2023届浙江高三物理高考复习微专题模型精讲--第25讲卫星变轨、发射、回收、空间站对接及其能量问题(含详解).pdf

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1、第25讲卫星变轨、发射、回收、空间站对接及其能量问题I真题示例1.（全国高考）我 国“嫦娥一号”探月卫星发射后，先 在“24小时轨道”上绕地球运行（即绕地球一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到 达“48小时轨道”和“72小时轨道”：最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，（）A.卫星动能增大，引力势能减小B.卫星动能增大，引力势能增大C.卫星动能减小，引力势能减小D.卫星动能减小，引力势能增大一.知识回顾L卫星变轨的基本原理当卫星开启发动机，或者受空气阻力作用时，万有引力不再等于卫星所需向心力,卫星的轨道将发生变化。如图所示。（1）当 卫

2、 星 的 速 度 增 加 时，G华V2V；在Q点加速,则V4V3O又 因VlV4,故有 V2VV4V3o（2）加速度：因 为 在P点不论从轨道I还是轨道I I上经过，尸点到地心的距离都相同，卫星的加速度都相同，设为心。同理，在。点加速度也相同，设 为 Q。又 因。点到地心的距离大于P点到地心的距离，所 以aQapo（3）周期：设 卫 星 在I、I I、I I I轨道上运行周期分别为八、乃、T 3,轨道半径或半长轴分别为八、23 由g可 知T1 乃 7 3。4.能量问题卫星速率增大（发动机做正功）会做离心运动，轨道半径增大，万有引力做负功，卫星动能减小，M m v2由于变轨时遵从能量守恒，稳定在

3、圆轨道上时需满足G=my,致使卫星在较高轨道上的运行速率小于在较低轨道上的运行速率，但机械能增大（发动机做正功）；相反，卫星由于速率减小（发动机做负功）会做向心运动，轨道半径减小，万有引力做正功，卫星动能增大，同样原因致使卫星在较低轨道上的运行速率大于在较高轨道上的运行速率，但机械能减小（发动机做负功）。二.例题精析例 1.2 0 2 2 年 6月 5日 1 7 时 4 2 分，神舟十四号载人飞船与天和核心舱径向端口成功对接。对接后1的组合体绕地球做匀速圆周运动，其轨道离地面高度为地球半径的丁。已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（）A.神舟十四号与天和核心舱对接时，要先

4、变轨到达核心舱所在的轨道，再加速追上核心舱进行对接B.组合体的向心加速度大于gC.组合体的线速度小于地球赤道上物体的线速度D.组合体运行的周期为T=177r 17R9例 1 2.神舟十三号飞船于2021年 10月 16日顺利发射升空，在轨驻留6 个月，于 2022年 4 月 16日成功返回地球，标志着中国航天又站在了一个新的起点。己知神舟十三号飞船的发射初始轨道为近地点200km、远地点35 6km的椭圆轨道，对接轨道是距地表394km的圆轨道。下列关于神舟十三号飞船的说法中不正确的是（）B.发射速度必须大于7.9km/s在对接轨道上运行速度小于7.9km/sC.在初始轨道上的周期大于在对接轨

5、道上的周期D.在初始轨道上的近地点速度大于在远地点的速度例 3.2021年 6 月 17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，三位中国航天员首次进入了自己的空间站，对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为门的圆轨道川；神舟十二号飞船处于半径为n 的圆轨道I,运行周期为T 1,通过变轨操作后，沿椭圆轨道H运动到B 处与天和核心舱对接，则神舟十二号飞船（）心舱A.沿轨道II运行的周期为T2=Tl J（笔 会）3B.在轨道I 和轨道n 运动经过A 点时速度大小相同C.沿轨道H从 A 运动到对接点B 过程中，速度不断增大D.沿轨道I 运行的周期大于天和核心舱沿轨道III运行的周期三.举一反

6、三，巩固练习1.北京时间2021年 10月 16日0 时 23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F 遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。这是我国载人航天工程立项实施以来的第2 1 次飞行任务,也是空间站阶段的第2次载人飞行任务。飞船入轨后，在完成与空间站高难度的径向交会对接后，航天员将进驻天和核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。已知天和号核心舱在距离地面高度为4 0 0 k m 的轨道上做匀速圆周运动（如图），地球半径约为6 4 0 0 k m。已知地球表面的重力加速度为9.8m/s 2,则下列说法正确的是（）A.天和号核心舱绕地球运动的速度大于7.9 k m/sB.载人飞船需先进入空

