第五章 第3节 宇宙速度与人造卫星(二)卫星变轨，双星和多星系统)-【5星学霸·高考白题】2026年高考物理一轮复习

误故选B 第3节宇宙速度与人造卫星（二》 (卫星变轨、双星和多星系统) a 1。A解析：A.根据开普物第三定律有入=，由题知圆的半径与稀圆 的半长轴相等，则卫星2的周期与卫星1的周期相等，故A正确： B.根据牛顿第二定律有ma=G ,则有a=G C名可知在C点时. 加速度相同，故B错误：C.以地球球心为圆心，并过A点画出圆轨 道3，如图所示，由图可知卫星从轨道3到卫星2的椭圆轨道要在A 点点火加速，做离心运动，则卫星在轨道3的速度小于卫星2在椭 圆轨道A点的速度，由cM 号可得√ ,可知原圆轨道 上卫足的速度小于轨道3上卫足的速度，可知卫足1经过C点的速 度小于卫星2在A点的速度，故C错误：D.据前面分析，在椭圆轨 道上运行的卫星2在A点适当减速，即可在半径为R的低轨道绕地 球运行，故D错误故选A 卫星1. 卫星2 2.C解析：A根据开普勒第二定律可知，由A向B运动过程中速度 变小，故A错误：B.在B点变轨时，即由大椭圆轨道变轨到极轨，运 动方向改变90°，既要点火减速，也需要改变速度方向，所以不是只 需沿其运动方向点火喷气，故B错误：C.根据开普勒第三定律可 知，大椭圆轨道的半长轴大于极轨的半长轴，所以在大椭圆轨道的 周期大于极轨的周期，故C正确：D,若在B点有一圆轨道，则圆轨 道B点速度大于椭圆轨道B点速度，而圆轨道上的运行速度小于第 一宇宙速度，所以在大椭圆轨道经过B点的速度小于火星的第一宇 宙速度，故D错误，故选C 3.B解析：A.鹊桥二号离开火箭时速度要大于第一宇宙速度小于第 二宇宙速度，才能进人环月轨道，A错误：B.由开普勒第三定律 下k,可知鹊桥二号在捕获轨道上运行的周期大于在环月轨道上 运行的周期，B正确：C.在P点要由辅获轨道变轨到环月轨道，做近 心运动，必须降低速度，经过P点时，需要点火诚速，C错误：D.根 据万有引力提供向心力知G如，解得。=以则经过A点时加 速度比经过B点时小，D错误故选B. 4.D解析：A.探测器在霍曼转移轨道由M点到P点运动过程中，万 有引力对其做负功，其动能减小，速度越来越小，故A错误；B.根据 6学可得√ CM ,即探测器在地球轨道上的线速度为 CM ,同理，可得探测器在火星轨道上的线速度大小‘= √尺，则探测器在地球轨道上的线速度与在火星轨道上的线速度 CM ，放B错误；C.探测器运行中在霜曼转移执道上过P 之此为7 点与在火是轨道上过P点时，根据c架m,可得a兴则探测 GM 器运行中在霍曼转移轨道上P点的加速度与在火星轨道上P点的 加速度相等，故C错误：D.探测器在霍曼转移轨道上与在火星轨道 自分行生”联立可得探测 上运行时，根据开普勒第三定律有R,。 器在霍曼转移轨道上的运行周期与在火显轨道的运行周期之比为 会-景/厥故DE确故选n 5.C解析：A.万有引力提供向心力，双星系统周期相同，有F列= 4π2 m.4行，=m。,又有那。=38m,m。=34m,联立解得r=, 一学霸高考·白 ,故A错误：B.根据万有引力定律可得F到=G, 19 *户s 324,故B错误，C.万有引力提供向心力，有G 93347Gm2 m。m6 *)2 2 2 G( 解得，= Gmyr 17 34Gm (*)736W, Cm,。194Gm,双星速率之和为和=，+，“√ V(r+n)36V 34Gm,故 C正确：D.万有引力提供向心力，双星系统角速度相同，有 +万=m,2,G G mams m。m6 (r*)2 =mw2,联立解得0= Cm,+m_?4Gm,故D错误故选C √(*n)月36N, 6.B解析：根据题意，设AB=CD=a,由几何关系可知，图甲中对角线 上两颗星的距离为1=√2a, 图甲中某颗星受力情况如图所示 F 甲 由万有引力公式F.G可得F,Gm (v2a)2 则每颗星所受合力为P1=√2丽+，-2,2+1)Gm2 2a2 由合力提供向心力有F1=m 4m2 立a,解得刀 2ma√(4+2)Gm 根据题意，图乙中三角形顶点上的星受力情况如图所示 F tE. 