高中物理大一轮复习第05章万有引力 微专题 24(卫星变轨及能量问题)

高中物理大一轮复习第05章万有引力 微专题24 卫星变轨及能量问题 Lex Li 方法点拨 （1）卫星在运行中的变轨有两种情况，即离心运动和向心运动：①当v增大时，所需向心力 增大，卫星将做离心运动，轨道半径变大，由v＝ 知其运行速度要减小，但重力势能、机械能均增加．②当v减小时，向心力 减小，因此卫星将做向心运动，轨道半径变小，由v＝ 知其运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少． （2）低轨道的卫星追高轨道的卫星需要加速，同一轨道后面的卫星追赶前面的卫星需要先减速后加速． 01、（卫星变轨中速度、加速度的比较）如图所示，假设月球半径为R，月球 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的重力加速度为g0，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入近月轨道Ⅲ绕月球做圆周运动．则                          （  ） A．飞船在轨道Ⅰ上的运行速度为 B．飞船在A点处点火时，速度增加 C．飞船在轨道Ⅰ上运行时通过A点的加速度大于在轨道Ⅱ上运行时通过A点的加速度 D．飞船在轨道Ⅲ上绕月球运行一周所需的时间为2π 02、（卫星变轨时速度的变化）“嫦娥一号”探月卫星由地面发射后，由发射轨道进入停泊轨道，然后再由停泊轨道调速后进入地月转移轨道，再次调速后进入工作轨道，开始绕月球做匀速圆周运动，对月球进行探测，其奔月路线简化后如图所示．若月球半径为R，卫星工作轨道距月球表面高度为H.月球表面的重力加速度为 （g为地球表面的重力加速度），则下列说法正确的是              （  ） A．卫星从停泊轨道进入地月转移轨道时速度减小 B．卫星在工作轨道上运行的周期为T＝2π C．月球的第一宇宙速度为 D．卫星在停泊轨道运行的速度大于地球的第一宇宙速度 03、（变轨对接问题）“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接，如图所示，圆形轨道1为“天宫一号”运行轨道，圆形轨道2为“神舟十号”运行轨道，在实现交会对接前，“神舟十号”要进行多次变轨，则  （  ） A．“神舟十号”在圆形轨道2的运行速率大于7.9 km/s B．“天宫一号”的运行速率小于“神舟十号”在轨道2上的运行速率 C．“神舟十号”从轨道2要先减速才能与“天宫一号”实现对接 D．“天宫一号”的向心加速度大于“神舟十号”在轨道2上的向心加速度 04、（变轨时运动与能量分析）“嫦娥五号”登月后从月球起飞，并以“跳跃式返回技术”返回地面，完成探月工程的重大跨越——带回月球样品．“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层．如图所示，虚线为大气层的边界．已知地球半径为R，d点距地心距离为r，地球表面重力加速度为g.则下列说法正确的是              （  ） A．“嫦娥五号”在b点处于完全失重状态 B．“嫦娥五号”在d点的加速度大小等于 C．“嫦娥五号”在a点和c点的速率相等 D．“嫦娥五号”在c点和e点的速率相等 05、有研究表明，目前月球远离地球的速度是每年3.82±0.07 cm.则10亿年后月球与现在相比  （  ） A．绕地球做圆周运动的周期变小        B．绕地球做圆周运动的加速度变大 C．绕地球做圆周运动的线速度变小      D．地月之间的引力势能变小 06、“天宫一号”目标飞行器在离地面343 km的圆形轨道上运行，其轨道所处的空间存在极其稀薄的大气．下列说法正确的是                                                          （  ） A．如不加干预，“天宫一号”围绕地球的运动周期将会变小 B．如不加干预，“天宫一号”围绕地球的运动动能将会变小 C．“天宫一号”的加速度大于地球表面的重力加速度 D．航天员在“天宫一号”中处于完全失重状态，说明航天员不受地球引力作用 07、已知地球半径为R，地球表面处的重力加速度为g，引力常量为G，若以无限远处为零引力势能面，则质量分别为M、m的两个质点相距为r时的引力势能为－ .