2023年高考物理二轮复习高频考点专项练习：专题五 考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨(A)

这是一份2023年高考物理二轮复习高频考点专项练习：专题五 考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨(A)，共12页。试卷主要包含了2B，2020年11月24日凌晨4等内容，欢迎下载使用。
考点14 卫星的发射 椭圆轨道与变轨（A）1.我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是(   )A.火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度B.火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间C.火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D.火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度2.火星的质量约为地球质量的1/10，半径约为地球半径的1/2，则同一物体在火星表面与在地球表面受到的引力的比值约为(   )A.0.2 B.0.4 C.2.0 D.2.53.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(   )A．地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度B．地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度C．人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间D．美国发射的凤凰号火星探测器，其发射速度大于地球的第三宇宙速度4.2020年11月24日凌晨4:30，去月球“挖土”的“嫦娥五号”在海南文昌发射场搭乘长征五号遥五火箭发射升空。离开地球奔月的过程中，“嫦娥五号”需要两次制动才能进入环月轨道。“嫦娥五号”总体主任设计师表示：因为“嫦娥五号”太重了，我们第一次刹车先捕获成一个环月的大椭圆轨道，这个轨道周期约8个小时。“嫦娥五号”在这上面转三圈，经过一天之后，再第二次近月制动，最终才进入200公里的环月圆轨道。有关此过程，下列说法正确的是(已知)(   )A.“嫦娥五号”在离开地球奔月的过程中，其速度必须大于地球的第二宇宙速度B.高速飞行的“嫦娥五号”探测器在靠近月球时，实施第一次“刹车”制动，目的是使其相对月球的速度低于月球的第一宇宙速度，从而被月球引力捕获C.只要知道“嫦娥五号”在200公里的环月圆轨道上的运行周期和万有引力常量，就可以求出月球质量D.若已知月球表面重力加速度为地球表面重力加速度的六分之一，月球半径是地球半径的十一分之三，则“嫦娥五号”探测器在环月圆轨道上的速度小于1.68km/s5.关于第一宇宙速度,下列说法中正确的是(   )
A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
B.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度
C.它是近地圆轨道上人造卫星的运行速度
D.它又叫环绕速度,即绕地球做圆轨道运行的卫星的速度都是第一宇宙速度6.下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是(   )
A.地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最小运行速度
B.地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚的最小发射速度
C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
D.中国发射的嫦娥四号探测器,其发射速度大于地球的第三宇宙速度7.已知地球半径约为火星半径的2倍,地球密度约为火星密度的1.5倍,则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为(   )A． B． C． D．8.2020年3月9日，第五十四颗北斗导航卫星于西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭成功发射。若卫星入轨后绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为r，周期为T，地球的半径为R，则地球的第一宇宙速度为(   )A. B. C. D.9.1970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2016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的高度分别为和。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D．