新高考物理一轮复习跟踪训练第24讲 卫星变轨问题 双星模型(2份打包,原卷版+解析版)
展开1.(2023·河北邢台·河北巨鹿中学校联考三模)2022年,我国航天经历了不平凡的一年。在探月与深空探测方面,我国科学家在“嫦娥五号”取回的月壤中发现了一种月球的新矿物,并命名为“嫦娥石”;我国首次火星探测“天问一号”任务团队获得国际宇航联合会2022年度“世界航天奖”;载人航天方面,“神舟十五号”飞船成功发射,中国空间站建造阶段发射“满堂红”。关于航天的知识,下列说法正确的是( )
A.“嫦娥五号”的发射速度应大于第二宇宙速度
B.“天问一号”到达火星表面附近后应减速,从而被火星捕获
C.“神舟十五号”从椭圆轨道的远地点变轨到圆轨道时应加速,变轨后的速度大于第一宇宙速度
D.空间站运行时,舱内的物体处于完全失重状态,不受力的作用
2.(2023·安徽·校联考模拟预测)《天问》是中国战国时期诗人屈原创作的一首长诗,全诗问天问地问自然,表现了作者对传统的质疑和对真理的探索精神,我国探测飞船天问一号发射成功飞向火星,屈原的“天问”梦想成为现实,也标志着我国深空探测迈向一个新台阶,如图所示,轨道1是圆轨道,轨道2是椭圆轨道,轨道3是近火圆轨道,天问一号经过变轨成功进入近火圆轨道3,已知引力常量G,以下选项中正确的是( )
A.天问一号在B点需要点火加速才能从轨道2进入轨道3
B.天问一号在轨道2上经过B点时的加速度大于在轨道3上经过B点时的加速度
C.天问一号进入近火轨道3后,测出其近火环绕周期T,可计算出火星的平均密度
D.天问一号进入近火轨道3后,测出其近火环绕周期T,可计算出火星的质量
3.(2023·江苏南京·模拟预测)中国空间站在轨运行周期为1.54h,地球半径为6400km,重力加速度取9.8m/s2。在2022年,曾经两次遭遇星链卫星的恶意靠近,为避免不必要的损失,中国空间站不得不通过变轨积极规避。首先变轨到更高的轨道(A到B过程),待星链卫星通过之后,再回到原运行轨道(C到D过程)。已知卫星运行方向与地球自转方向相同,下列说法正确的是( )
A.空间站距地面的高度大约400km
B.第一次加速后的速度比第二次加速后的速度小
C.变轨避险的过程,空间站先经过两次减速进入更高轨道,再经过两次加速回到原轨道
D.空间站轨道如果在赤道平面内,一天内经赤道上空同一位置最多16次
4.(2023·广东·统考三模)“神舟十三号”载人飞船与“天和”核心舱在2021年10月16日成功对接,航天员顺利进入“天和”核心舱。载人飞船和空间站对接的一种方法叫“同椭圆轨道法”,其简化示意图如图所示。先把飞船发射到近地圆形轨道Ⅰ,然后经过多次变轨使飞船不断逼近空间站轨道,当两者轨道很接近的时候,再从空间站下方、后方缓慢变轨进入空间站轨道。Ⅱ、Ⅲ是绕地球运行的椭圆轨道,Ⅳ是绕地球运行、很接近空间站轨道的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅲ的远地点和近地点,下列说法正确的是( )
A.在轨道Ⅲ上,载人飞船在Q点的加速度比在P点的加速度大
B.载人飞船在轨道Ⅲ上运行的周期比在轨道Ⅰ上运行的周期小
C.载人飞船在轨道Ⅲ上经过P点的速度大于在轨道Ⅳ上经过P点的速度
D.在轨道Ⅲ上,载人飞船在P点的机械能比在Q点的机械能大
5.(2023·湖北·模拟预测)地球同步轨道上的卫星失效后,及时将其清理,能为新的卫星释放空间。2021年12月底,我国自主研发的实践21号卫星“捕捉”到同步轨道上已失效的北斗2号卫星,并与之完成对接。2022年1月22日,实践21号完成大幅度变轨机动,将北斗2号拖入一条高于同步轨道的“墓地轨道”。1月26日,实践21号与北斗2号脱离,于1月28日返回地球同步轨道。已失效的北斗2号将在高于同步轨道带的太空区域漂流。这一举措展示了我国作为太空大国的责任和担当,也让世界见证了中国的科技实力。将上述过程作如图所示的简化:组合体在同步轨道上的P点变轨,经过转移轨道,运动到比同步轨道高3000km的墓地轨道上的Q点,在Q点组合体完成分离,其中实践21号再经转移轨道独自返回同步轨道。已知地球同步轨道高度约为35786km,地球半径约为6371km,则( )
A.由题干材料可知,实践21号在转移轨道上的运行周期约为4天
B.已失效的北斗2号卫星在转移轨道上的Q点速度小于同步轨道速度
C.对于实践21号卫星,仅考虑地球对它的万有引力作用,其沿同步轨道运行经过P点时的加速度大小为a1,沿转移轨道运行经过P点时的加速度大小为a2,那么a1