7、间站轨道，再加速追上空间站完成对接C.空间站运行的速度小于地球赤道上物体随地球自转的速度D.天和号核心舱每天绕地球公转大于1 5 圈2 0 2 1 年 6月 1 7 日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为F 3 的圆轨道I I I；神舟十二号飞船处于半径为n的圆轨道I ,运行周期为T i,当经过 A点时，通过变轨操作后，沿椭圆轨道I I 运动到B处与核心舱对接，则神舟十二号飞船（）神州十二号载人飞貂4、曲道I，轨道nB轨道叨6$天和核心舱A.在轨道I 上的速度小于沿轨道I I 运动经过B点的速度B.沿轨道n运行的周期为&=AJ（笔产尸c.沿轨道n从A

8、运动到B的过程中，速度不断增大D.沿轨道I 运行的周期大于天和核心舱沿轨道H I 运行的周期2.2 0 2 1 年 6月 1 7 日，“神舟十二号”载人飞船搭载着聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员成功飞天，开启历时三个月的太空驻留。9月 1 7日，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱从工作轨道I 返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道n与圆轨道I、i n 分别相切于P、Q两点，轨 道 i、in的半径分别为门、门；返回舱从轨道in上适当位置减速后进入大气层，最后在东风着陆场着陆。已知地球半径为R,地面重力加速度为g,返回舱的质量为m。关于返回舱返回地面过程，下列说法正确的是（）A.返回舱在I

9、 轨道上p 点点燃反推发动机进入n 轨道前后，其加速度减小B.返回舱在n 轨道上从p 点运动到Q点经历的最短时间为兀(7 1+7 3)卜1+732R2gc.返回舱从I 轨道转移到m 轨道过程中，发动机做的功为7ng2 2 3D.返回舱在11轨道上经过p 点时的速率可能等于在ni轨道上运动速率2021年 6 月 17日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为r3的圆轨道I II,神舟十二号飞船沿着半径为n 的圆轨道I 运动到Q 点时，通过一系列变轨操作，沿椭圆轨道II运动到P

10、点与天和核心舱对接。已知神舟十二号飞船沿圆轨道I 运行周期为T i,则下列说法正确的是（）船沿轨道I 运行的周期大于天和核心舱沿轨道in运行的周期A.神舟十二号飞B.神舟十二号飞船在轨道I 的 Q 点需要加速才能进入轨道IIC.神舟十二号飞船沿轨道II运动到对接点P 点的过程中，其速度不断增大D.神舟十二号飞船沿轨道II从 Q 到 P 运动时间为t=A（号 与 33.2021年 10月 16日我国“神舟十三号”载人飞船入轨后顺利完成与天和核心舱的交会对接，假设“核心舱”与“神舟十三号”都围绕地球做匀速圆周云动为了实现飞船与核心舱的对接，下列措施可行的是（）A.使飞船与核心舱在同一轨道上云行，然

11、后飞船加速追上核心舱实现对接B.使飞船与核心舱在同一轨道上运行，然后核心舱减速等待飞船实现对接C.飞船先在比核心舱半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比核心舱半径小的轨道上减速。减速后飞船涿渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接2021年 2 月，我国“天问一号”火星探测器抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅，如图所示。“天问一号”进入火星停泊轨道2 后，在近火点280千米，远火点5.9万千米，进行相关探测后再进入较低的椭圆轨道3 开展科学探测。则“天问一号”（）轨道2 环绕周期比轨道3 环绕周期小B.轨道2 近火点的加速度比轨道3 近火点的加速度

12、大C.轨道2 近火点的速率比轨道3 近火点的速率大D.轨道2 近火点的机械能比轨道2 远火点的机械能小4.2021年 5月 15 日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区.如图所示，着陆前其近火M 和远火点N 的高度分别为280千米（可视为贴近火星表面）和 5.9万千米，若“天问一号”探测器的质量为m,在远火点N 时的速度大小为V,N 点距离火星球心的距离为 r,火星的密度为p,半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是（）A.“天问一号”探测器在M 点的动量大小为 mvB.“天问一号”探测器在M 点的线速度大于电埠出C.“天问一号”探测器在M 点的引力势能大于在N 点

13、的引力势能V2D.“天问一号”探测器在N 点的加速度小于一r我国的“嫦娥奔月”月球探测工程启动至今，以 绕、落、回”为发展过程。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“嫦娥四号”月球探测器成功送入太空，由地月转移轨道进入半径为n=100公里环月圆轨道I 后成功变轨到近月点为15 公里的椭圆轨道H,在 从 15 公里高度降至近月表面圆轨道I H,最后成功实现登月。若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m 的质点距质量为M 的引力中心为rMm时，其万有引力势能