由几何关系可知，图乙中三角形的边长：2= 2w5 h60 30,三角形 的顶点与中心的距离为：巧=了， 2 由万有引力定律可得：R,=6 hccm 每颗星所受合力大小为： F2=2F3eos30°+F4, 由合力提供向心力有：F2=m 4n2 35, 联立解得：，30√(3+5)Gm' 4 3 故 33,故选B. T22W2+4 7,BD解析：AB.由题图可知观测记录该双星系统的亮度变化的周期 约为严=615，则该双星系统的运转周期约为T=2T=1230, 故A错误，B正确： ·物理·29一 CD.设两星体之间的距离为L,由万有引力提供向心力可得： G·0.74M,·033M =0.74M4 71, G.0.74M·033M 4m2 ▣0.33M D 7, 又+r=L,联立可得L= 3/G(0.74M,+0.33M,)7 ,代入数据解得 4r2 L=1.8×10m,故C错误，D正确.故迹BD. 专题探究8卫星轨道问题 R+2R+5R13 1A解析：A.根据开普物第三定徘有2R) 2 ,解得 月 T21 ,故A正确：B.“嫦娥六号”在轨道Ⅱ上运行时，有 T12w2 GMm (2R)2m m42R,解得月球的质量为M=32云R -,故B错误：C.月 GT 球第一宇宙速度是探测器近月飞行的速度，即绕月的最大速度，所 以月球第一宇宙速度大于轨道Ⅱ上的运行速度，故C错误：D.嫦娥 六号由轨道I进人轨道Ⅱ需要在M点点火使其减速才能完成，故 D错误故选A 2.A解析：A.两卫星周期相同，根据开普勒第三定律可知，卫星a的 轨道半径为一宁限据6m,可知绝球的质量M兴， 4m2 2G70 选项A正确：B,若经过O点以地心为圆心做圆周运动，根据 GM 子m,,=√，，可知卫星在该圆上运动的线速度大于卫星 a的线速度；而从该圆周进入椭圆轨道需在O点加速，可知卫星a 的线速度小于卫星b在0点的线速度，选项B错误；C.根据 6学m,。可知卫星a,b在P点的加速度大小相等，但是卫 GM 星α切向加速度为零，而卫星b的切向加速度不为零，则两卫星的 向心加速度不相等，远项C错误：D.根据开普勒第二定律可知，卫 星b从图示位置运动到P的平均速率小于从P运动到0的平均速 率，可知卫星6从图示位置运动到P的时间大于从P运动到O的时 间，选项D错误故选A 3.C解析：A.所有地球卫星的运行速度都小于7.9km/s,选项A错 误：B.同步卫星在运行轨道上完全失重，但仍受地球引力，其重力加 流度不为学活项B错误，C根器G学m,可得。学遥修三 2 十九号卫星与同步卫星绕地球运行的向心加速度之比为整。 a展多 R+h了选项C正确：D.根据开普粉第三定律整. (R+ho)2 T层T后 (R,逼感三十九号卫星绕地球运行的周翔为T售： (R+h) (R+h)于 √(R+hn户，选项D错混故选C 4.B解析：A退役卫星从B点经C点运动到A点的过程中，速率一 直增大，A错误；B.退役卫星在C点时，有，G一=ma,放a (b-a)2 +e2 4 (6-)+4,B正确：C.退役卫星若要进入大气层，必须诚速，放微 4GM 型电力推进器必须反向推，C错误：D,在A点变轨刚要进人大气层 的退役卫星的速度等于过A点做圆周运动的速度，又因为半径越 大，圆周运动的线速度越小，故过A点变轨刚要进入大气层的速度 一定比虚线圆轨道的速度大，D错误故选B 5.D解析：A.根据第二宇宙速度的意义，飞船发射速度如果大于 1山.2km/s,飞船会脱离地球的束缚而绕太阳运转，故发射速度应小 于1.2kmA,A错误：B.