2020年高考物理考点练习5.14 卫星(航天器)的变轨及对接问题(解析版).doc
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1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练(必修部分)第五部分 万有引力定律和航天专题5.14卫星(航天器)的变轨及对接问题一选择题1(6分)(2019陕西榆林四模)我国是少数几个掌握飞船对接技术的国家之一,为了实现神舟飞船与天宫号空间站顺利对接,具体操作应为()A飞船与空间站在同一轨道上且沿相反方向做圆周运动接触后对接B空间站在前、飞船在后且两者沿同一方向在同一轨道做圆周运动,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接C空间站在高轨道,飞船在低轨道且两者同向飞行,在合适的位置飞船加速追上空间站后对接D飞船在前、空间站在后且两者在同一轨道同向飞行,在合适的位置飞船减速然后与空间站对接【参考答案】
2、C【名师解析】飞船在轨道上高速运动,如果在同轨道上沿相反方向运动,则最终会撞击而不是成功对接,故A错误;两者在同轨道上,飞船加速后做离心运动,则飞船的轨道抬升,故不能采取同轨道加速对接,故B错误;飞船在低轨道加速做离心运动,在合适的位置,飞船追上空间站实现对接,故C正确;两者在同一轨道飞行时,飞船突然减速做近心运动,飞船的轨道高度要降低,故不可能与同轨道的空间站实现对接,故D错误。2. (2019辽宁沈阳一模)“神舟十一号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接前的示意图如图所示,圆形轨道I为“天宫二号”运行轨道,圆形轨道II为“神舟十一号”运行轨道。此后“神舟十一号”要进行多次变轨,才能实
3、现与“天宫二号”的交会对接,则:( )A. “天宫二号”在轨道I的运行速率大于“神舟十一号”在轨道II上运行速率B. “神舟十一号”由轨道II变轨到轨道I需要减速C. “神舟十一号”为实现变轨需要向后喷出气体D. “神舟十一号”变轨后比变轨前机械能减少【参考答案】C【名师解析】由题可知,万有引力提供向心力,即,则,由于“天宫二号”的轨道半径大,可知其速率小,则A错误;“神舟十一号” 由轨道II变轨到轨道I需要加速做离心运动,要向后喷出气体,速度变大,发动机做正功,使其机械能增加,故选项C正确,BD错误。【名师点睛】本题考查了万有引力定律的应用,解决本题的关键掌握变轨的原理,以及掌握万有引力提供
4、向心力这一理论,并能灵活运用。3(2019湖北名校联盟三模)2018年12月9日2时28分高分五号卫星在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭发射升空,卫星经过多次变轨后,在距地心为R的地球冋步轨道上凝望地球。该卫星首次搭载了大气痕量气体差分吸收光谱仪、主要温室气体探测仪、大气多角度偏振探测仪等,是实现高光谱分辨率对地观测的标志。高分五号卫星由半径为RA的圆轨道1经椭圆轨道2变轨到同步轨道3时的情况如图所示,已知高分五号卫星在轨道1上运行的周期为T1,已知地球半径R0TTB飞船在轨道上的机械能大于在轨道上的机械能C飞船在P点从轨道变轨到轨道,需要在P点朝速度方向喷气D若轨道贴近火星表面,已知飞船
5、在轨道上运动的角速度,可以推知火星的密度【参考答案】ACD【名师解析】根据开普勒第三定律可知,飞船在轨道上运动时,运行的周期TTT,选项A正确;飞船在P点从轨道变轨到轨道,需要在P点朝速度方向喷气,从而使飞船减速到达轨道,则飞船在轨道上的机械能小于在轨道上的机械能,选项B错误,C正确;根据Gm2R以及MR3,解得,已知飞船在轨道上运动的角速度,可以推知火星的密度,选项D正确5.(2017全国卷,14)2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的()A.周期
6、变大 B.速率变大 C.动能变大 D.向心加速度变大【参考答案】C【名师解析】根据组合体受到的万有引力提供向心力可得 mr mma,解得T,v,a,由于轨道半径不变,所以周期、速率、加速度均不变,选项A、B、D错误;组合体比天宫二号质量大,动能Ekmv2变大,选项C正确。6(2018江苏淮安宿迁质检)2017年4月,我国第一艘货运飞船天舟一号顺利升空,随后与天宫二号交会对接假设天舟一号从B点发射经过椭圆轨道运动到天宫二号的圆轨道上完成交会,如图所示已知天宫二号的轨道半径为r,天舟一号沿椭圆轨道运动的周期为T,A、B两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点,地球半径为R,引力常量为G则 ( )A天宫二