6.(2023·海南省直辖县级单位·嘉积中学校考一模)如图所示,卫星甲、乙均绕地球做匀速圆周运动,轨道平面相互垂直,乙的轨道半径是甲的 SKIPIF 1 < 0 倍。将两卫星和地心在同一直线且甲、乙位于地球同侧的位置称为“相遇”,则从某次“相遇”后,甲绕地球运动15圈的时间内,甲、乙卫星将“相遇”( )
A.1次B.2次C.3次D.4次
7.(2023·四川成都·成都七中校考模拟预测)西汉时期,《史记·天官书》作者司马迁在实际观测中发现岁星呈青色,与“五行”学说联系在一起,正式把它命名为木星。如图甲所示,两卫星Ⅰ、Ⅱ环绕木星在同一平面内做圆周运动,绕行方向相反,卫星Ⅲ绕木星做椭圆运动,某时刻开始计时,卫星Ⅰ、Ⅱ间距离随时间变化的关系图象如图乙所示,其中R、T为已知量,下列说法正确的是( )
A.卫星Ⅲ在M点的速度小于卫星Ⅰ的速度
B.卫星Ⅰ、Ⅱ的轨道半径之比为 SKIPIF 1 < 0
C.卫星Ⅰ的运动周期为T
D.绕行方向相同时,卫星Ⅰ、Ⅱ连续两次相距最近的时间间隔为 SKIPIF 1 < 0
8.(2023·山东聊城·统考三模)如图所示,双星系统由质量不相等的两颗恒星组成,质量分别是M、m SKIPIF 1 < 0 ,它们围绕共同的圆心O做匀速圆周运动。从地球A看过去,双星运动的平面与AO垂直,A、O间距离恒为L。观测发现质量较大的恒星M做圆周运动的周期为T,运动范围的最大张角为 SKIPIF 1 < 0 (单位是弧度)。已知引力常量为G, SKIPIF 1 < 0 很小,可认为 SKIPIF 1 < 0 ,忽略其他星体对双星系统的作用力。则( )
A.恒星m的角速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B.恒星m的轨道半径大小为 SKIPIF 1 < 0
C.恒星m的线速度大小为 SKIPIF 1 < 0
D.两颗恒星的质量m和M满足关系式 SKIPIF 1 < 0
9.(2023·北京丰台·统考二模)两个天体组成双星系统,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。科学家在地球上用望远镜观测由两个小行星构成的双星系统,看到一个亮度周期性变化的光点,这是因为当其中一个天体挡住另一个天体时,光点亮度会减弱。科学家用航天器以某速度撞击该双星系统中较小的小行星,撞击后,科学家观测到光点明暗变化的时间间隔变短。不考虑撞击后双星系统的质量变化。根据上述材料,下列说法正确的是( )
A.被航天器撞击后,双星系统的运动周期变大
B.被航天器撞击后,两个小行星中心连线的距离增大
C.被航天器撞击后,双星系统的引力势能减小
D.小行星质量越大,其运动的轨道越容易被改变
10.(2023·河北石家庄·统考模拟预测)2022年1月28日,国务院新闻办公室发布我国第五部航天白皮书《2021中国的航天》,白皮书中提到将继续实施月球探测工程,发射“嫦娥六号”探测器、完成月球极区采样返回。若将地球和月球看做一个双星系统,二者间距离为L,它们绕着二者连线上的某点做匀速圆周运动,运行周期为T;从漫长的宇宙演化来看,两者质量都不断减小,将导致月地间距离变大。若引力常量为G,则下列说法正确的是( )
A.当前月球和地球的动能相等
B.当前该双星系统的总质量为 SKIPIF 1 < 0
C.在将来的演化过程中,该双星系统运转的周期将逐渐减小
D.在将来的演化过程中,该双星系统的总动能将逐渐增大
11.(2023·福建龙岩·统考模拟预测)如图所示,神舟十五号飞船A、空间站B分别沿逆时针方向绕地球的中心O做匀速圆周运动,周期分别为T1、T2。在某时刻飞船和空间站相距最近,空间站B离地面高度约为400km。下列说法正确的是( )
A.飞船A和空间站B下一次相距最近需经过时间 SKIPIF 1 < 0
B.飞船A要与空间站B对接,可以向其运动相反方向喷气
C.飞船A与空间站B对接后的周期大于地球同步卫星的周期
D.飞船A与空间站B绕地球做匀速圆周运动的轨道半径之比为 SKIPIF 1 < 0
