动能比经过椭圆轨道Ⅱ上的Q点动能小
D．圆轨道I上的周期小于椭圆轨道Ⅱ的周期
15．如图所示为“嫦娥五号”探月过程的示意图。
探测器在圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点时变轨进入椭圆轨道Ⅱ，变轨前后的速度分别为v1和v2；到达轨道Ⅱ的近月点B时再次变轨进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动，变轨前后的速度分别为v3和v4，则探测器（ ）
A．在A点变轨需要加速
B．在轨道Ⅱ上从A点到B点，速度变小
C．在轨道Ⅱ上B点的加速度大于Ⅲ轨道上B点的加速度
D．四个速度大小关系满足v3＞v4＞v1＞v2
16．如图为“高分一号”与北斗导航系统两颗卫星在空中某一面内运动的示意图．“北斗”系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心O做匀速圆周运动．卫星“G1”和“G3”的轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置，“高分一号”在C位置．若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力．则下列说法正确的是（）
A．卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等且为
B．卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间为
C．如果调动卫星“G1”快速追上卫星“G3”，必须对其加速
D．若“高分一号”所在高度处有稀薄气体，则运行一段时间后，机械能会增大
17．据报道：
在2020年底，我国探月“绕落回”三部曲的第三乐章即将奏响，如图所示的嫦娥五号探测器将奔赴广寒宫，执行全球自1976年以来的首次月球取样返回任务。
但在1998年1月发射的“月球勘探者”号空间探测器运用科技手段对月球进行近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定等方面取得了一些成果。
探测器在一些环形山中发现了质量密集区，当它飞越这些区域时，通过地面的大口径射电望远镜观察，发现探测器的轨道参数发生微小变化。
此变化是（ ）
A．半径变大，速率变大B．半径变小，速率变大
C．半径变大，速率变小D．半径变小，速率变小
18．科幻影片《流浪地球》中为了让地球逃离太阳系，人们在地球上建造特大功率发动机，使地球完成一系列变轨操作，其逃离过程可设想成如图所示，地球在椭圆轨道I上运行到远日点P变轨进入圆形轨道II，在圆形轨道II上运行一段时间后在P点时再次加速变轨，从而最终摆脱太阳束缚。
对于该过程，下列说法正确的是（）
A．地球在P点通过向前喷气减速实现由轨道I进入轨道II
B．若地球在I、II轨道上运行的周期分别为T1、T2，则T1C．地球在轨道I正常运行时（不含变轨时刻）经过P点的加速度比地球在轨道II正常运行（不含变轨时刻）时经过P点的加速度大
D．地球在轨道I上过O点的速率比地球在轨道II上过P点的速率小
19．如图为“高分一号”与北斗导航系统中的两颗卫星在空中某一面内运动的示意图，北斗导航系统中两颗卫星“G1”和“G3”以及“高分一号”均可认为绕地心Ｏ做匀速圆周运动。
卫星“G1”和“G3”的轨道半径均为r。
某时刻两颗卫星分别位于轨道上的A、B两位置，“高分一号”在C位置。
若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力，则以下说法正确的是（ ）
A．卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等，均为
B．卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间为
C．如果调动“高分一号”卫星到达卫星“G3”所在的轨道，必须对其减速
D．“高分一号”是低轨道卫星，其所在高度处有稀薄气体，运行一段时间后，高度会降低，速度增大，机械能会减小
20．“嫦娥三号”探测器由“长征三号乙”运载火箭从西昌卫星发射中心发射，首次实现月球软着陆和月面巡视勘察。
假设“嫦娥三号”先后分别在如图所示的环月圆轨道和椭圆轨道上运行，则（ ）
A．若已知“嫦娥三号”环月圆轨道的半径、运行周期和引力常量，则可以算出月球的密度
B．“嫦娥三号”由环月圆轨道变轨为椭圆轨道时，应在P点发动机点火使其减速
C．“嫦娥三号”在环月椭圆轨道上运行时P点的速度大于Q点的速度
D．“嫦娥三号”进入环月椭圆轨道后关闭发动机，探测器从Q点运行到P点过程中机械能增加
参考答案
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