专题4：卫星的变轨问题（练习）-2023-2024学年高一物理同步讲练课堂（人教版2019必修第二册）

专题4：卫星的变轨问题 1．（22-23高一下·浙江宁波·期中）2022年1月22日，我国实践21号卫星（SJ-21）将一颗失效的北斗导航卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的“墓地轨道"上。拖拽时，航天器先在P点加速进入转移轨道，而后在Q点加速进入墓地轨道。如图所示，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行，在该过程中，航天器（　　） A．在同步轨道上运动的周期小于在转移轨道上运动的周期 B．在同步轨道上运动的角速度小于在墓地轨道上运动的角速度 C．在转移轨道上经过Q点的速度大于在墓地轨道上经过Q点的速度 D．在同步轨道上经过P点的加速度大于在转移轨道上经过P点的加速度 【答案】A 【详解】A．根据开普勒第三定律可知，在同步轨道上运动的周期小于在转移轨道上运动的周期，故A正确； B．根据万有引力提供向心力有 得 由于同步轨道的半径小于墓地轨道的半径，则在同步轨道上运动的角速度大于在墓地轨道上运动的角速度，故B错误； C．航天器在Q点经过加速才能进入墓地轨道，所以在转移轨道上经过Q点的速度小于在墓地轨道上经过Q点的速度，故C错误； D．根据牛顿第二定律可知 由于、、都相等，所以在同步轨道上经过P点的加速度等于在转移轨道上经过P点的加速度，故D错误。 故选A。 2．（23-24高一上·陕西西安·阶段练习）2023年4月24日是“中国航天日”，我国正在进行月球探测的四期工程，如图为某次发射月球探测航天器的部分过程，航天器从轨道I变轨到轨道II，再变轨到轨道III，在A、B两点该航天器点火变速。已知地球半径为R，轨道I为近地轨道，轨道III离地高度2R，I、III为圆形轨道，轨道II为椭圆轨道；轨道I和II相切于A点，轨道II和III相切于B点。设航天器在II和III轨道上运行的周期分别为T2和T3，下列说法正确的是（　　） A． B．航天器在轨道I上运行的速度小于在轨道III上运行的速度 C．航天器分别在I、II、III轨道上运行时，在相等时间内航天器与地心连线扫过的面积相等 D．航天器从轨道II变轨到轨道III时需要在B处减速 【答案】A 【详解】A．根据开普勒第三定律可知 解得 故A正确； B．根据万有引力提供向心力有 解得 航天器在轨道I上运行的速度大于在轨道III上运行的速度，故B错误； C．根据开普勒第二定律可知，在同一轨道上相同时间内与地心连线扫过的面积相等，故C错误； D．航天器从轨道II变轨到轨道III时需要在B处点火加速做离心运动，故D错误。 故选A。 3．（23-24高一上·浙江·期末）（多选）2022年1月22日，我国实践21号卫星（SJ-21）通过捕获网，将一颗失效的北斗2号卫星从拥挤的地球同步轨道上，沿转移轨道拖拽到了航天器稀少的更高的“墓地轨道”上，如图所示，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行，若卫星在两个轨道上的运动均视为匀速圆周运动，则（　　） A．北斗2号卫星在同步轨道上运行速度小于地球赤道上物体的运动速度 B．北斗2号卫星在“墓地轨道”运行的角速度小于它在同步轨道运行的角速度 C．实践21号卫星在转移轨道上经过A点时的加速度与在同步轨道上经过A点时的加速度相等 D．实践21号卫星从“墓地轨道”前往同步轨道时，需要加速运动 【答案】BC 【详解】A．北斗2号卫星在同步轨道上运行的轨道半径大于地球赤道上物体的运动轨道半径，两者具有相同的角速度，根据v=ωr可知，北斗2号卫星在同步轨道上运行速度大于地球赤道上物体的运动速度，故A错误； B．根据开普勒第三定律可知，由于北斗2号卫星在“墓地轨道”运行的轨道半径大于它在同步轨道运行的轨道半径，所以北斗2号卫星在“墓地轨道”运行的周期大于它在同步轨道运行的周期，则北斗2号卫星在“墓地轨道”运行的角速度小于它在同步轨道运行的角速度，故B正确； C．实践21号卫星在转移轨道上经过A点时与在同步轨道上经过A点时受到的地球的引力相同，则两者的加速度相等，故C正确； D．实践21号卫星从“墓地轨道”前往同步轨道时，需要减速做向心运动，故D错误。 故选BC。 4．（23-24高一下·江苏无锡·阶段练习）欧盟和我国合作的“伽利略”全球定位系统的空间部分由平均分布在三个轨道面上的30颗轨道卫星组成，每个轨道平面上等间距部署10颗卫星，从而实现高精度的导航定位。现假设“伽利略”系统中每颗卫星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，一个轨道平面上某时刻10颗卫星所在位置分布如图所示。其中卫星1和卫星3分别位于轨道上的A、B两位置。若卫星均顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R，不计卫星间的相互作用力。则以下判断中正确的是（　　） A．这10颗卫星的加速度大小相等，均为 B．卫星1向后喷气加速即可追上卫星2 C．