2021优化方案二轮专题复习物理10,热点10　卫星变轨和能量问题

1、2021优化方案二轮专题复习物理10,热点10卫星变轨和能量问题 热点 10 卫星变轨和能量问题 (建议用时：20 分钟) 1.(2021皖南八校 4 月联考)2021 年 12 月 27 日，在海南文昌航天发射场，中国运载能力最强的长征5 号运载火箭成功发射，将实践二十号卫星送入地球同步轨道，变轨过程简化如图所示，轨道是超同步转移轨道，轨道是地球同步轨道，轨道是过渡轨道(椭圆的一部分)，轨道、轨道的远地点切于 m 点，轨道的近地点与轨道切于 n 点，下列说法正确的是( ) a卫星在轨道上运行时速度大小不变 b从轨道进入轨道，卫星在 m 点需要减速 c从轨道进入轨道，卫星在 n 点需要减速 d

2、在轨道上，卫星受到地球的引力对卫星做功为零 2(2021威海市下学期模拟)1970 年 4 月 24 日，我国第一颗人造地球卫星东方红一号发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕，自 2021 年起，每年 4 月 24 日定为中国航天日。已知东方红一号的运行轨道为椭圆轨道，其近地点 m 和远地点 n 的高度分别为 439 km 和 2 384 km。则( ) a东方红一号的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间 b东方红一号在近地点的角速度小于远地点的角速度 c东方红一号运行周期大于 24 h d东方红一号从 m 运动到 n 的过程中机械能增加 3.(多选)(202

3、1华中师大第一附中期中)2021年8月17日， 捷龙一号首飞成功，标志着中国龙系列商业运载火箭从此登上历史舞台。捷龙一号在发射卫星时，首先将该卫星发射到低空圆轨道 1，待测试正常后通过变轨进入高空圆轨道 2.假设卫星的质量不变，在两轨道上运行时的速率之比 v 1 v 2 32，则( ) a卫星在两轨道运行时的向心加速度大小之比 a 1 a 2 8116 b卫星在两轨道运行时的角速度大小之比 1 2 254 c卫星在两轨道运行的周期之比 t 1 t 2 427 d卫星在两轨道运行时的动能之比 e k1 e k2 94 4.(2021宜宾市上学期一诊)如图所示，一航天飞机从地面升空，完成对哈勃空间

4、望远镜的维修任务。航天飞机从 a 点开始沿椭圆轨道运动到 b 点后进入圆形轨道，关于此过程中航天飞机的运动，下列说法正确的是( ) a在轨道上经过 a 点的速度小于经过 b 点的速度 b在轨道上经过 a 点的机械能小于在轨道上经过 b 点的机械能 c在轨道上经过 b 点的加速度小于在轨道上经过 b 点的加速度 d在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期 5.(多选)(2021南阳市上学期期末)在我国月球探测活动计划中，第一步就是绕月工程。设月球半径为 r，月球表面的重力加速度为 g 0 ，飞船沿距月球表面高度为 3r 的圆形轨道运动，到达轨道的 a 点时点火变轨进入椭圆轨道，到达轨道的近月点

5、b 点时再次点火进入月球近月轨道绕月球做圆周运动。则( ) a飞船在轨道上运行的线速度大小为 vg 0 r2 b飞船在 a 点变轨时动能增大 c飞船在轨道绕月球运动一周所需的时间为 t2rg 0 d飞船从 a 点到 b 点运行的过程中机械能增加 6.(2021石嘴山市 4 月模拟)嫦娥四号月球探测器在我国西昌卫星发射中心成功发射，探测器奔月过程中，被月球俘获后在月球上空某次变轨是由椭圆轨道 a 变为近月圆形轨道 b，如图所示，a、b 两轨道相切于 p。不计变轨过程探测器质量的变化，下列说法正确的是( ) a探测器在 a 轨道上 p 点的动能小于在 b 轨道上 p 点的动能 b探测器在 a 轨道

6、上 p 点的加速度等于在 b 轨道上 p 点的加速度 c探测器在 a 轨道运动的周期小于在 b 轨道运动的周期 d为使探测器由 a 轨道进入 b 轨道，在 p 点必须加速 7.(多选)(2021日照市4月模拟)2021年1月3号嫦娥四 号探测器实现人类首次月球背面着陆，并开展巡视探测。因月球没有大气，无法通过降落伞减速着陆，必须通过引擎喷射来实现减速。嫦娥四号探测器降落月球表面过程的简化模型如图所示。质量为 m 的探测器沿半径为 r 的圆轨道绕月运动。为使探测器安全着陆，首先在 p 点沿轨道切线方向向前以速度 u喷射质量为m 的物体，从而使探测器由 p 点沿椭圆轨道转至 q 点(椭圆轨道与月球