14、表达式为E p=-G 一 1(式中G 为引力常数)。已知月球质量M o,月球半径为R,发射的“嫦娥四号”探测器质量为m o,引力常量G。则关于“嫦娥四号”登月过程的说法正确的是()00公里环月轨道 一椭圆环月轨道-x V地月转移轨道/A.“嫦娥四号”探测器在轨道I 上运行的动能大于在轨道ni运行的动能、-1 1B.“嫦娥四号”探测器从轨道I 上变轨到轨道III上时，势能减小了 GMomo(-)r Rc.“嫦娥四号”探测器在轨道in上运行时机械能等于在轨道I 运行时的机械能1 1D.落月的“嫦娥四号”探测器从轨道IH回到轨道I,所要提供的最小能量是RM om(-2R1)q5.北京时间2021年

15、10月 1 6 日0 时 23分,神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空。飞船的运动可近似为如图所示的情景：圆形轨道I 为空间站运行轨道，椭圆轨道I I 为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A 点。设圆形轨道I 的半径为r,地球表面重力加速度为g，地球半径为R,地球的自转周期为T,椭圆轨道H 的半长轴为a,下列说法正确的是（）A.根据题中信息，可求出地球的质量M=47r2 r3GT2B.载人飞船若要从轨道n进入轨道i,需要在A点减速C.载人飞船在轨道I 上 A点的加速度大于在轨道H A点的加速度D.空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道n上 运 行 的 周 期 之 比 为

16、必（多选）如图是一次地球同步卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道I,然后 在 a点使卫星进入椭圆形的转移轨道I I ,再在椭圆轨道的远地点b使卫星进入同步轨道i n,则下列说法正确的是（）,*.,/A.在轨道I 上，卫星的运行速度大于7.9k m/sB.在轨道I I 上，卫星在a 点的速度大于在b点的速度C.卫星在b点须通过加速才能由轨道H 进入同步轨道I I ID.在轨道n上运行的过程中，卫星、地球系统的机械能守恒6.（多选）2 0 2 1 年 7月 6日，我国成功将“天链一号0 5”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。如图所示，卫星在半径

17、为R 的近地圆形轨道I 上运动，到达轨道A点时点火变轨进入椭圆轨道H,到达轨道远地点B 时，再次点火进入轨道半径为5 R 的圆形轨道川绕地球做圆周运动。则下列说法中正确的是（）点火B卫星在轨道I、II上运行的周期之比为百：9B.卫星在轨道I、II上运行的周期之比为6：25C.卫星在轨道I 上稳定飞行经过A 处的速度大于卫星在轨道II上稳定飞行经过B 处的速度D.卫星在轨道I 上稳定飞行经过A 处的加速度小于卫星在轨道II上稳定飞行经过A 处的加速度第25讲卫星变轨、发射、回收、空间站对接及其能量问题真题示例-i.（全国高考）我国 嫦娥一号 探月卫星发射后，先 在“24小时轨道”上绕地球运行（即

18、绕地球一圈需要24小时）；然后，经过两次变轨依次到 达“48小时轨道”和“72小时轨道”：最后奔向月球。如果按圆形轨道计算，并忽略卫星质量的变化，则在每次变轨完成后与变轨前相比，（）A.卫星动能增大，引力势能减小B.卫星动能增大，引力势能增大C.卫星动能减小，引力势能减小D.卫星动能减小，引力势能增大【解答】解：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，设卫星的质量为m、轨道半径为r、地球质量为M,有F=F 向故Mm v2,2ir,G=m-=m 3r=m （）T=mar2 r T解得根据题意两次变轨分别为：从“2 4 小时轨道”变轨为“4 8 小时轨道”和 从“4 8 小时轨道”变

19、轨为“7 2 小时轨道”，则结合式可知，在每次变轨完成后与变轨前相比运行周期增大，运行轨道半径增大，运行线速度减小，所以卫星动能减小，引力势能增大，D 正确。故选：D。一.必备知识1.卫星变轨的基本原理当卫星开启发动机，或者受空气阻力作用时，万有引力不再等于卫星所需向心力，卫星的轨道将发生变化。如图所示。(1)当 卫 星 的 速 度 增 加 时，G*V2 m-,即万有引力大于所需要的向心力，卫星将做近心运动，脱离原来的圆轨道，如果速度减小很缓慢，卫星每转一周均可看成做匀速圆周运动，经过一段时间，轨道半径变小，当卫星进入新的轨道运行时，由 丫=、冷 可知其运行速度比在原轨道时大。例如，人造卫星受

