专题09万有引力与航天1-天体的绕行规律及航天器的变轨-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题09 万有引力与航天1 天体运动的绕行规律与航天器的变轨问题 （2012-2021） 目录 1题型一、航天器的变轨类问题 8题型三、三大宇宙速度 9题型四、考查双星与三星系统的规律 10题型五、关于开普勒三定律的相关考查 题型一、航天器的变轨类问题 1.（2021浙江）空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（　　） A. 绕地运行速度约为 B. 绕地运行速度约为 C. 在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒 D. 在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒 【答案】D 【解析】AB．根据题意可知，轨道半径在变化，则运行速度在变化，圆周最大运行速度为第一宇宙速度 ，故AB错误； C．在4月份轨道半径出现明显的变大，则可知，机械能不守恒，故C错误； D．在5月份轨道半径基本不变，故可视为机械能守恒，故D正确。 故选D。 2.(2019 江苏)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G．则（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】：“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以 ，过近地点圆周运动的速度为 ，由于“东方红一号”在椭圆上运动，所以 ，故B正确。 3.（2016年北京）如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P变轨后进入轨道2做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ） A.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的速度都相同 B.不论在轨道1还是在轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同 C.卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度 D.卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量 【答案】：B 【解析】从轨道1变轨道2，需要加速逃逸，故A 错误；根据公式 ；可得 ，故只要半径相同，加速度则相同，由于卫星在轨道1做椭圆运动，运动半径在变化，所以过程的加速度在边，B正确C错误；卫星在轨道2做匀速圆周运动，过程中的速度方向时刻在边，所以动量方向不同，D错误 4.（2016年天津）我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是（ ） A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接 【答案】：C 【解析】：飞船与空间实验室在同一轨道上运行时，飞船加速会进入更大的轨道运行，所以需要让飞船在较小的轨道上加速，从而进入空间实验室所在轨道与其对接；故A 错C 对；飞船如果减速运动其轨道半径会减小故BD 错误； 5.（2017全国3）2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会 对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的（ ） A．周期变大 B．速率变大 C．动能变大 D．向心加速度变大 【答案】：C 【解析】：组合体的质量要增大，但是仍沿原来的轨道运行，说明组合体与原来天宫二号单独运行时具有共同大小的角速度，周期、线速度、以及向心加速度；故本题C正确； 6.（2013全国2）目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转，其中一些卫星的轨道可近似圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是（ ） A.卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小 C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 【答案】：B 【解析】A 选项；根据 结论：同一个中心天体，外有不同绕行天体，绕行天体的线速度、角速度、向心加速度的大小随轨道半径的增大而减小，周期则随轨道半径的增大而增大，简称：“高轨低速长周期”。 B、 由于卫星高度逐渐降低，所以地球引力对卫星做正功，引力势能减小，故B正确； C、气体阻力做功不可忽略，由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减