根据牛顿第二定律可得cM=ma,解得 2 子，由于飞船在“过渡轨道”和“停泊轨道”上经过P点时，到地 一学霸高考·白司 心的距离相等，故它们的加速度大小相等，B错误：C.飞船在“停泊 轨道”上运行时，根据牛顿第二定律可得，Cm m '(R+h户(R+h)又因为 在地球表面，物体的重力与万有引力大小相等，即=mg,联立解 每：√然从“停泊轨道运动到过被轨道”，飞船希要在P点 gR2 加速做离心运动方可完成，故速度需大于√，C错误：D,飞船 2π(R+h1) 在“停泊轨道”上运行的周期T= (R+h:) -=2m gR2 ，根据 L 开普物第三定律 (R+4)月 2 T2一，解得。 √2R,飞船从P πD r 点运动到Q点的时间为1=7T√，D正确故选D 6.A解析：A.当探测器加速后刚离开A处，根据万有引力提供向心 同阳6学 a,解得a=G 三，探测器在A处距太阳距离较小，则 加速度较大，探测器在A处做圆周运动的线速度一√一 M 探测器 在A处距太阳距离较小，探测器在A处做圆周运劲的线速度：比火 星在轨的线速度大，因此当探测器加速后刚离开A处的速度和加速 度均比火星在轨时的要大，A正确：B.火星距离地球最远时有 4亿公里，从地球发出一个指令，约22mm才能到达火星，最近时大 约0,55亿公里，因为指令传播速度相同，则时间为：.2x0.5 min= 3.025min,B错误：C.根据开普勒第三定律，火星与探测器的公转 半长轴不同，则公转周期不相同，因此探测器与火星不能在C点相 道，C错误：D.地球的公转周期为1年，火星的公转周期约是地球 公转调期的19能，两者的角流度之差为如行高则地 球得-次追上火屋的用时为：一品一-21年，D错误放选入 7.C解析：A.在知道C的轨道半径和周期的情况下，根据万有引力 定律和牛领第二定律列方程只能求解B的质量，无法求解C的质 量，故A错误： B.如图所示： A、B,C三量由图示位置到再次共线时，A、B连线转过圆心角6，与 B、C连线转过的圆心角62互补，则根据匀速圆周运动规律可得 TTa 么+，解得万放B错误C若A也有一顺运动圆 期为T2的卫星，设卫星的质量为m,轨道半径为T,则根据牛顿第二 定律有 ”穷解得= C人贮，同理可得C的轨道半径 3GMgT月 42 为Rc=行对A,B组成的双星系统有M,R=M Rg,因为RA<Rg,所以MA>Mg,则，>Rc,故C正确：D.在A、B组 成的双星系统中，对A根据牛顿第三定律有代代》M,行R:, ·物理·30一学霸高春白题物理 第3节 宇宙速度 (卫星变轨、双星 ☑应用提优考点全面，能力提升|限时：40mim 1.(2025·辽宁三校二模)某公司的星链计划 不断向地球卫星轨道发射升空大量小型卫星 组成庞大的卫星群体系，严重影响了地球其 他轨道卫星的使用安全，中国空间站就不得 不做两次紧急避险动作，避免被星链卫星撞 击的危险.如图所示，假设在地球附近存在圆 轨道卫星1和椭圆轨道卫星2，A、B两点为椭 圆轨道长轴两端，C点为两轨道交点.A距离 地心为R,B距离地心为3R,C距离地心 为2R,卫星都绕地球逆时针运行.下列说 法正确的是 () 卫星 B 卫星2 A.卫星2和卫星1的周期相同 B.卫星2和卫星1在C点加速度不相同 C.卫星1在C点的速度大于卫星2在A点 的速度 D.若卫星2在A点适当点火加速，即可在半 径为R的低轨道绕地球圆周运动 2.(2025·吉林长春三模)“天问一号”探测器 到达火星附近，经“刹车”被火星捕获，进入 大椭圆轨道，近火点为A点.探测器到达大椭 圆轨道远火点B时进行变轨，通过调整轨道 平面、降低近火点高度，使轨道变为经过火星 南北两极的极轨.关于探测器的运动，下列说 法正确的是 极枕 地火轨道 浦获后的大椭阀轨遁 074 与人造卫星（二） 和多星系统) A.由A向B运动过程中速度变大 B.在B点变轨时，只需沿其运动方向点火 喷气 C.在大椭圆轨道的周期大于极轨的周期 D.