20、到高空稀薄大气的摩擦力，轨道高度不断降低。2.卫星的发射与回收原理卫星轨道的突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间内启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道。如图所示，发射同步卫星时，可以分多过程完成：(1)先将卫星发送到近地轨道I,使其绕地球做匀速圆周运动，速率 为 VI。(2)变轨时在P点点火加速，短时间内将速率由V I增加到V2,这 时*曹 V 1；在Q点加速，则V 4V 3。又因V|V 4,故有V 2V l V 4V3 o(2)加速度：因为在P点不论从轨道I还是轨道II上经过，P点到地心的距离都相同，卫星的加速度都相同，设 为apo同理，在Q点加速度也相

21、同，设为aQ o又因Q点到地心的距离大于P点到地心的距离，所以aQ aP o(3)周期：设卫星在I、II、川轨道上运行周期分别为T i、T 2、T3,轨道半径或半长轴分别为r i、F2s F 3,由诵=k可知T 1 T 2 R,所以a g,即R/R组合体的向心加速度小于g,故 B 错误；C、对于组合体和地球同步卫星，根据万有引力提供向心力得：G?=m，可得v=怦，因为组合体的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径，所以组合体的线速模大于地球同步卫星的线速度。地球同步卫星与地球赤道上物体的角速度相等，由 v=3i知地球同步卫星的线速度大于地球赤道上物体的线速度，所以组合体的线速度大于地球赤道上物体的

22、线速度，故 C 错误;D、组合体的轨道半径为r=R+R=踩R,根据G学=m r,以及g=祟，解得组合体运行的 周 期 为 丁=要课,故 D 正确。故选：D。例 2.神舟十三号飞船于2021年 10月 16日顺利发射升空，在轨驻留6 个月，于 2022年 4 月 16日成功返回地球，标志着中国航天又站在了一个新的起点。已知神舟十三号飞船的发射初始轨道为近地点200km、远地点35 6km的椭圆轨道，对接轨道是距地表394km的圆轨道。下列关于神舟十三号飞船的说法中不正确的是（）发射速度必须大于7.9km/sB.在对接轨道上运行速度小于7.9km/sC.在初始轨道上的周期大于在对接轨道上的周期D.

23、在初始轨道上的近地点速度大于在远地点的速度【解答】解：AB、7.9km/s是地球第一宇宙速度，是绕地球做圆周运动最大的速度，也是发射卫星的最小速度。所以神舟十号发射速度必须大于7.9 k m/s,在对接轨道上运行速度小于7.9 km/s。故 A,B 正确a3C、根据开普勒第三定律知，=k,椭圆轨道的半长轴小于圆轨道的半径，所以在初始轨道上的周期小于在对接轨道上的周期，故 C 错误；D、在椭圆轨道上运行时，由远地点向近地点运动，万有引力做正功，动能增大，所以近地点动能大于远地点动能，所以近地点速度大于在远地点的速度。故 D 正确。本题选错误的故选：C。例 3.2021年 6 月 17 B,神舟十

24、二号载人飞船与天和核心舱完成对接，三位中国航天员首次进入了自己的空间站，对接过程的示意图如图所示，天和核心舱处于半径为n 的圆轨道HI；神舟十二号飞船处于半径为n 的圆轨道I,运行周期为T i,通过变轨操作后，沿椭圆轨道H运动到B 处与天和核心舱对接，则神舟十二号飞船（）B.在轨道i 和轨道n 运动经过A点时速度大小相同c.沿轨道n 从A运动到对接点B过程中，速度不断增大D.沿轨道I 运行的周期大于天和核心舱沿轨道HI运行的周期【解答】解：A、由开普勒第三定律可知:,解得神舟十二号匕船沿轨道n 运行的周期为T 2=T 1（.+3?,故 A 正确；J （2”）3B、神舟十二号飞船在轨I 上经过A

25、 点需要点火加速才能变轨到n,所以在轨I 上经过A 点的速度小于在轨道II上经过A 点的速度，故 B 错误。C、神舟十二号载人飞船沿轨道II从 A 运动到对接点B 过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小，故 C 错误：GMm m4Tt2 l4iT2r3D、由万有引力提供向心力有：=下 ，解得：T=需，神舟十二号飞船沿轨道I 运行的轨道半径小于天和核心舱沿轨道III运行的轨道半径，神舟十二号飞船沿轨道I 运行的周期小于天和核心舱沿轨道HI运行的周期，故 D 错误：故选：Ao三.举一反三，巩固练习北京时间2021年 10月 16日0 时 23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F 遥十三运载火箭

