高一物理天体运动变轨分析试卷及答案

高一物理天体运动变轨分析试卷及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.卫星在轨道半径为\(r_1\)的圆轨道上运行，要变轨到半径为\(r_2\)（\(r_2>r_1\)）的圆轨道，卫星应（）A.在\(r_1\)轨道加速B.在\(r_1\)轨道减速C.先在\(r_1\)轨道加速，再在椭圆轨道近地点加速D.先在\(r_1\)轨道减速，再在椭圆轨道远地点加速2.嫦娥五号探测器在绕月球运动时，从半径较大的轨道变轨到半径较小的轨道，以下说法正确的是（）A.线速度变小B.角速度变小C.周期变小D.向心加速度变小3.人造卫星在太空飞行，当它从近地点向远地点运动时（）A.动能增大，势能增大B.动能减小，势能增大C.动能不变，势能增大D.动能增大，势能减小4.神舟飞船在与空间站对接前，在较低轨道上做匀速圆周运动，准备对接时要（）A.直接加速进入空间站轨道B.先减速再加速进入空间站轨道C.先加速进入椭圆轨道，再在远地点加速进入空间站轨道D.先减速进入椭圆轨道，再在近地点加速进入空间站轨道5.某卫星在半径为\(R\)的圆轨道上运行，现要使其变轨到半径为\(2R\)的圆轨道，卫星发动机提供的能量用于（）A.增加卫星的动能B.增加卫星的势能C.既增加动能也增加势能D.增加卫星的质量6.一卫星在半径为\(r\)的轨道上绕行星做匀速圆周运动，若要使其变轨到椭圆轨道，且椭圆轨道的近地点与原圆轨道相切，则卫星应（）A.在切点处加速B.在切点处减速C.在切点处先加速后减速D.在切点处先减速后加速7.火星探测器从地球发射后，在飞向火星的过程中进行变轨，从一个轨道变到另一个轨道，变轨时（）A.一定是加速B.一定是减速C.可能加速也可能减速D.速度不变8.卫星在轨道上运行，当它的轨道半径增大时，它的（）A.线速度增大B.周期增大C.角速度增大D.向心加速度增大9.空间站在半径为\(R_1\)的轨道运行，有一飞船要与空间站对接，飞船在半径为\(R_2\)（\(R_2<R_1\)）的轨道运行，飞船对接前要（）A.加速B.减速C.先加速再减速D.先减速再加速10.卫星在绕地球的圆形轨道上运行，若要使卫星进入更高的圆形轨道，以下操作可行的是（）A.在原轨道上持续加速B.在原轨道上先加速进入椭圆轨道，再在椭圆轨道远地点加速C.在原轨道上先减速进入椭圆轨道，再在椭圆轨道近地点加速D.在原轨道上减速二、多项选择题（每题2分，共20分）1.关于卫星变轨，以下说法正确的是（）A.从低轨道变到高轨道要加速B.从高轨道变到低轨道要减速C.变轨过程中卫星的机械能守恒D.变轨时发动机对卫星做功2.卫星在绕地球运动过程中进行变轨，以下物理量会发生变化的是（）A.线速度B.角速度C.周期D.向心加速度3.当卫星从圆形轨道\(A\)变轨到椭圆轨道\(B\)（椭圆轨道\(B\)与圆形轨道\(A\)相切于\(P\)点），以下说法正确的是（）A.在\(P\)点卫星的速度增大B.在\(P\)点卫星的速度减小C.卫星在椭圆轨道\(B\)上的机械能大于在圆形轨道\(A\)上的机械能D.卫星在椭圆轨道\(B\)上运动时，机械能守恒4.探测器在绕火星运动时变轨，从半径较大的圆轨道\(r_1\)变到半径较小的圆轨道\(r_2\)，则（）A.探测器的线速度增大B.探测器的角速度增大C.探测器的周期增大D.探测器的向心加速度增大5.卫星从低轨道向高轨道变轨过程中，以下说法正确的有（）A.卫星的动能减小B.卫星的势能增大C.卫星的总机械能增大D.卫星的总机械能不变6.飞船在与空间站对接时，需要进行多次变轨，在变轨过程中（）A.可能需要加速B.可能需要减速C.飞船的轨道可能是椭圆D.