一飞船携带一探测器在半径为3R的圆轨道上绕地球飞行，某时刻飞船将探测器沿运动方向弹出，若探测器恰能完全脱离地球的引力范围，即到达距地球无限远时的速度恰好为零，则探测器被弹出时的速度为            （  ） A.                                 B.   C.                                   D. 08、如图所示，卫星绕地球沿椭圆轨道运动，A、C为椭圆轨道长轴端点，B、D为椭圆轨道短轴端点，关于卫星的运动，以下说法不正确的是                                              （  ） A．A点的速度可能大于7.9 km/s B．C点的速度一定小于7.9 km/s C．卫星在A点时引力的功率最大 D．卫星由C运动到A万有引力的平均功率大于卫星由B运动到D万有引力的平均功率 09、（多选）如图所示是某卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图，已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，卫星远地点P距地心O的距离为3R.则                                  （  ） A．卫星在远地点的速度大于 B．卫星经过远地点时速度最小 C．卫星经过远地点时的加速度大小为 D．卫星经过远地点时加速，卫星将不能再次经过远地点 高中物理大一轮复习第05章万有引力 微专题24 卫星变轨及能量问题 Lex Li 01、D　据题意，飞船在轨道Ⅰ上运动时有：G ＝m ，经过整理得：v＝ ，而GM＝g0R2，代入上式计算得v＝ ，所以A选项错误；飞船在A点处点火使速度减小，飞船做靠近圆心的运动，所以飞船速度减小，B选项错误；据a＝ 可知，飞船在两条运行轨道的A点距地心的距离均相等，所以加速度相等，所以C选项错误；飞船在轨道Ⅲ上运行时有：G ＝mR ，经过整理得T＝2π ，所以D选项正确． 02、B　卫星从停泊轨道进入地月转移轨道时做离心运动，故卫星速度一定增大，A项错；卫星在工作轨道上做圆周运动，万有引力充当向心力，即： ＝m（ ）2（R＋H），又月球表面物体所受万有引力近似等于重力，即： ＝ m′g，解两式得：T＝2π ，B项正确；月球的第一宇宙速度为 ，C项错；地球的第一宇宙速度是环绕地球做圆周运动的最大速度，所以卫星在停泊轨道的运动速度一定小于地球的第一宇宙速度，D项错． 03、B　卫星绕地球做圆周运动，向心力由万有引力提供，故有G ＝m ＝ma.线速度v＝ ，知卫星轨道高度越大线速度越小，而第一宇宙速度是绕地球做圆周运动的最大速度，A项错误；线速度v＝ ，“天宫一号”轨道半径大，故其线速度小于“神舟十号”的线速度，B项正确；“神舟十号”与“天宫一号”实施对接，需要“神舟十号”抬升轨道，即“神舟十号”开动发动机加速做离心运动使轨道高度抬升与“天宫一号”实现对接，故“神舟十号”是要加速而不是减速，C项错误；向心加速度a＝ 知，“天宫一号”的轨道半径大，故其向心加速度小，D项错误． 04、D　由“嫦娥五号”运动轨迹可知，飞船在b点的加速度方向与所受万有引力方向相反，处于超重状态，A项错；由万有引力定律和牛顿第二定律得，飞船在d点的加速度a＝ ，又由万有引力与重力关系mg＝ ，解得a＝ ，B项错；a点到c点过程中，万有引力做功为零，但大气阻力做负功，由动能定理可知，动能变化量不为零，故初、末速率不相等，C项错；而从c点到e点过程中，所经空间无大气，万有引力做功也为零，所以动能不变，D项正确． 05、C　对月球进行分析，根据万有引力提供向心力有： ＝m（ ）2r，得：T＝ ，由于半径变大，故周期变大，A项错误；根据 ＝ma，有：a＝ ，由于半径变大，故加速度变小，B项错误；根据 ＝m ，则：v＝ ，由于半径变大，故线速度变小，C项正确；由于月球远离地球，万有引力做负功，故引力势能变大，D项错误． 06、A　根据万有引力提供向心力有 ＝m ，解得：T＝ ，卫星由于摩擦阻力作用，轨道高度将降低，则周期减小，A项正确；根据 ＝m 解得：v＝ 得轨道高度降低，卫星的线速度增大，故动能将增大，B项错误；根据 ＝ma，得a＝ ，“天宫一号”的轨道半径大于地球半径，则加速度小于地球表面重力加速度，C项错误；完全失重状态说明航天员对悬绳或支持物体的压力为0，而地球对他的万有引力提供他随“天宫一号”围绕地球做圆周运动的向心力，D项错误．