7、号的运行速度小于7.9km/s B天舟一号的发射速度大于11.2km/sC根据题中信息可以求出地球的质量 D天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度【参考答案】AC【名师解析】由G=m可得线速度与半径的关系:v=,轨道半径r越大,速率v越小。第一宇宙速度7.9km/s是近地面卫星(轨道半径等于地球半径)的运行速度,而天宫二号轨道半径大于地球半径,所以天宫二号的运行速度小于7.9km/s,选项A正确;11.2km/s(第二宇宙速度)是发射脱离地球引力范围围绕太阳运动的人造行星的速度,而天舟一号是围绕地球运动的,所以天舟一号的发射速度小于11.2km/s,选项B错误;根据题中信息可知,天舟一号沿
8、椭圆轨道运动的轨道半长轴为a=(R+r),利用开普勒定律:=,可得天宫二号绕地球运动的周期T,再由G=mr()2,可以求出地球的质量M,选项C正确;天舟一号在A点的速度小于天宫二号的运行速度,选项D错误。7、(2016天津)我国即将发射“天宫二号”空间实验室,之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动,为了实现飞船与空间实验室的对接,下列措施可行的是( ) A使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后飞船加速追上空间实验室实现对接B使飞船与空间实验室在同一轨道上运行,然后空间实验室减速等待飞船实现对接C飞船先在比空间实验室半径小的轨道上
9、加速,加速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接D飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速,减速后飞船逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接【参考答案】C【名师解析】为了实现飞船与空间实验室的对接,必须使飞船在较低的轨道上加速做离心运动,上升到空间实验室运动的轨道逐渐靠近空间实验室,两者速度接近时实现对接,选项C正确ABD错误。8.(2016北京)如图所示,一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行,在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动,下列说法正确的是( ) A.不论在轨道1还是在轨道2运行,卫星在P点的速度都相同B.不论在轨道1还是在轨道2运行,卫星在P点的加速度都相同C.卫星在
10、轨道1的任何位置都具有相同加速度D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量【参考答案】B【名师解析】不论在轨道1还是在轨道2运行,卫星在P点所受万有引力相同,由牛顿第二定律可知,在P点的加速度都相同,选项B正确。卫星在轨道1上P点的速度小于卫星在轨道2上P点的速度,选项A错误。卫星在轨道1上不同位置所受万有引力不同,其加速度不相同,选项C错误。卫星在轨道2上不同位置速度大小虽然相同,但是方向不同,所以动量不相同,选项D错误。9中国国家航天局目前计划于2020年发射嫦娥工程第二阶段的月球车“嫦娥四号”。中国探月计划总工程师吴伟仁近期透露,此台月球车很可能在离地球较远的月球背面着陆,假设运载火箭先将
11、“嫦娥四号”月球探测器成功送入太空,由地月转移轨道进入100千米环月轨道后成功变轨到近月点为15千米的椭圆轨道,在从15千米高度降至月球表面成功实现登月。则关于“嫦娥四号”登月过程的说法正确的是()A“嫦娥四号”由地月转移轨道需要减速才能进入100千米环月轨道B“嫦娥四号”在近月点为15千米的椭圆轨道上各点的速度都大于其在100千米圆轨道上的速度C“嫦娥四号”在100千米圆轨道上运动的周期小于其在近月点为15千米的椭圆轨道上运动的周期D从15千米高度降至月球表面过程中,“嫦娥四号”处于失重状态【参考答案】A【名师解析】 “嫦娥四号”由地月转移轨道实施近月制动才能进入100千米环月圆轨道上,A正
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