“东方红一号”从M运动到​N的过程中机械能增加10.2020年11月24日，“嫦娥五号”成功发射开启了我国首次外天体采样返回之旅，嫦娥五号探测器由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，在环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机在月球正面最大的月海风暴洋北部吕姆克山区域软着陆，开展月面自动采样等工作，采样目标是采集约2公斤月壤并送回地球。如图所示，关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地一月转移轨道向月球靠近，并于A处进入环月圆轨道。已知在环月圆轨道运行过程中轨道半径为r，运行周期为T，万有引力常量为G，月球的半径为R，下列说法正确的是（   ）A．发射嫦娥五号时，发射速度要大于第二宇宙速度B．关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地一月转移轨道向月球靠近过程中，宇宙飞船的机械能增加C．月球的质量D．着陆器承载上升器在月球正面软着陆的落地瞬间上升器处于失重状态11.2020年6月23日,北斗系统最后一颗组网卫星发射成功,标志着北斗三号全球卫星导航系统星座部署比原计划提前半年全面完成.北斗系统由若干地球静止轨道卫星(同步卫星,轨道高度约为36000 km)、倾斜地球同步轨道卫星(轨道平面与赤道夹角为55°,轨道高度约为36000 km)和中圆地球轨道卫星(轨道高度约为21500 km)三种轨道卫星组成,则下列说法中正确的是(   )A.地球静止轨道卫星与珠海市的距离恒定,绕地球运转周期为24 hB.倾斜地球同步轨道卫星绕地球运转的线速度大于7.9 km/sC.中圆轨道卫星绕地球运转的角速度大于地球静止轨道卫星的角速度D.倾斜地球同步轨道卫星绕地球运转的向心加速度的大小等于地球静止轨道卫星向心加速度的大小12.地球同步卫星即地球同步轨道卫星,又称对地静止卫星,常用于通信、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面,设地球半径为R,同步卫星离地面的高度为h,不计自转影响时地球表面的重力加速度为g.有关地球同步卫星,下列说法正确的是(   )A.长春正上空的同步卫星与北京正上空的同步卫星的周期相同B.地球同步卫星的周期一定为C.同步卫星的速率可以与某极地卫星的速率相等D.所有同步卫星的向心加速度一定相同13.有四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，b处于地面附近的近地轨道上做圆周运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则有(   )A.a的向心加速度等于重力加速度g B.b在相同时间内转过的弧长最长C.c在4h内转过的圆心角是 D.d的运动周期可能是14.已知地球的半径为，表面的重力加速度为，月球球心离地球球心的距离为，地球同步卫星离地球球心的距离为，，将月球和地球同步卫星的运动都看做匀速圆周运动，以下说法正确的是(   )A．月球的线速度比同步卫星的线速度小B．地球赤道上的物体随地球自转的线速度比同步卫星的线速度大C．月球绕地球转动的向心加速度为D．月球表面的重力加速度为15.如图所示，是绕地球运行的两颗卫星，运动方向相同，此时两卫星距离最近，其中a是地球同步卫星，轨道半径为r.地球可看成质量均匀分布的球体，其半径为R，自转周期为T.若经过时间t后，第一次相距最远，下列说法正确的有(   )A.卫星b的周期为 B.卫星b的周期为C.在地球两极，地表重力加速度 D.在地球两极,地表重力加速度16.2017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，两点分别为椭圆轨道的远地点和近地点。则(   )
 A.天宫二号的运行速度小于7.9 km/s B.天舟一号在A点的速度大于天宫二号的运行速度C.天舟一号运行周期小于天宫二号的运行周期D.天舟一号在A点的加速度大于天宫二号在A点的加速度17.目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运动,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小.若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是(   )A.卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量18.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，设地球半径为R，地面的重力加速度为g，则人造卫星(   )A.绕行的最大速度为 B.绕行的最小周期为C.在距地面高R处的绕行速度为 D.在距地面高R处的周期为19.如图所示是某卫星绕地飞行的三条轨道，轨道1是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道．