在大椭圆轨道经过B点的速度大于火星 的第一宇宙速度 (2024·广东深圳二模)2024年3月20日， 长征八号遥三运载火箭成功发射，将鹊桥二 号直接送入预定地月转移轨道.如图所示，鹊 桥二号在进入近月点P、远月点A的月球捕 获椭圆轨道后，开始绕月球飞行.经过多次轨 道控制，鹊桥二号最终进入近月点P和远月 点B、周期为24小时的环月椭圆轨道.关于鹊 桥二号的说法正确的是 () A.离开火箭时速度大于地球的第三宇宙 速度 B.在捕获轨道运行的周期大于24小时 C.在捕获轨道上经过P点时，需要点火加 速，才可能进入环月轨道 D.经过A点的加速度比经过B点时大 湖获轨道 ·坏月轨道 耀曼转移轨道 地球轨道 地月转移轨道鹊桥二号 又火星轨道 (第3题) (第4题) 4.(2025·四川广安二模)中国计划于2025年 5月发射“天问二号”火星探测器，其变轨过 程如图所示，探测器在近日点M短暂加速后 进人霍曼转移轨道，接着沿着这个轨道抵达 远日点P,又在P点短暂加速进人火星轨道 已知引力常量为G,地球轨道和火星轨道半 径分别为r和R若只考虑太阳对探测器的作 用力.下列说法正确的是 ( A.探测器在霍曼转移轨道由M点到P点运 动过程中的速度越来越大 B.探测器在地球轨道上的线速度与在火星 统道上的线速度之比为，月 C.探测器运行中在霍曼转移轨道上P点的 加速度与在火星轨道上P点的加速度之 比为 D.探测器在霍曼转移轨道上的运行周期与 在火星轨道的运行周期之比为+R+日 2R2R 5.（2025·安徽池州二模)近日，有科研团队发 现，人们于1995年发现的第一颗褐矮星 Gliese229B并不是一颗单星，而是一对相互 环绕的双星，现在被命名为Gliese229Ba Gliese229Bh,质量分别为木星的38倍和34 倍.已知万有引力常量为G,木星质量为m, Gliese229Ba轨道半径为r,则下列说法中正 确的是 A.Gliese229Bb轨道半径为， 191 B.Gliese229Ba所受万有引力大小为1292Gm 2 C.Gliese229Ba、Gliese229Bh速率之和为 34Gm D.Gliese?229Ba、Gliese229Bh角速度大小为 17 Gm 36r r 6.(2025·重庆大联考)据报道，中国科学院上 海天文台捕捉到一个“四星系统”.两种可能 的四星系统构成如图所示，第一种如图甲所 示，四颗星稳定地分布在正方形上，均绕正方 第五章万有引力与航天学霸高吉 形中心做匀速圆周运动，第二种如图乙所示， 三颗星位于等边三角形的三个顶点上，第四 颗星相对其他三星位于三角形中心，位于顶 点的三颗星绕三角形中心运动.若两系统中 所有星的质量都相等，AB=CD,则第一、二种 四星系统周期的比值为 A8…-“ D 为 U 2 3+3 33+3 A. B. 3N2+4 2√2+4 32+4 23+3 C.23+3 D. 32+2 7.(2024·福建厦门三模)（多选）科学家最近 发现了一个双星系统，由质量约为0.74M,(M 为太阳质量)的致密白矮星与质量约为0.33M, 的热亚矮星两颗恒星组成.它们的轨道平面几 乎与地球的观测平面重合，用望远镜观测，发 现双星系统的亮度周期性地变暗和变亮，这是 因为两个天体周期性地互相遮挡造成的.某次 观测记录该双星系统的亮度随时间：的变化 情况如图所示，亮度可用“星等”进行描述，图 中实线为实验数据经最佳拟合得到的正弦曲 线.已知太阳质量M,=2×10”kg,万有引力常 量G=6.67×10"N·m2/kg2,则 等 172 174 17. 17.8 18.0t 2750028M0%0)28500290029500)30000E/ A.该双星系统的运转周期约为615s B.该双星系统的运转周期约为1230s C.两星体之间的距离约为1.8×10°m D.两星体之间的距离约为1.8×10m 075