2024版新教材高中物理課時(shí)分層作業(yè)十八衛(wèi)星的變軌及對(duì)接問題新人教版必修第二冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(十八)衛(wèi)星的變軌及對(duì)接問題A組基礎(chǔ)鞏固練1.[2024·黑龍江哈爾濱第五十八中學(xué)高一期末](多選)如圖所示，“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道到達(dá)月球，在距月球表面200km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次“剎車制動(dòng)”后被月球捕獲，進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，之后，衛(wèi)星在P點(diǎn)經(jīng)過幾次“剎車制動(dòng)”，最終在距月球表面200km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ、Ⅱ和圓形軌道Ⅲ上運(yùn)行的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的加速度．下列說法正確的是()A．T1＞T2＞T3B．T1＜T2＜T3C．a(chǎn)1＞a2＞a3D．a(chǎn)1＝a2＝a32.(多選)如圖所示，在放射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點(diǎn)通過變更衛(wèi)星速度，讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ.下列說法正確的是()A．該衛(wèi)星的放射速度必定大于11.2km/sB．衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運(yùn)行速度大于7.9km/sC．在橢圓軌道上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度D．衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過加速實(shí)現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ3.我國自主研制的貨運(yùn)飛船“天舟三號(hào)”放射升空后，與已經(jīng)在軌運(yùn)行的“天和號(hào)”成功對(duì)接形成“組合體”．對(duì)接后的“組合體”仍在“天和號(hào)”的軌道上運(yùn)行，“組合體”和“天和號(hào)”運(yùn)動(dòng)的軌道均可視為圓軌道．“組合體”和“天和號(hào)”相比，“組合體”運(yùn)行的()A．周期變小B．角速度變大C．線速度大小不變D．向心加速度變小4.(多選)“神舟十四號(hào)”飛船在入軌后，與“天和”核心艙進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接．與“天和”核心艙及“天舟四號(hào)”貨運(yùn)飛船形成組合體后，組合體圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知引力常量為G，組合體軌道半徑為r，組合體繞地球轉(zhuǎn)n圈的時(shí)間為t，下列物理量可求出的是()A．地球表面重力加速度B．地球質(zhì)量C．組合體所在軌道的重力加速度D．地球的密度5.中國自行研制、具有完全自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的“神舟”號(hào)飛船，目前已經(jīng)達(dá)到或優(yōu)于國際第三代載人飛船技術(shù)．其放射過程簡(jiǎn)化如下：飛船在酒泉衛(wèi)星放射中心放射，由長(zhǎng)征運(yùn)載火箭送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上，A點(diǎn)距地面的高度為h，飛船飛行5圈后進(jìn)行變軌，進(jìn)入預(yù)定圓軌道，如圖所示．已知地球表面重力加速度為g，地球半徑為R.(1)飛船在B點(diǎn)經(jīng)橢圓軌道進(jìn)入預(yù)定圓軌道時(shí)是加速還是減速？(2)求飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大?。?．[2024·北京海淀高一聯(lián)考]如圖所示，衛(wèi)星沿圓形軌道Ⅰ環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)實(shí)行了一次減速制動(dòng)措施，進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ或Ⅲ.軌道Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均與地球赤道面共面．變更軌道后()A．衛(wèi)星沿軌道Ⅲ運(yùn)動(dòng)B．衛(wèi)星經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度小于7.9km/sC．衛(wèi)星經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度變大D．衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的周期變大7．[2024·廣東佛山統(tǒng)考一模]2024年11月1日，23噸的“夢(mèng)天”試驗(yàn)艙與60t的“天和”核心艙組合體順當(dāng)對(duì)接，完成了中國空間站建設(shè)最終一個(gè)模塊的搭建．若對(duì)接前“天和”核心艙組合體在距地高度380km的正圓軌道運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行速度略小于“夢(mèng)天”試驗(yàn)艙對(duì)接前的速度，則()A．對(duì)接時(shí)“夢(mèng)天”艙和“天和”艙因沖擊力而產(chǎn)生的加速度相同B．對(duì)接前空間站內(nèi)航天員所受地球的引力為零C．對(duì)接后空間站繞地運(yùn)行速度大于第一宇宙速度D．若不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整軌道，對(duì)接后空間站的軌道將會(huì)是橢圓B組實(shí)力提升練8.(多選)“嫦娥五號(hào)”從地球放射到環(huán)繞月球過程的路途示意圖如圖所示，關(guān)于“嫦娥五號(hào)”的說法正確的是()A.在P點(diǎn)由a軌道轉(zhuǎn)變到b軌道時(shí)，速度必需變小B.在Q點(diǎn)由d軌道轉(zhuǎn)變到c軌道時(shí)，要加速才能實(shí)現(xiàn)(不計(jì)“嫦娥五號(hào)”的質(zhì)量變更)C．在b軌道上，“嫦娥五號(hào)”在P點(diǎn)的速度比在R點(diǎn)的速度大D．“嫦娥五號(hào)”在a、b軌道上正常運(yùn)行時(shí)，通過同一點(diǎn)P時(shí)，加速度相等9.(多選)2024年5月15日，我國自主研制的火星探測(cè)器“天問一號(hào)”成功著陸火星．如圖所示，著陸火星前探測(cè)器成功進(jìn)入環(huán)火星半長(zhǎng)軸為R1的橢圓軌道，然后實(shí)施近火星制動(dòng)，順當(dāng)完成“太空剎車”，被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)火星半徑為R2、周期為T的圓軌道．關(guān)于“天問一號(hào)”探測(cè)器，下列說法正確的是()A．探測(cè)器由橢圓軌道進(jìn)入圓軌道應(yīng)當(dāng)在P點(diǎn)加速B．探測(cè)器沿橢圓軌道從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)速度減小C．探測(cè)器在P點(diǎn)變軌前后，加速度將增大D．