A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7 km/s，则下列说法中正确的是(   )A.卫星在2轨道经过A点时的速率一定大于7.7 km/sB.卫星在2轨道经过B点时的速率可能大于7.7 km/sC.卫星分别在1、2轨道经过A点时的加速度相同D.卫星在3轨道经过A点的时速度小于在2轨道经过A点时的速度20.发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3.轨道1、2相切于点，轨道2、3相切于点，如图所示，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（   ）A.要将卫星由圆轨道1送人圆轨道3，需要在圆轨道1的点和椭圆轨道2的远地点分别点火加速一次B.由于卫星由圆轨道1送人圆轨道3点火加速两次，则卫星在圆轨道3上正常运行速度大于卫星在圆轨道1上正常运行速度C.卫星在椭圆轨道2上的近地点点的速度一定大于，而在远地点的速度一定小于D.卫星在椭圆轨道2上经过点时的加速度大于它在圆轨道3上经过点时的加速度      答案以及解析1.答案：A解析：A、B项，火星探测器需要脱离地球引力，所以发射速度应大于地球的第二宇宙速度，故A项正确，B项错误。C项，根据，解得，所以，所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C项错误。D项，根据，解得，所以，所以火星表面的重地火力加速度小于地球表面的重力加速度，故D项错误。综上所述，本题正确答案为A。2.答案：B解析：本题考查万有引力定律的应用.由万有引力定律得在火星表面质量为m的物体受到的引力为，在地球表面同一物体受到的引力为，其中，，联立解得，B正确，A、C、D错误.3.答案：B解析：地球的第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，为7.9 km/s，也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大运行速度，故A错误;地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体挣脱地球引力束缚，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度，为11.2 km/s，故B正确;人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度一定小于地球的第一宇宙速度，故C错误；美国发射的凤凰号火星探测器，其发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，故D错误.4.答案：D解析：A.嫦娥五号在离开地球奔月的过程中，其速度应小于地球的第二宇宙速度，选项A错误;B.要想嫦娥五号被月球引力捕获，则其速度应小于月球的第二宇宙速度，选项B错误;C.由于月球半径不知道，所以不能求出月球质量，选项C错误;D.环月圆轨道的速度应该小于月球第一宇宙速度。根据第一宇宙速度表达式可求月球的第一宇宙速度是地球第一字宙速度的，地球的第一宇宙为7.9km/s,则月球的第一字宙速度为1.68km/s，选项D正确.5.答案：C
解析：第一宇宙速度是环绕地球的最大速度,最小的发射速度,选项A错误;是卫星贴近地球表面做匀速圆周运动的速度,选项B错误;同理选项C正确;随着半径的增大,线速度逐渐减小,选项D错误;故选C.6.答案：B
解析：A.地球的第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度,是发射卫星的最小发射速度,故A错误;B.地球的第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚,成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度,故B正确;C.同步卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度小于地球的第一宇宙速度,故C错误;D.中国发射的嫦娥四号探测器,其发射速度小于地球的第三宇宙速度,故D错误。故选B。7.答案：A解析：根据万有引力提供向心力,得：,则第一宇宙速度为：,又由得,所以地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值为，故A正确，BCD错误。故选：A。8.答案：C解析：由，解得第一宇宙速度为，又由，解得代入解得第一宇宙速度为，则C正确。9.答案：A解析：A.第一宇宙速度是环绕速度，即卫星绕地球飞行的最小发射速度，第二宇宙速度是脱离速度，即卫星脱离地球引力束缚的最小发射速度，“东方红一号”卫星没有脱离地球引力束缚，故发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，故A正确；B.根据开普勒第二定律可知,近地点的速度大,远地点速度小,根据椭圆对称性可知,近地点和远地点的曲率半径相等,，则近地点的角速度大，故B错误；C.