26、，在酒泉卫星发射中心点火发射。这是我国载人航天工程立项实施以来的第2 1 次飞行任务,也是空间站阶段的第2 次载人飞行任务。飞船入轨后，在完成与空间站高难度的径向交会对接后，航天员将进驻天和核心舱，开启为期6 个月的在轨驻留。已知天和号核心舱在距离地面高度为400km的轨道上做匀速圆周运动（如图），地球半径约为6400km。已知地球表面的重力加速度为9.8m/s2,则下列说法正确的是（）A.天和号核心舱绕地球运动的速度大于7.9km/sB.载人飞船需先进入空间站轨道，再加速追上空间站完成对接C.空间站运行的速度小于地球赤道上物体随地球自转的速度D.天和号核心舱每天绕地球公转大于15 圈【解答】

27、解：A、7.9km/s是地球的第一宇宙速度，是发射卫星的最小速度，也是卫星最大的环绕速度，所以天和核心舱绕地球运动的速度小于7.9km/s,故 A 错误；B、若载人飞船先进入空间站轨道，加速后会做离心运动飞到更高的轨道，无法与空间站完成对接，故 B 错误；C、根据地球同步卫星的周期与地球赤道上的物体随地球自转的周期相同，地球同步卫星轨道半径大于地球半径，结合公式丫=年，可得地球同步卫星的线速度大于地球赤道上的物体随地球自转的速度，对于天和号核心舱和地球同步卫星，根据万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得：G=m,解得线速度为：v=J 罕，由于天和号核心舱绕地球运动的半径小于地球同步卫星半径，可得

28、天和号核心舱绕地球运动的速度大于地球同步卫星的线速度，所以天和号核心舱绕地球运动的速度大于地球赤道上的物体随地球自转的速度，故 C 错误；Mm 4n2D、对天和号核心舱，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：G-T=m(R+h),(R+h)2 T2Mm在地面上：m g=G k，联立解得周期为T=2irRz一天转的圈数为：n=24瀛0圈=15.5 圈,故 D 正确。故选：D。2021年 6 月 1 7 日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱成功对接，对接过程如图所示，天和核心舱处于半径为巧的圆轨道H1；神舟十二号飞船处于半径为门的圆轨道I,运行周期为T i,当经 过 A 点时，通过变轨操作后，沿

29、椭圆轨道II运 动 到 B 处与核心舱对接，则神舟十二号飞船代入数据解得周期为：T=5 5 88s,那么gR()神州十二号载人飞A.在轨道1上的速度小于沿轨道II运动经过B点的速度B.沿轨道II运行的周期为72=71（马岸）3C.沿轨道H从A运动到B的过程中，速度不断增大D.沿轨道I运行的周期大于天和核心舱沿轨道HI运行的周期【解答】解：A、由2=（得丫=JGg,r1v3,在B点经点火加速后才能进入轨道HI,故轨道II上经过B点的速度小于V3,所以在轨道I上的速度大于于沿轨道I运动经过B点的速度，故A错误；3（n+臼尸 _B、根据开普勒第三定律言=，所以：T2=T1J（喏）3,故B正确；C、沿

30、轨道II从A运动到B的过程中，万有引力做负功，速度不断减小，故C错误；D、绕地球做匀速圆周运动时万有引力提供向心力，有-GMhm=mm4 ITr2，解得T=J琮2 r-3，因为n小于门，所以飞船沿轨道1运行的周期小于天和核心舱沿轨道III运行的周期，故D错误。故选：B。2021年6月17日，“神舟十二号”载人飞船搭载着聂海胜、刘伯明、汤洪波三名宇航员成功飞天，开启历时三个月的太空驻留。9月17日，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。返回舱从工作轨道I返回地面的运动轨迹如图，椭圆轨道H与圆轨道1、III分别相切于P、Q两点，轨道I、III的半径分别为口、返回舱从轨道III上适当位置减速后进

31、入大气层，最后在东风着陆场着陆。已知地球半径为R,地面重力加速度为g,返回舱的质量为m。关于返回舱返回地面过程，下列说法正确的是(A.返回舱在I 轨道上P 点点燃反推发动机进入H轨道前后，其加速度减小B.返回舱在n 轨道上从p 点运动到Q点经历的最短时间为3(卜 i2+g心c.返回舱从I 轨道转移到in轨道过程中，发动机做的功为普泞D.返回舱在n 轨道上经过P点时的速率可能等于在HI轨道上运动速率【解答】解：A、返回舱在I 轨道上P 点点燃反推发动机进入II轨道后，其离地球的距离越来越近，根据m a=誓，可知其加速度增大，故 A 错误;B、返回舱进入II轨道后由P 到 Q 经历的时间为运行周期