7、在 q 点相切)时恰好到达月球表面附近，再次向前喷射减速着陆。已知月球质量为 m、半径为 r。引力常量为 g。则下列说法正确的是( ) a探测器喷射物体前在圆周轨道上运行时的周期为 2 r 3gm b在 p 点探测器喷射物体后速度大小变为 （mm）um c减速降落过程，从 p 点沿轨道运行到月球表面所经历的时间为 2 （rr） 3gm d月球表面重力加速度的大小为 gmr 2 热点 10 卫星变轨和能量问题 1解析：选 c。卫星在轨道上做椭圆运动，依据开普勒第二定律可知，在轨道上从近地点向远地点运动的过程中，速度大小减小，故 a 错误；从轨道进入轨道，轨道半径变大，要做离心运动，卫星应从轨道的

8、 m 点加速后才能做离心运动从而进入轨道，故 b 错误；从轨道进入轨道，轨道半径变小，要做近心运动，卫星应从轨道的 n 点减速后才能做近心运动从而进入轨道，故 c 正确；在轨道上做椭圆运动，卫星受到地球的引力与速度方向不垂直，所以卫星受到地球的引力对卫星做功不为零，故 d 错误。 2解析：选 a。 东方红一号绕地球运行又不脱离地球，所以其发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，a 正确；从 m 到 n 引力做负功，根据动能定理，速度减小，根据 vr 可知角速度变小，即近地点 m 处角速度大，远地点 n 处角速度小，b 错误；地球同步卫星距离地球的高度约为 36 000 km，轨道半径大于东

9、方红一号的轨道半径，轨道半径越小，周期越小，所以东方红一号运行周期小于 24 h，c 错误；从 m 运动到 n 的过程中克服阻力做功， 机械能减少，d 错误。 3解析：选 ad。根据 g mmr 2m v2r可得 v gmr，因为 v 1 v 2 32，则 r 1 r 2 49。根据 g mmr 2m 2t2rm v2rm 2 rma 可知：由 a gmr 2，可得卫星在两轨道运行时的向心加速度大小之比 a 1 a 2 8116，a 正确；由 gmr 3可得，卫星在两轨道运行时的角速度大小之比 1 2 278，b 错误；由 t 2可知，卫星在两轨道运行的周期之比 t 1 t 2 827，c 错

10、误；根据e k 12 mv2 gmm2r，则卫星在两轨道运行时的动能之比 e k1 e k2 94，d 正确。 4解析：选 b。在轨道从 a 点到 b 点的过程，万有引力做负功，动能减小，速度减小。所以在轨道上经过 a 点的速度大于经过 b 点的速度，故 a 错误；在轨道上运动机械能守恒，从轨道进入轨道需要在 b 点启动发动机加速，所以在轨道上经过 a 点的机械能小于在轨道上经过 b 点的机械能，故 b 正确；根据 gmmr 2ma 得：a gmr 2，则知在轨道上经过 b 点的加速度与在轨道上经过 b 点的加速度相等，故 c 错误；椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，根据开普勒第三定律 a3t

11、 2 k，知在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期，故 d 错误。 5解析：选 ac。在月球表面有 g mmr 2mg 0 ，在轨道上运动有 gmm（r3r） 2mv 2r3r ，解得 vg 0 r2，故 a 正确；飞船在 a 点处点火变轨后做向心运动，可知需要的向心力小于提供的向心力，由向心力的公式可知飞船的速度减小所以动能减小，故 b 错误；在轨道上运动有：g mmr 2m 2t2r，则卫星在轨道上运动一周所需时间 t2 rg 0 ，故 c 正确；飞船从 a 到 b 的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，故 d 错误。 6解析：选 b。探测器在 p 点变轨，则从低轨向高轨变化时，做离心

12、运动， 须加速，所以探测器在高轨 a 的速度大于低轨 b 在 p 点的速度，根据 e k 12 mv2 ，可知在 a 轨道上 p 点的动能大于在 b 轨道上 p 点的动能，故 a 错误； 探测器在两个轨道上 p 点的引力均是由月球对它的万有引力提供，所以引力相等，由于引力相等，根据牛顿第二定律，可知两个轨道在 p 点的加速度也相等，故 b 正确； a 轨道的半长轴大于 b 轨道的半径，由开普勒第三定律可知，在 a 轨道上运动的周期大于在 b 轨道上运动的周期，故 c 错误； 探测器在 p 点变轨，从高轨向低轨变化时，做近心运动，须减速，故 d 错误。 7解析：选 ad。探测器绕月球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力 g mmr 2m 2t2r，解得探测器喷射物体前在圆周轨道上运行时的周期 t 2 r 3gm ，故 a 正确；在 p 点探测器喷射物体的过程中，设喷射前的速度为 v，根据动量守恒可知，mvmu(mm)v，解得喷射后探测器的速度 vmvmumm （mm）um，故 b 错误；探测器在轨道上做椭圆