9卫星变轨和能量问题.docx

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1、9.卫星变轨和能量问题1.（2021安徽示范高中皖北协作区4月联考）2020年11月24 F1凌晨，搭载嫦娥五号探测器的 长征五号遥五运载火箭从文昌航天发射场顺利升空，12月17日“嫦娥五号”返回器携带月 球样品在预定区域安全着陆，在落地之前，它在大气层打个“水漂”。现简化过程如图1所 示，以地心为中心、半径为门的圆周为大气层的边界，忽略大气层外空气阻力。已知地球半 径为R,返回器从。点进入大气层，经。、b、c、d回到地面，其中。、b、d为轨道和大气层 外边界的交点，。点到地心的距离为m地球表面重力加速度为g,以下结论正确的是（）图1A.返I可器在。点动能大于在b点的动能B.返回器在点动能大于

2、在d点的动能C.返回器在c点的加速度大于臂D.返回器通过点处于失重状态答案A解析 返回器在。点运动到力点的过程中由于离地心的距离不变，则万有引力不做功，但由 于返回器受到大气层空气阻力，且空气阻力做负功，则返回器在。点动能大于在人点的动能， A正确；返回器从0点运动到d点的过程中由于离地心的距离不变，则万有引力不做功，在 大气层外没有空气阻力，则返回器在点动能等于在d点的动能，B错误；返回器在c点只 受万有引力，则根据牛顿第二定律有聋=以.，由于地球表面的重力加速度为g,则根据 重力和万有引力的关系有机月=唯，则返回器在c点的加速度等于嗜，由于2外，则哈 樗，C错误；由于返回器从。到到力的过程

3、中做曲线运动，根据曲线运动的知识可知返 回器的合外力应指向轨迹的凹侧，大致向上，则返回器在。点应处于超重状态，D错误。2.（2021 ,广东潮州市第二次教学质检）2020年7月23 H 12时41分， 长征五号遥四运载火箭将“天问一号”探测器发射升空，至2021年2月10日19时52分， 探测器顺利进入近火点高度约400千米，周期约10个地球日，倾角约10。的大椭圆环火轨道, 成为中国第一颗人造火星卫星。环绕火星获得成功标志着实现“绕、着、巡”第一步“绕” 的目标。如图2所示，为这一过程简图，则以下说法正确的是（）A.天问一号从A点运动到B点过程中，一直处于超重状态B.天问一号在轨道II和轨道

4、HI上经过B点加速度不同C.天间一号在B点点火加速由轨道II进入轨道IHD.天问一号在A点点火加速由轨道I进入轨道H答案D解析 天问一号从A点运动到8点过程中，受到地球的万有引力方向指向地心，则加速度方 向指向地心，处于失重状态，选项A错误；根据华=也可知天间一号在轨道II和轨道IH 上经过B点加速度相同，选项B错误；在变轨问题中，由低轨道进入高轨道需要加速，由高 轨道进入低轨道需要减速，因此天问一号在B点点火减速由轨道II进入轨道IH,在A点点火 加速由轨道I进入轨道II,选项D正确。3.（2021安徽宣城市4月第二次调研）2020年12月17日，嫦娥五号成功返回地球，创造了 我国到月球取土

5、的伟大历史。如图3所示，嫦娥五号取土后，在尸处由圆形轨道I变轨到椭 圆轨道II,以便返回地球。下列说法正确的是（）A.嫦娥五号在城道I和U运行时均超重B.嫦娥五号在轨道I和H运行时机械能相等C.嫦娥五号在轨道I和II运行至P处时速率相等D.嫦娥五号在优道I和II运行至P处时加速度大小相等答案D解析 嫦娥五号在轨道【和II运行时均处于失重状态，故A错误；嫦娥五号在轨道I上经过 尸点时经加速后进入轨道n运行，在轨道I上尸处的速率小于在轨道n运行至尸处时速率;加速后势能不变，动能增大，则机械能增大，故B、C错误；根据华=也得。=誓，嫦 娥五号在轨道I和n运行至。处时加速度大小相等，故d正确。4.（2

6、021 安徽黄山市第二次质检）我国在2020年7月23日发射的火星探测器“天问一号”， 将于今年登陆火星，假定载着登陆舱的“天问一号”经过变轨后登陆火星的运动轨迹如图4 所示，其中轨道I为圆周，轨道H为椭圆。“天问一号”经轨道I、II运动后在Q点登陆火 星，轨道【、II在。点相切，轨道上的。、P、。三点与火星中心在同一直线上，0、。两点 分别是椭圆轨道II的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R, OQ=4R, “天问一号”在 轨道I上经过O点的速度为下列关于“天问一号”的说法中正确的是（）图4A.要登陆火星，需要在。点点火加速B.在轨道I上O点的加速度与在轨道II上。点加速度之比是9 : 1