32、T 的一半，即 t=$,而 半 长 轴 为 宝=写 工 接近地球表面运行的卫星的周期满足：mg=更空,To由开普勒定律可得：】10所以飞船由P 到 Q 经历的时间：t=吗 整3)J f S,故 B 正确；c、设返回舱在I 轨道上的速度为v i,在ni轨道上的速度为V 3,返回舱在轨道、山上运动的向心力由万有引力提供，则:可/得：-1m vi2 =GMm，j1a w?2 =-GTMm选取无穷远处为引力势能的零点，返回舱在轨道I、HI上的引力势能分别为：Ei=巴，E3=GMm设返回舱从 轨道转移到IH轨道过程中，发动机做的功为W,则：E1+im v f+W=E3+1m vf联立解得:W=GMm在地

33、球的表面:mg=GMmR22所以：W=嚏手故 C 错误；D、设返回舱在U轨道上经过P 点的速度为V P,经过Q 点的速度为VQ,由于在P 点需要减速才能进入II轨道，所以：V1VP,同理在Q 点需要减速才能从II轨道进入HI轨道，所以：VQV3,由于。口，比较可知V1VV3,所以四个速度的大小关系为:VQV3VIVP,所以返回舱在H轨道上经过P 点时的速率一定小于在HI轨道上运动速率，故 D 错误.故选：B,1.2021年 6 月 17 日，神舟十二号载人飞船与天和核心舱完成对接，航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波进入天和核心舱，标志着中国人首次进入了自己的空间站。对接过程如图所示，天和核心舱处于半

34、径为巧的圆轨道川，神舟十二号飞船沿着半径为门的圆轨道I 运动到Q 点时，通过一系列变轨操作，沿椭圆轨道H运动到P 点与天和核心舱对接。已知神舟十二号飞船沿圆轨道I 运行周期为T i,则下列说法正确的是（）船沿轨道I 运行的周期大于天和核心舱沿轨道III运行的周期B.神舟十二号飞船在轨道I 的 Q 点需要加速才能进入轨道IIc.神舟十二号飞船沿轨道n 运动到对接点p 点的过程中，其速度不断增大D.神舟十二号飞船沿轨道n 从 Q 到 P 运动时间为t=7 J（笔 加【解答】解：A、根据开普勒第三定律，轨 道 I 的轨道半径小于轨道in的轨道半径，则沿轨道I运行的周期小于天和核心舱沿轨道in运行的周

35、期，故A错误；B、由低轨道进入高轨道，即由轨道I 进入轨道n 需要加速做离心运动，故B正确；c、神舟十二号载人飞船沿轨道II运动到对接点P过程中，根据开普勒第二定律，速度越来越小，故 C 错误；D、根据开普勒第三定 律&=从Q到P运动时间为t故D错误。故选：B,2.2021年10月16日我国“神舟十三号”载人飞船入轨后顺利完成与天和核心舱的交会对接，假设“核心舱”与“神舟十三号”都围绕地球做匀速圆周云动为了实现飞船与核心舱的对接，下列措施可行的是（）A.使飞船与核心舱在同一轨道上云行，然后飞船加速追上核心舱实现对接B.使飞船与核心舱在同一轨道上运行，然后核心舱减速等待飞船实现对接C.飞船先在比

36、核心舱半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比核心舱半径小的轨道上减速。减速后飞船涿渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接【解答】解：AB.使飞船与核心舱在同轨道上运行时，若使飞船加速，长船所需向心力大于万有引力做离心运动，偏离原来的轨道，不可能与核心舱的对接，相反，若减速做向心运动，也不可能实现对接，故A B错误；C.飞船先在比核心舱半径小的轨道上加速，则其做离心运动，可使飞船逐渐靠近核心舱，两者速度接近时实现对接，故C正确；D.飞船先在比核心舱半径小的轨道上减速，则其做向心运动，不可能与核心舱相接触，故D错误；故选：Co2021年2月，我 国“天问一

