预测06 不同轨道的卫星的物理量比较与卫星变换问题-【临门一脚】2021年高考物理三轮冲刺过关(新高考专用)

2021年高考物理【临门一脚】（新高考专用） 预测06 不同轨道的卫星的物理量比较与卫星变换问题 概率预测 ☆☆☆☆☆ 题型预测 选择题☆☆☆☆ 计算题☆ 考向预测 此部分仍然以现代航天科技或物理前沿为背景，考查考生对万有引力定律、牛顿运动定律的理解与应用，要关注我国航空航天事业的发展。有时还涉及卫星变轨、能量及多星问题，题型多为选择题。 1.一个模型 天体（包括卫星）的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型。 2.两组公式 Gr＝ma＝mω2r＝m＝m G＝mg（g为天体表面处的重力加速度） 3.卫星的运行轨道（如图所示） （1）赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内，同步卫星就是其中的一种。 （2）极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内，如极地气象卫星。 （3）其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心。 4.同步卫星的六个“一定” 1、地面赤道上物体与地球卫星的比较 （1）地面赤道上的物体随地球一起转动，具有相同的角速度，所受万有引力并非全部提供向心力。 （2）空中绕地球自转的卫星万有引力全部充当向心力，周期和半径有关。 （3）比较地面赤道上物体和空中卫星的运行参数，可借助同步卫星的“桥梁”作用。 2、卫星变轨问题 （1）卫星变轨的运动模型是向心运动和离心运动。当由于某种原因卫星速度v突然增大时，有G，卫星将做向心运动。 >m，万有引力不足以提供向心力，卫星将偏离圆轨道做离心运动；当v突然减小时，有G<m （2）在不同轨道的同一点，加速度相同、线速度不同、机械能不同。 1．（2020·北京高考真题）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的10%，半径约为地球半径的50%，下列说法正确的是（　　） A．火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B．火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D．火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 【答案】 A 【解析】 A．当发射速度大于第二宇宙速度时，探测器将脱离地球的引力在太阳系的范围内运动，火星在太阳系内，所以火星探测器的发射速度应大于第二宇宙速度，故A正确； B．第二宇宙速度是探测器脱离地球的引力到太阳系中的临界条件，当发射速度介于地球的第一和第二宇宙速度之间时，探测器将围绕地球运动，故B错误； C．万有引力提供向心力，则有 解得第一宇宙速度为 所以火星的第一宇宙速度为 所以火星的第一宇宙速度小于地球的第一宇宙速度，故C错误； D． 万有引力近似等于重力，则有 解得星表面的重力加速度 所以火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，故D错误。 故选A。 2．（2020·山东高考真题）我国将在今年择机执行“天问1号”火星探测任务。质量为m的着陆器在着陆火星前，会在火星表面附近经历一个时长为t0、速度由v0减速到零的过程。已知火星的质量约为地球的0.1倍，半径约为地球的0.5倍，地球表面的重力加速度大小为g，忽略火星大气阻力。若该减速过程可视为一个竖直向下的匀减速直线运动，此过程中着陆器受到的制动力大小约为（　　） A． B． C． D． 【答案】 B 【解析】 忽略星球的自转，万有引力等于重力 则 解得 着陆器做匀减速直线运动，根据运动学公式可知 解得 匀减速过程，根据牛顿第二定律得 解得着陆器受到的制动力大小为 ACD错误，B正确。 故选B。 一、单选题 1．（2021·四川内江市·高三二模）2020年7月23日，中国首个火星探测器“天问一号”在海南文昌卫星发射中心发射升空。该探测器经过几个月的“长途跋涉”于2021年除夕夜前后成功被火星捕获，然后进行多次变轨，开始在距火星表面高度为h的圆轨道上做匀速圆周运动，预计5月中旬，将择机开展着陆、巡视等任务。若已知火星的半径R、火星表面的重力加速度g、万有引力常量G及高度h的值，根据以上信息，不能求出的物理量是（　　） A．火星的质量 B．“天问一号”探测器的质量 C．“天问一号”探测器在此轨道上运行的线速度 D．“天问一号”探测器在此轨道上运行的周期 【答案】 B 【解析】 A．根据 解得 所以A正确，不符合题意； B．“天问一号”探测器的质量无法求得，所以B错误，符合题意； C．根据 联立解得 所以C正确，不符合题意； D．根据 解得 所以D正确，不符合题意； 故选B。 2．（2021·山东泰安市·高三二模）2021年2月24日10时22分，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将遥感三十一号03组卫星发射升空，卫星进入预定圆形轨道。如图所示为该卫星绕地球运行示意图，测得卫星在t时间内沿逆时针从P点运动到Q点，这段圆弧所对的圆心角为 。已知地球的半径为R，地球表面重力