探測(cè)器沿橢圓軌道由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所需的最短時(shí)間為eq\r(\f(Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1)),Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))))·eq\f(T,2)課時(shí)分層作業(yè)(十八)衛(wèi)星的變軌及對(duì)接問題1．解析：依據(jù)開普勒第三定律可知，A正確，B錯(cuò)誤；在3個(gè)軌道上分別經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星受到月球的萬有引力相等，依據(jù)牛頓其次定律可知，C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD2．解析：11.2km/s是衛(wèi)星脫離地球引力束縛的放射速度，而同步衛(wèi)星照舊繞地球運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；7.9km/s(第一宇宙速度)是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，也是衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)最大的環(huán)繞速度，同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度確定小于第一宇宙速度，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；橢圓軌道Ⅰ上，P是近地點(diǎn)，故衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度，衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的Q點(diǎn)做近心運(yùn)動(dòng)，只有加速后才能沿軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C、D正確．答案：CD3．解析：依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2,T2)r得，向心加速度a＝eq\f(GM,r2)，線速度v＝eq\r(\f(GM,r))，角速度ω＝eq\r(\f(GM,r3))，周期T＝eq\r(\f(4π2r3,GM))，由于軌道半徑不變，則線速度大小、角速度、周期、向心加速度大小均不變，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C4．解析：組合體周期為T＝eq\f(t,n)，依據(jù)萬有引力供應(yīng)向心力得eq\f(GMm,r2)＝eq\f(m·4π2r,T2)＝ma，聯(lián)立解得M＝eq\f(4π2r3n2,Gt2)，a＝eq\f(4π2rn2,t2)，故B、C正確；由于不知道地球半徑，所以無法計(jì)算地球表面的重力加速度和地球的密度，故A、D錯(cuò)誤．答案：BC5．解析：(1)飛船要轉(zhuǎn)入更高軌道，做離心運(yùn)動(dòng)，由離心運(yùn)動(dòng)條件可知，須要加速．(2)在地球表面有mg＝eq\f(GMm,R2)①依據(jù)牛頓其次定律有Geq\f(Mm,（R＋h）2)＝maA②由①②式聯(lián)立解得，飛船經(jīng)過橢圓軌道近地點(diǎn)A時(shí)的加速度大小為aA＝eq\f(gR2,（R＋h）2).答案：(1)加速(2)eq\f(gR2,（R＋h）2)6．解析：衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)減速，萬有引力大于做圓周運(yùn)動(dòng)所須要的向心力，衛(wèi)星做近心運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星沿軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；衛(wèi)星在近地軌道運(yùn)動(dòng)的速度約為7.9km/s，在軌道Ⅰ上運(yùn)行的半徑大于近地軌道的半徑，依據(jù)eq\f(GMm,r2)＝eq\f(mv2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，可知衛(wèi)星經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的速度小于7.9km/s，B正確；依據(jù)eq\f(GMm,r2)＝ma，得a＝eq\f(GM,r2)，由于M點(diǎn)離地球的距離不變，故衛(wèi)星經(jīng)過M點(diǎn)時(shí)的加速度大小不變，C錯(cuò)誤；依據(jù)開普勒第三定律，軌道Ⅱ的半長(zhǎng)軸小于軌道Ⅰ的半徑，故從軌道Ⅰ變到軌道Ⅱ，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的周期變小，D錯(cuò)誤．故選B.答案：B7．解析：“夢(mèng)天”艙和“天和”艙之間因沖擊對(duì)“夢(mèng)天”艙和“天和”艙產(chǎn)生的力大小相等、方向相反，可知“夢(mèng)天”艙和“天和”艙的加速度方向相反，“夢(mèng)天”艙和“天和”艙的質(zhì)量不等，依據(jù)F＝ma可知“夢(mèng)天”艙和“天和”艙的加速度大小不相等，故A錯(cuò)誤；空間站內(nèi)的航天員受到地球的萬有引力，由于萬有引力全部供應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，航天員處于完全失重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；第一宇宙速度為環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的最大速度，可知對(duì)接后空間站繞地運(yùn)行速度小于第一宇宙速度，故C錯(cuò)誤；對(duì)接后空間站的速度會(huì)發(fā)生變更，若不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整軌道，對(duì)接后空間站的軌道將會(huì)是橢圓，故D正確．故選D.答案：D8．解析：“嫦娥五號(hào)”在a軌道上的P點(diǎn)進(jìn)入b軌道，需加速，使萬有引力小于須要的向心力而做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“嫦娥五號(hào)”在Q點(diǎn)由d軌道轉(zhuǎn)變到c軌道時(shí)，必需減速，使萬有引力大于須要的向心力而做近心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)開普勒其次定律知，在b軌道上，“嫦娥五號(hào)”在P點(diǎn)的速度比在R點(diǎn)的速度大，選項(xiàng)C正確；依據(jù)eq\f(Gm地m,r2)＝man知，“嫦娥五號(hào)”在a、b軌道上正常運(yùn)行，通過同一點(diǎn)P時(shí)，加速度相等，選項(xiàng)D正確．答案：CD9．解析：探測(cè)器由橢圓軌道實(shí)施近火星制動(dòng)，因此進(jìn)入圓軌道，應(yīng)當(dāng)在P點(diǎn)減速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由開普勒其次定律知，選項(xiàng)B正確；探測(cè)器在P點(diǎn)變軌前后，萬有引力不變，加速度不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)開普勒第三定律有eq\f(Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1)),Teq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))＝eq\f(Req\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2)),T2)解得T1＝eq\r(\f(Req\o\a