特色小卷9 卫星变轨与参量比较-【精彩三年】2024高考物理汇编与名师优创特色63卷教师用书word（新教材）

特色小卷9　卫星变轨与参量比较 [时间：15分钟] 北京时间2021年4月29日11时23分，搭载天和核心舱的长征五号B遥二运载火箭，在海南文昌卫星发射中心发射升空，准确进入预定轨道，任务取得圆满成功。天和核心舱重22.5吨，预定轨道可看作圆形轨道，离地高度400 km，可实现3人长期驻留，6人短期驻留。已知地球半径R＝6 400 km，下列说法正确的是(　　) A．天和核心舱的运行速度约2×103 m/s B．天和核心舱在轨道上运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度g C．海南卫星发射中心纬度低，相比高纬度发射中心，发射卫星所需能量更少 D．天和核心舱在轨道上会受到阻力作用，若不进行轨道维持，核心舱高度将变大 “天狼星”是除太阳外人用肉眼能看到的最亮的恒星，“天狼星”实际上是一个双星系统，它由恒星“天狼星”A和白矮星“天狼星”B组成。“天狼星”A和“天狼星”B均绕它们连线上的O点做匀速圆周运动，运动周期为T，它们的轨道半径分别为RA、RB，如图所示。已知引力常量为G，则“天狼星”A的质量为(　　) A．　　　　B． C． D． 2021年10月16日长征二号运载火箭成功将神舟十三号载人飞船送入预定轨道，并顺利与天和核心舱对接形成组合体，如图所示。已知组合体距地高度约为400 km，地球半径约为6 400 km，地球同步卫星可为组合体与地面测控站间数据传输提供中继服务。下列说法正确的是(　　) A．组合体的加速度大小约为12 m/s2 B．组合体能一直和同步卫星保持直接通信 C．在运载火箭上升过程中航天员一直处于完全失重状态 D．同步卫星发出的电磁波信号传播到地面所用最短时间约为0.1 s 2020年7月23日12时41分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥四运载火箭成功发射我国首枚火星探测器天问一号。天问一号在地火转移轨道飞行约7个月后，到达火星附近，通过“刹车”完成火星捕获，进入环火轨道，然后进行多次变轨，进入近火圆轨道，最终择机开展着陆、巡视等任务。天问一号环绕火星变轨示意图如图所示，已知火星的直径约为地球的，质量约为地球的，下列说法正确的是(　　) A．火星表面的重力加速度大于9.8 m/s2，火星的第一宇宙速度大于7.9 km/s B．在文昌航天发射场发射天问一号的最小发射速度为7.9 km/s C．天问一号在轨道3上经过A点的速度大于在轨道1上经过A点的速度 D．天问一号在轨道2上经过A点的机械能小于在轨道1上经过B点的机械能 2021年8月24日，我国在酒泉卫星发射中心通过长征二号丙遥五十一运载火箭，以“一箭三星”方式，将三颗通信技术试验卫星分别成功送入距地面高度不一的三个预定轨道。卫星在各自轨道上做匀速圆周运动，已知地球的半径、三颗卫星距地表高度及地球表面的重力加速度，则下列说法正确的是(　　) A．因为不知道地球质量，所以无法计算三颗卫星做匀速圆周运动的周期 B．三颗卫星轨道半径的三次方与其周期比值都是相同的 C．假设天和核心舱与其中一颗卫星恰好在同一轨道，则核心舱必须要加速才能追上这颗卫星 D．轨道高度越高，卫星与地球圆心的连线在单位时间内扫过的面积越大 特色小卷9　卫星变轨与参量比较 1．C　解析：万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝m，地球表面的物体受到的重力等于万有引力，即m′g＝G，代入数据解得v≈7.76×103 m/s，故A错误；万有引力提供向心力，由牛顿第二定律得G＝ma，解得a＝，由于天和核心舱的轨道半径大于地球的半径，因此天和核心舱的向心加速度小于地球表面的重力加速度g，故B错误；在任何地点发射运行轨道半径相同的卫星，卫星需要达到的速度是相同的，发射前卫星在地球表面上的不同纬度，随地球自转的角速度ω相同，线速度v0＝ωr，纬度越低，半径r越大，卫星随地球自转的线速度v0越大，卫星具有的初动能就较大，发射卫星所需能量更少，故C正确；天和核心舱在轨道上会受到阻力作用，线速度减小，做圆周运动需要的向心力减小，天和核心舱做向心运动，轨道半径减小，核心舱高度将降低，故D错误。 2．C　解析：对“天狼星”B，根据万有引力提供向心力可得G＝MB，解得“天狼星”A的质量为MA＝，故选C。 3．D　解析：设地球质量为M，地球表面重力加速度为g，组合体的加速度大小为a，则G＝a①，G＝g②，联立①②解得a≈8.7 m/s2，故A错误；假设质量为m的卫星绕地球做半径为r、周期为T的圆周运动，则根据牛顿第二定律有G＝mr，解得T＝，由于同步卫星位于赤道上方高度约36 000 km处，所以同步卫星的周期大于组合体的周期，在二者运行过程中，显然有二者的连线从地球穿过的时候，所以组合体不能一直和同步卫星保持直接通信，故B错误；在运载火箭上升过程中航天员具有向上的加速度，将处于超重状态，故C错误