对接成功后飞船和空间站在同一轨道运行7.关于天体运动变轨分析，下列说法正确的是（）A.同步卫星要从轨道半径\(r_1\)变到轨道半径\(r_2\)（\(r_2>r_1\)），需先在\(r_1\)轨道加速进入椭圆轨道，再在椭圆轨道远地点加速B.卫星在圆轨道上运行时，其线速度、角速度、周期等物理量不变C.变轨时，卫星的加速度瞬间改变D.卫星从高轨道变到低轨道，动能增大，势能减小8.卫星在绕地球的轨道上运动，以下情况会导致卫星变轨的是（）A.卫星受到微小的阻力作用B.卫星发动机点火工作C.地球引力突然变化D.其他天体的引力干扰9.当卫星从椭圆轨道的近地点向远地点运动时（）A.速度减小B.加速度减小C.势能增大D.机械能增大10.空间站在轨道上运行，有飞船要与其对接，飞船在对接过程中的变轨说法正确的是（）A.飞船可以从较低轨道加速后与空间站对接B.飞船可以从较高轨道减速后与空间站对接C.飞船在变轨过程中，其轨道平面可能发生改变D.飞船对接过程中，其机械能守恒三、判断题（每题2分，共20分）1.卫星从低轨道变到高轨道，速度一定增大。（）2.探测器在变轨过程中，其向心加速度大小只与轨道半径有关。（）3.卫星从高轨道变到低轨道，机械能增大。（）4.飞船对接空间站时，只能从较低轨道加速对接。（）5.卫星在椭圆轨道上运动时，机械能不守恒。（）6.同步卫星变轨时，其周期会发生变化。（）7.卫星变轨时，发动机做功改变卫星的机械能。（）8.卫星从圆形轨道变到椭圆轨道，在切点处速度不变。（）9.探测器在绕行星运动过程中，变轨时加速度不会突变。（）10.卫星在轨道半径增大时，其动能和势能都增大。（）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述卫星从低轨道变到高轨道的过程及能量变化。答案：卫星在低轨道加速，进入椭圆轨道，再在椭圆轨道远地点加速进入高轨道。能量上，动能先增大，进入高轨道后动能减小，势能一直增大，总机械能增大。2.为什么卫星从高轨道变到低轨道要减速？答案：卫星减速后，所需向心力减小，而此时地球引力大于所需向心力，卫星做近心运动，从而进入低轨道。3.卫星在椭圆轨道上运动时，其速度和加速度如何变化？答案：从近地点向远地点运动，速度减小，加速度减小；从远地点向近地点运动，速度增大，加速度增大。加速度由万有引力决定，速度变化符合能量守恒。4.说明飞船与空间站对接时变轨的大致思路。答案：飞船可从较低轨道加速进入椭圆轨道，在椭圆轨道远地点再加速进入空间站轨道；或从较高轨道减速进入椭圆轨道，在近地点再减速与空间站对接。五、讨论题（每题5分，共20分）1.讨论卫星变轨过程中，引力势能、动能和总机械能的变化关系以及原因。答案：从低到高轨道，引力势能增大，动能先增大后减小，总机械能增大，因发动机做功。从高到低轨道，引力势能减小，动能先减小后增大，总机械能减小，克服阻力或发动机反向做功。2.分析不同类型探测器（如火星探测器、月球探测器）在变轨过程中的差异及原因。答案：火星探测器变轨距离远、难度大，需考虑地球和火星相对位置及引力影响；月球探测器距离近。差异源于目标天体距离、引力环境不同，探测器要根据实际调整变轨策略和能量消耗。3.结合实际，探讨卫星变轨技术在航天领域的重要性和应用场景。答案：重要性在于实现航天器的轨道调整、对接等任务。应用场景包括卫星组网、空间站建设与维护、深空探测等，保障航天活动的顺利进行和多种科学任务的开展。4.假如要发射一颗新的通信卫星，在设计变轨方案时需要考虑哪些因素？答案：要考虑地球的引力、其他天体的引力干扰，轨道高度和位置需满足通信需求，还要考虑燃料消耗、卫星结构承受能力、变轨时机（如避免太阳活动干扰）等因素。答案一、单项选择题1.A2.C3.B4.C5.C6.A