37、号”火星探测器抵达环绕火星的轨道，正式开启火星探测之旅，如图所示。“天问一号”进入火星停泊轨道2后，在近火点280千米，远火点5.9万千米，进行相关探测 后 再 进 入 较 低 的 椭 圆 轨 道3开 展 科 学 探 测。则“天 问 一 号”（）地火转移轨道1/用白轨道2 面俨3火星A.轨道2 环绕周期比轨道3 环绕周期小B.轨道2 近火点的加速度比轨道3 近火点的加速度大C.轨道2 近火点的速率比轨道3 近火点的速率大D.轨道2 近火点的机械能比轨道2 远火点的机械能小【解答】解：A、根据开普勒第三定律可知，轨道半径越大，环绕周期越大，故轨道2 环绕周期比轨道3 环绕周期大，故 A 错误；B

38、、轨道2 的近火点和轨道3 的近火点为同一位置，加速度a=黑，相等，故 B 错误；C、根据卫星变轨原理可知，从轨道2 进入轨道3 做近心运动，轨道2 近火点的速率比轨道3 近火点的速率大，故 C 正确：D、探测器在轨道2 上运行，只受万有引力作用，机械能守恒，故 D 错误。故选：Co3.2021年 5月 15 日，“天问一号”着陆巡视器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区.如图所示，着陆前其近火M 和远火点N 的高度分别为280千米（可视为贴近火星表面）和 5.9万千米，若“天问一号”探测器的质量为m,在远火点N 时的速度大小为V,N 点距离火星球心的距离为 r,火星的密度为p,半径为R,引

39、力常量为G,则下列说法正确的是（）“天问一号”探测器在M 点的动量大小为mvB.“天问一号”探测器在M 点的线速度大于心骐C.“天问一号”探测器在M 点的引力势能大于在N 点的引力势能V2D.“天问一号”探测器在N 点的加速度小于一【解答】解：A、探测器在远火点和近火点的速度r不相等，动量大小不等，故 A 错误;B、火星的半径为R,质量为M,质量为m的近火卫星绕火星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，嘿2=m?解得线速度：丫=用=尽心耍，根据卫星变轨原理可知，探测器通过M点做离心运动，则探测器在M点的线速度大于J誓 史,故B正确：C、探测器从M点运动到N点的过程中，万有引力做负功，则引力势能增

40、大，则探测器在M点的引力势能小于在N点的引力势能，故C错误；G M m v2D、根据万有引力提供向心力，一k=ma，则探测器在N点的加速度等于一，故D错误；R2 r故选：B o4.我国的“嫦娥奔月”月球探测工程启动至今，以“绕、落、回”为发展过程。中国国家航天局目前计划于2 0 2 0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“嫦娥四号”月球探测器成功送入太空，由地月转移轨道进入半径为n =1 0 0公里环月圆轨道I后成功变轨到近月点为1 5公里的椭圆轨道H,在 从1 5公里高度降至近月表面圆轨道H

41、l,最后成功实现登月。若取两物体相距无穷远时的引力势能为零，一个质量为m的质点距质量为M的引力中心为r时，其万有引力势能表达式为E p=-蚪（式中G为引力常数）。已知月球质量M o,月球半r径为R,发射的“嫦娥四号”探测器质量为m o,引力常量G。则关于“嫦娥四号”登月过程的说法正确的是（）00公里环月轨道-椭 圆 环 月 轨 道 Zn地月转移轨道A.“嫦娥四号”探测器在轨道I上运行的动能大于在轨道i n运行的动能B.“嫦娥四号”探测器从轨道I上变轨到轨道m上时，势能减小了 G M o m o （，-*）c.“嫦娥四号”探测器在轨道n i上运行时机械能等于在轨道I运行时的机械能D.落 月 的“

42、嫦娥四号”探测器从轨道HI回到轨道I ,所要提供的最小能量是工G M o m（=-工）2 R JM m 4 7 T2 r【解答】解：A.根据万有引力定律6丁=由 二.rz Tz得“嫦娥四号”在 I轨道和n i 轨道的动能分别是G Momo G MomoEk-E k 2-2R-由 n R所 以“嫦娥四号”在轨道I上运行的动能小于在轨道n i 上运行的动能，故A错误；一 一 MmB,根据 E p=-G j可知，“嫦娥四号”在轨道I和轨道n i 上的势能分别是E尸 P I=G Mnmn E G MnmnP2=r 1 K“嫦娥四号”从轨道i 上变轨到轨道n i 上时，势能减小了1 1 E p=G M