12.(2023·云南昆明·云南师大附中校考模拟预测)如图所示,人造卫星 SKIPIF 1 < 0 围绕地球做圆周运动, SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 与地球相切, SKIPIF 1 < 0 , SKIPIF 1 < 0 称为地球对卫星的张角。现有甲、乙两颗人造卫星,轨道平面相同,以相同方向绕地球公转。已知地球对甲、乙的张角分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,且 SKIPIF 1 < 0 ,甲、乙公转角速度分别为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ,万有引力常量为 SKIPIF 1 < 0 。则以下说法正确的是( )
A.由题目所给条件,可以算出地球的质量
B.由题目所给条件,可以算出地球的密度
C.每隔时间 SKIPIF 1 < 0 ,两卫星可以恢复直接通信
D.每隔时间 SKIPIF 1 < 0 ,两卫星可以恢复直接通信
13.(2023·河北·模拟预测)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季时间是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的 SKIPIF 1 < 0 倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为在同一平面上的匀速圆周运动,且绕行方向相同。下列说法正确的是( )
A.火星与地球距离最近时火星相对于地球的速度最小
B.火星的运行轨道半径约为地球的 SKIPIF 1 < 0 倍
C.火星与地球相邻两次距离最近的时间间隔约为 SKIPIF 1 < 0 年
D.地球公转的线速度为火星公转线速度的 SKIPIF 1 < 0 倍
14.(2023·重庆沙坪坝·重庆一中校考模拟预测)某国际研究小组观测到一组双星系统,它们绕二者连线上的某点做匀速圆周运动,科学家在地球上用望远镜观测到一个亮度周期性变化的光点,这是因为其中一个天体挡住另一个天体时,光点亮度会减弱。现科学家用一航天器去撞击双星系统中的一颗小行星,撞击后,科学家观测到系统光点明暗变化的时间间隔变短。若不考虑撞击引起的小行星质量变化,且撞击后该双星系统仍能稳定运行,则被航天器撞击后( )
A.该双星系统的运动周期变大
B.两颗小行星做圆周运动的半径之比保持不变
C.两颗小行星中心连线的距离增大
D.两颗小行星的向心加速度均变大
15.(2023·河南郑州·统考模拟预测)宇宙中存在一个由四颗星组成的系统,三颗质量均为m的星球a、b、c恰好构成一个边长为L的正三角形,在它们的中心O处还有一颗质量也为m的星球,如图所示。已知引力常量为G,每个星球的半径均远小于L。对于此系统,则下列说法正确的是( )
A.中心O处的星球受到a、b、c三颗星球总的万有引力为零
B.a、b、c三颗星球的线速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
C.a、b、c三颗星球的加速度大小均为 SKIPIF 1 < 0
D.若某时刻中心O处星球消失,则a、b、c三颗星球仍将按原轨道运动且运动周期不变
16.(2023·浙江·高考真题)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动.当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象,称为“行星冲日”,已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表:
则相邻两次“冲日”时间间隔约为( )
A.火星365天B.火星800天
C.天王星365天D.天王星800天
17.(2021·北京·高考真题)2021年5月,“天问一号”探测器成功在火星软着陆,我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时,近火点距离火星表面2.8102 km、远火点距离火星表面5.9105 km,则“天问一号” ( )
A.在近火点的加速度比远火点的小B.在近火点的运行速度比远火点的小
C.在近火点的机械能比远火点的小D.在近火点通过减速可实现绕火星做圆周运动
行星名称
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
轨道半径 SKIPIF 1 < 0
1.0
1.5
5.2
9.5
19
30
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