7、6C.在轨道I I：的周期与在轨道II上的周期之比是3 ： 2D.在轨道II上运动时，经过。点的加速度等于马答案D解析 要登陆火星，需要在O点点火减速，所以A错误；根据华=也可得。=誓，在 轨道I上O点的加速度与在轨道II上O点加速度之比是1 ： 1,所以B错误；在轨道I上的 半径与在轨道n上的半长轴之比为吊：&=（4RR）：芋=3 : 2,根据开普勒第三定律冬琛 =k可知，在轨道1上的周期与在轨道H上的周期之比是1=、杼，所以C错误；在轨道H 上运动时，经过。点的加速度等于在轨道I上。点的加速度，则有。=右，所以D正确。5.（2021 浙江省名校协作体开学联考）2020年7月23日12时4分

8、，我国长征五号遥四运载火 筋将“天问一号”探测器发射升空并成功送入预定轨道，开启火星探测之旅。按计划“天问 一号”在到达火星附近后要一次性完成环绕、着陆、巡视探测的目标。已知地球的质量约为 火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，地球表面的重力加速度为g=IOm/s2, 则（）地火转移段发射段/ /火星捕获段火星徐泊段A.火星的第一宇宙速度约1.6km/sB.火星表面的重力加速度约为4 m/s2C.探测器在火星表面附近降落着陆过程中机械能不变D.火星探测器从火星停泊轨道变轨进入科学探测轨道需要点火加速答案B解析根据万有引力提供向心力鬻=吊，解得第一宇宙速度。=、愕，已知地球的质 量约为

9、火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，地球的第一宇宙速度为7.9 km/s, 火星第一宇宙速度为3.5km/s,故A错误；根据重力等于万有引力可知繁=?处解得重力 加速度g=爷，已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍， 地球表面的重力加速度为g=10 m/s2,则火星表面的重力加速度（=4 m/s?,故B正确；探测 器在火星表面附近降落过程中，探测器会开动反冲发动机，反冲力做负功，机械能减小，故 C错误；火星探测器从火星停泊轨道变轨进入科学探测轨道，即从高轨道变为低轨道需要减 速，探测器在高轨道上机械能较大，故D错误。6.（2021 江苏昆山市八校联盟第二次

10、适应性检测）2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着 陆器与巡视器分离，“玉兔号”巡视器顺利驶抵月球表面。如图6所示是嫦娥三号探测器携 “玉免号”奔月过程中某阶段运动示意图，关闭动力的嫦娥三号探测器在月球引力作用下向 月球靠近，并将沿椭圆轨道在8处变轨进入圆轨道，已知探测器绕月做圆周运动轨道半径为 ，周期为。引力常量为G,下列说法中正确的是（）嫦娥三号圆轨道图6A.图中嫦娥三号探测器正减速飞向B处B.嫦娥三号在B处由椭圆轨道进入圆轨道必须点火加速C.根据题中条件可以算出月球质量D.根据题中条件可以算出嫦娥三号受到月球引力的大小答案C解析 万有引力对嫦娥三号探测器做正功，应该加速飞向8处，A

11、错误；嫦娥三号在8处由 椭圆轨道进入圆轨道必须点火减速，使万有引力恰好提供向心力，B错误；已知探测器绕月 做圆周运动轨道半径为厂，周期为丁，引力常量为G,由万有引力提供向心力的基本思路可以 求得中心星一月球的质量，C正确；因为不知道嫦娥三号的质量，所以不能求出嫦娥三号受 到月球引力的大小，D错误。7.（2021 四川遂宁市第三次诊断）2021年1月，“天通一号” 03星发射成功。发射过程简化为 如图7所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆软道，P、。是远地点和近地点）后火箭脱离；卫 星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切于P点， 轨道2、3相交于M、N两点

12、，忽略卫星质量变化，则下列说法正确的是（）P图7A.卫星在三个轨道上的周期T3T2TB.由轨道1变至轨道2,卫星在P点向前喷气C.卫星在三个轨道上机械能E3=EEiD.轨道1在Q点的速度小于轨道3的速度答案C解析 根据开普勒第三定律l=女可知，卫星在三个轨道上的周期T3=T2T故A错误； 由轨道1变至轨道2,离心运动，卫星在P点向后喷气，故B错误；由轨道1变至轨道2, 机械能增大，而在轨道2、3上，高度相同，根据。=、怦可知，速度大小相同，动能相同, 则机械能相同，故&=氏e，故C正确；轨道1在尸点的速度大于对应圆轨道3的速度， 在轨道I近地点Q的速度大于远地点P的速度，轨道1在Q点的速度大于轨道3的速度， 故D错误。