43、o m o (-),故 B 错误；R 口C.“嫦娥四号”探测器在轨道IH变轨到轨道I时需要点火加速做离心运动，此过程中由化学能转化为机械能，则“嫦娥四号”探测器在轨道HI上运行时的机械能小于在轨道I上运行时的机械能，故 C错误；D.根据能量守恒定律，落 月 的“嫦娥四号”探测器从轨道IH回到轨道I ,所要提供的最小能量是 E=EP I-E p 2+E k l -E k 2=G M o m f,故 D 正确。故选：D。5.北京时间2 0 2 1 年 1 0 月 1 6 日0时 2 3分，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3 名航天员送入太空。飞船的运动可近似为如图所示的情景：圆形轨道

44、I 为空间站运行轨道，椭圆轨道n为载人飞船运行轨道，两轨道相切于A点。设圆形轨道I 的半径为1,地球表面重力加速度为g，地球半径为R,地球的自转周期为T,椭圆轨道n的半长轴为a,下列说法正确的是()根据题中信息，可求出地球的质量M =如 浮G TZB.载人飞船若要从轨道n进入轨道1,需要在A点减速C.载人飞船在轨道I 上 A 点的加速度大于在轨道II上 A 点的加速度D.空间站运行的周期与载人飞船在椭圆轨道I 上运行的周期之比为您：用【解答】解：A、根据题目信息可知：G萼 =m g,解得：M=喏，故 A 错误；B、载人七船若要进入轨道【，做离心运动，需要在A 点加速，故 B 错误；C、根据G

45、=ma可知，在距离一样的情况下，载人飞船在轨道I 上 A 点的加速度等于在轨道II上 A 点的加速度，方向都指向地球，故 C 错误；D、根据开普勒第三定律可知：*=k,解得：T=J f又空间站和载人飞船运行轨道的中心天体都是地球，所以常数K 一样，因此可得周期之比为：后，故 D 正确；故选：D。6.（多选）如图是一次地球同步卫星发射过程，先将卫星发射进入绕地球的较低圆形轨道I,然后 在 a 点使卫星进入椭圆形的转移轨道JI,再在椭圆轨道的远地点b 使卫星进入同步轨道in,则下列说法正确的是（）/二 一、飞.：_ 11n/./A.在轨道I 上，卫星的运行速度大于7.9km/sB.在轨道H上，卫星

46、在a 点的速度大于在b 点的速度c.卫星在b 点须通过加速才能由轨道n 进入同步轨道inD.在轨道n 上运行的过程中，卫星、地球系统的机械能守恒【解答】解：A、7.9km/s为最大的环绕速度，故 A 错误B、a 点距离地心比b 点距离地心近，所以在轨道H上，卫星在a 点的速度大于在b 点的速度，故B 正确c、卫星从轨道n 变轨到轨道n i需点火加速，故 c 正确D、在轨道II上运行的过程中，只有引力做功，所以卫星、地球系统的机械能守恒，故D正确故选：BCD。7.（多选）2021年 7 月 6 日，我国成功将“天链一号05”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用

47、。如图所示，卫星在半径为R 的近地圆形轨道I 上运动，到达轨道A 点时点火变轨进入椭圆轨道H,到达轨道远地点B 时，再次点火进入轨道半径为5 R 的圆形轨道HI绕地球做圆周运动。则下列说法中正确的是（)A.卫星在轨道I、H上运行的周期之比为次：9B.卫星在轨道I、II上运行的周期之比为 迷：25C.卫星在轨道I 上稳定飞行经过A 处的速度大于卫星在轨道II上稳定飞行经过B 处的速度D.卫星在轨道I 上稳定飞行经过A 处的加速度小于卫星在轨道II上稳定飞行经过A 处的加速【解答】解：A B.根据开普勒第三定律得：3 =3,结合题意有：号=扁=所以卫星R7RZ-3在轨道I、l【上运行的周期之比为T

48、i：T2=V3：9,故 A 正确，B 错误；C.轨 道 I 和轨道IH都是圆轨道，由万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律得：G学=m t，解得线速度为：v=怦，因轨道HI的半径大于轨道I 的半径，所以轨道山上B 点速度小于轨道 匕A点速度，又因为从轨道ii变轨到轨道in时需要点火加速，所以轨道山上B点速度大于轨道II B点速度，所以卫星在轨道i 上稳定飞行经过A处的速度大于卫星在轨道n 上稳定飞行经过 B 处的速度，故 C 正确；D.卫星在轨道i 上和轨道n 上稳定飞行经过A处时，所受万有引力相同，根据牛顿第二定律,可得卫星在轨道i 上稳定飞行经过A处的加速度等于卫星在轨道n 上稳定飞行经过A处的加速度，故 D 错误。故选：ACo