高考物理复习第三部分40个热点补救练10卫星变轨和能量问题.DOCX

10.卫星变轨和能量问题1.(2021·湖北八市3月联考)2021年2月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭圆轨道，并将于今年5月择机实施降轨，软着陆火星表面，开展巡视探测等工作，如图1所示为探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图，其中轨道、为椭圆，轨道为圆。探测器经轨道、运动后在Q点登陆火星，O点是轨道、的切点，O、Q还分别是椭圆轨道的远火星点和近火星点。关于探测器，下列说法正确的是()图1A.由轨道进入轨道需在O点减速B.在轨道的运行周期小于沿轨道的运行周期C.在轨道运行的线速度大于火星的第一宇宙速度D.在轨道上，探测器运行到O点的线速度大于Q点的线速度答案A解析由轨道进入轨道需在O点减速，由高轨道进入低轨道需要点火减速，所以A正确；根据周期公式T2可知，轨道半径越大周期越大，所以在轨道的运行周期大于沿轨道的运行周期，则B错误；根据v可知，在轨道运行的线速度小于火星的第一宇宙速度，所以C错误；根据开普勒第二定律可知，在近火星点的线速度大于远火星点的线速度，所以在轨道上，探测器运行到O点的线速度小于Q点的线速度，则D错误。2.(2021·河北“五个一名校联盟”二模)如图2所示为“嫦娥五号”着陆月球前部分轨道的简化示意图，是地月转移轨道，、是绕月球运行的椭圆轨道，是绕月球运行的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道的远月点和近月点。已知圆轨道到月球表面的高度为h，月球半径为R，月球表面的重力加速度为g，不考虑月球的自转，下列关于“嫦娥五号”的说法正确的是()图2A.由轨道进入轨道需在P点减速，由轨道进入轨道需在Q点加速B.在轨道上稳定运行时经过P点的加速度大于经过Q点的加速度C.在轨道上稳定运行时经过Q点的加速度等于在轨道经过Q点的加速度D.在轨道上绕月运行经过Q点的速度大小为答案C解析由轨道进入轨道做近心运动，需在P点减速，同理由轨道进入轨道需在Q点减速，故A错误；在轨道上稳定运行时，P点为远月点，Q点为近月点，所以经过P点的加速度小于经过Q点的加速度，故B错误；由ma，可知在轨道上稳定运行时经过Q点的加速度等于在轨道经过Q点的加速度，故C正确；在轨道上绕月运行经过Q点的速度大小为，由轨道在Q点进入轨道，需要减速，因此在轨道上绕月运行经过Q点的速度大于，故D错误。3.(2021·广东四校联考)我国探月工程“绕、落、回”三步走，“嫦娥五号”探测器成功实现了月球表面采样返回的任务，把“可上九天揽月”的科学畅想变成了现实。返回过程中，“嫦娥五号”探测器从近月圆形轨道变轨进入近月点高度约为200公里的椭圆轨道，实施了第一次月地转移。如图3所示，假设月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g0，探测器在圆形轨道运动，到达轨道的A点，点火变轨进入椭圆轨道，B点为轨道上的远月点。下列判断正确的是()图3A.探测器在轨道上运动的周期为T2B.探测器在轨道运动时受到的月球引力不大于在轨道运动时受到的月球引力C.探测器从A到B运行的过程中机械能减小D.在A点变轨时，只要令探测器的速度大小增加，就一定能进入与轨道相切的椭圆轨道答案B解析探测器在轨道上运动时GmR且Gmg0，解得周期为T2，选项A错误；探测器在轨道运动时离月球的距离不小于在轨道运动时的距离，根据万有引力定律，则探测器在轨道运动时受到的月球引力不大于在轨道运动时受到的月球引力，选项B正确；探测器从A到B运行的过程，只有月球的引力做功，则机械能不变，选项C错误；在A点变轨时，要令探测器的速度增加，且速度方向沿轨迹的切线方向加速才能进入与轨道相切的椭圆轨道，选项D错误。4.(2021·辽宁葫芦岛市期末)2020年11月24日04：30分在中国文昌航天发射场，用“长征五号”遥五运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器，探测器在月球表面采集了约2千克样品返回地球。如图4所示，“嫦娥五号”从地球奔向月球时，经历了从轨道到轨道的变轨过程，关于“嫦娥五号”下列说法中正确的是()图4A.在月球采集的2千克样品运到地球上它的重力不变B.经过轨道上P点速度大于经过Q点的速度C.在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期D.经过轨道上P点时的加速度大于经过轨道上P点的加速度答案B解析月球和地球表面重力加速度不同，由Gmg可知，重力发生变化，故A错误；如图所示“嫦娥五号”在轨道上由P点向Q点运动时，只有万有引力做负功，“嫦娥五号”的动能越来越小，即速度越来越小，经过轨道上P点速度大于经过Q点的速度，故B正确；如图所示在轨道上运动的半径小于在轨道上运动的半径，根据开普勒第三定律k可知，在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期，故C错误；根据牛顿第二定律有Gma，得a，可知经过轨道上P点时的加速度等于经过轨道上P点时的加速度，故D错误。5.2021·湖南株洲市统一检测(一)2020年12月17日“嫦娥五号”从月球采集月壤成功返回地球。“嫦娥五号”绕月运行的轨迹如图5所示，在近月点O制动成功后被月球捕获进入近月点200 km，远月点5 500 km的椭圆轨道，在近月点再次制动进入椭圆轨道，第三次制动后进入离月面200 km的环月圆轨道，已知月球半径约为1 700 km，则()图5A.“嫦娥五号”在、三个轨道上运行的周期相等B.“嫦娥五号”在、三个轨道上运行的机械能相等C.“嫦娥五号”在P、Q两点的速度与它们到月心的距离成反比D.O点的重力加速度约为月球表面的重力加速度的0.8倍答案D解析“嫦娥五号”在、三个轨道上都是围绕月球运行，由于这三个轨道的半长轴不相等，由开普勒第三定律k可知，这三个轨道上运行的周期不相等，故A错误；嫦娥五号从椭圆轨道进入椭圆轨道再进入环月圆轨道都需要制动，故在这三个轨道上运行的机械能不相等，故B错误；若P、Q是同一运行轨道上的两点，它们到月心的距离分别为RP、RQ，根据开普勒第二定律，有vPt·RPvQt·RQ，可得，即探测器在P、Q两点的速度与它们到月心的距离成反比，但现在P、Q不在同一轨道上，反比关系不成立，故C错误；在月球表面万有引力近似等于重力，有Gmg0，在离月球表面200 km远的O点，有万有引力提供重力Gmg，联立解得0.8，即O点的重力加速度约为月球表面的重力加速度的0.8倍，故D正确。