根据开普勒第三定律可知,，即半长轴或半径大的运行周期大，“东方红一号”卫星的半长轴小于同步卫星的半径，则运行周期小于24h，故C错误；D.“东方红一号”卫星在椭圆轨道上运行，只有万有引力做功，机械能守恒，故D错误。故选：A。10.答案：C解析：A.嫦娥五号发射速度小于第二宇宙速度，故A错误；B.关闭动力的宇宙飞船在月球引力作用下沿地一月转移轨道向月球靠近过程中，宇宙飞船的机械能不变，故B错误；C.对宇宙飞船，根据万有引力提供向心力得，根据空间站的轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为C可计算出月球的质量M，故C正确；D.着陆器承载上升器在月球正面软着陆的落地瞬间上升器处于超重状态，故D错误。11.答案：ACD解析：地球静止轨道卫星与地球保持相对静止,周期为24 h,由于其与地球保持相对静止,故其与珠海市距离恒定,A正确;绕地球运行的近地卫星速度为7.9 km/s,此为绕地球做圆周运动的卫星的最大运行速度,其他卫星运行速度均小于7.9 km/s,B错误;中圆轨道卫星的轨道半径小于地球静止轨道卫星,由得,,可知轨道半径越大角速度越小,因此其角速度大于地球静止轨道卫星,C正确;倾斜地球同步轨道卫星和地球静止轨道卫星的轨道半径相同,由可知,它们的向心加速度大小相同,故D正确.12.答案：BC解析：同步卫星在赤道上空,相对地球静止,长春和北京上空没有同步卫星,A错误;万有引力提供向心力,,不计自转,在地球表面的物体所受重力近似等于万有引力,,两式联立解得,B正确;若同步卫星和极地卫星做圆周运动的轨道半径相同,则根据知,二者速率相同,C正确;所有同步卫星的角速度相同,向心加速度大小相等,方向不同,D错误.13.答案：BCD解析：A、a受到万有引力和地面支持力，由于支持力等于重力，与万有引力大小接近，所以向心加速度远小于重力加速度，选项A错误；B、由知b的线速度最大，则在相同时间内b转过的弧长最长，选项B正确；C、c为同步卫星，周期，在4 h内转过的圆心角，选项C正确；D、由 知d的周期最大，所以，则d的周期可能是30 h，选项D正确.故选BCD。14.答案：AC解析：A、根据万有引力提供向心力，，解得线速度：，月球绕地球的轨道半径大，则月球的线速度小，故A正确；B、同步卫星的角速度与地球自转的角速度相等，根据线速度和角速度的关系可知，，同步卫星离地心的距离远，则线速度大，故B错误；C、根据万有引力提供向心力，,则地球表面的重力加速度：，月球的向心加速度：,，联立解得月球绕地球转动的向心加速度：故C正确；D、月球的质量和半径未知，表面的重力加速度无法求出，故D错误。故选：AC。15.答案：BC解析：同步卫星的周期为，当两卫星第一次相距最远时满足,解得，B正确，A错误；对a卫星有，解得，根据，则，C正确，D错误.16.答案：AC解析：7.9 km/s是绕地球做圆周运动的最大环绕速度，天宫二号的运行速度小于7.9 km/s，故A正确。天舟一号在A点加速才能进入天宫二号的圆轨道，则天舟一号在A点的速度小于天宫二号的运行速度，选项B错误；根据开普勒第三定律可知，天舟一号运行的半长轴小于天宫二号的运行半径，则天舟一号运行周期小于天宫二号的运行周期，选项C正确；根据可知天舟一号在A点的加速度等于天宫二号在A点的加速度，选项D错误。故选A、C。17.答案：BD解析：卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，做近心运动，万有引力做正功，引力势能减小，B正确；由于稀薄气体的阻力做负功,机械能减小，C错误；卫星做圆周运动，设卫星质量为m，地球质量为M，卫星的速度大小为v，卫星轨道半径为r，则有，解得，轨道半径变小，则动能变大，可知引力做的正功大于卫星克服阻力做的功，A错误，D正确.18.答案：ABC解析：当卫星在地球表面运动时,绕行速度最大,绕行周期最小,根据可得,A正确;根据公式可得,B正确;根据公式可得在距地面高为R处的绕行速度为,C正确;根据公式可得,D错误,故选ABC.19.答案：AC解析：卫星在经过A点时，要做离心运动才能沿2轨道运动，卫星在1轨道上的速度为7.7 km/s，故在2轨道上经过A点的速度一定大于7.7 km/s.故A正确；假设有一圆轨道经过B点，根据，可知此轨道上的速度小于7.7 km/s，卫星在B点速度减小，才会做近心运动进入2轨道运动．故卫星在2轨道经过B点时的速率一定小于7.7 km/s，故B错误；卫星在A点时，距离地球的距离相同，万有引力相同，根据牛顿第二定律，加速度相同．故C正确．因为卫星在轨道2经过A点要加速做离心运动才能进入轨道3，故卫星在3轨道所具有的最大速率大于2轨道所具有的最大速率．故D错误． 20.答案：AC解析：卫星由小圆变椭圆，需要在点点火加速，而卫星由椭圆变大圆，需要在点点火加速；卫星在3轨道和1轨道做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，可得线速度为，而，可知卫星在圆轨道3上正常运行速度小于卫星在圆轨道1上正常运行速度；卫星在1轨道的速度为，而由1轨道加速进入2轨道，则在椭圆轨道2上的近地点的速度一定大于，而椭圆上由近地点到远地点减速，且3轨道的线速度大于椭圆在远地点的速度，故在远地点的速度一定小于，即．卫星在椭圆轨道2和圆轨道3经过点的加速度相同，故AC正确．