专题05 万有引力与宇宙航行(期中真题汇编,江苏专用)高三物理上学期
2026-09-20
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摘要:
**基本信息**
江苏多地高三期中万有引力与宇宙航行专题汇编,覆盖行星运动、万有引力定律等4大高频考点,结合天琴计划、天问一号等航天情境,注重核心素养考查。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|14题|开普勒定律(如卫星周期比)、引力常量单位、同步卫星轨道|结合航天热点(如天舟二号对接),基础题占比60%|
|非选择题|4题|恒星质量计算、火星同步卫星高度、椭圆轨道追及|综合考查模型建构(如双星模型)与科学推理(变轨速度分析)|
内容正文:
专题05 万有引力与宇宙航行
4大高频考点
1. 行星的运动
2. 万有引力定律
3. 宇宙航行
4. 卫星变轨 天体的追及相遇问题、双星与多星模型
考点1 行星的运动
1.(2025-2026高三上·江苏常州·期中)某同学与人工智能软件进行了如图所示的对话,假设该人工智能的回答符合事实,小暑节气地球公转的加速度、速度与小寒节气地球公转的加速度、速度大小关系为( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
2.(2025-2026高三上·江苏省南京市中华中学·期中)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍.P与Q的周期之比约为( )
A. 2:1
B. 4:1
C. 8:1
D. 16:1
3.(2025-2026高三上·江苏省前黄高中学·期中)我国“天舟二号”货运飞船B携带物资与在固定轨道上的空间站A成功交会对接,如图所示,二者对接前分别在各自的轨道上做圆周运动。若用s、θ分别表示A、B在时间t内与地球O点连线扫过的面积和转过的角度,则在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
考点2 万有引力定律
1.(2025~2026高三上·江苏扬州·期中)华中科技大学罗俊院士团队于2025年实现国际最高精度的引力常量值测定。引力常量的单位是( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025-2026高三上·江苏盐城·期中)火星的质量大约是地球的。如图所示,卫星和卫星分别以等大的轨道半径绕火星和地球做匀速圆周运动。卫星比卫星( )
A. 周期更长
B. 线速度更大
C. 角速度更大
D. 向心加速度更大
3.(2025-2026高三上·江苏南通·期中)如图所示是卡文迪什测量引力常量所用的扭秤装置,已知反射光线在刻度尺上移动的距离与小球m、间的引力大小成正比。现将小球的质量增加为原来的两倍,m、间的距离减小为原来的一半,则反射光线在刻度尺上移动的距离将变为原来的( )
A. 8倍
B. 4倍
C. 2倍
D. 倍
4.(2025-2026高三上·江苏连云港·期中)人类最新发现的一颗恒星HD-139139,它的间歇性变暗无法用现代科学解释。若一艘探测飞船绕其表面附近做匀速圆周运动的周期为T,同时测得其半径为R,万有引力常量为G,不考虑该恒星自转。求:
(1)该恒星的质量M;
(2)该恒星表面的重力加速度g。
5.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)如图所示,我国发射的火星探测器“天问一号”在登陆火星前,探测器在距火星表面高度为h的轨道上绕火星做匀速圆周运动,周期为T。已知火星的半径为R,引力常量为G,忽略其他天体对探测器的引力作用,求:
(1)探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小;
(2)火星的质量。
考点3 宇宙航行
1.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)设想人类利用飞船以0.2c的速度进行星际航行,若飞船向正前方的某星球发射一束激光,则该星球上的观察者测量到激光的速度应该是( )
A.
B.
C.
D.
2.(2025-2026高三上·江苏省南京市第一中学·期中)星河璀璨,征途如虹!从“嫦娥”揽月到“天宫”筑梦,从“天问”探火到“北斗”指路,中国航天人以凌云之志叩问苍穹。是地球赤道,是地球近地轨道,是地球静止轨道,地球自转不能忽略。下列关于、、的说法正确的是( )
A. 同一物体,在处受到的引力大于处,所以处的线速度更大
B. 同一物体,在轨道处所受合力比在处要大
C. 同一物体,从轨道转移到轨道处,机械能减少
D. 根据开普勒三大定律,物体在、轨道上运动时在单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等
3.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)一飞机失事地点位于南纬31°52'、东经115°52'附近的海域。为了给搜救提供信息,有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照。则( )
A. 该卫星一定是静止卫星
B. 该卫星轨道平面与南纬31°52'所确定的平面共面
C. 该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍
D. 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍
4.(2025-2026高三上·江苏苏州·期中)2025年9月9日,我国以一箭11星方式,成功将卫星送入预定轨道。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,忽略地球自转。下列说法正确的是( )
A. 卫星的发射速度大于第二宇宙速度
B. 卫星在轨运行的线速度小于地球同步卫星在轨运行的线速度
C. 卫星在轨运行的加速度大于地面重力加速度
D. 卫星的运行周期小于地球自转周期
5.(2025-2026高三上·江苏徐州·期中)我国“天问一号”探测器成功着陆火星,已知火星半径为,自转周期为,火星表面重力加速度为(忽略自转影响),引力常量为。
(1)求火星的质量;
(2)若在火星表面发射一颗火星同步卫星,求该同步卫星距离火星表面的高度。
考点4 卫星变轨 天体的追及相遇问题、双星与多星模型
1.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)如图,A、B为同一平面内绕顺时针方向运行的两颗卫星。某时刻两卫星的连线与A卫星的轨道相切,已知A、B卫星的运行周期分别为TA、TB,A、B卫星的运行半径分别为r、2r,则( )
A. 卫星A的机械能比B小
B. 卫星A的角速度是B的两倍
C. 卫星A的向心力比B大
D. 经时间两卫星距离最近
2.(2025-2026高三上·江苏省无锡市第一中学·期中)北斗导航系统是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,该系统空间段由同步轨道卫星和中圆轨道卫星组成。如图所示为同步轨道卫星发射过程示意图,卫星先进入近地圆轨道Ⅰ,在轨道Ⅰ上P点首次加速进入椭圆轨道Ⅱ,在远地点Q再次加速进入同步轨道Ⅲ。已知同步卫星的质量为,地球半径为R,同步卫星的轨道半径为,地球表面重力加速度为g,首次加速发动机推力对卫星做功为W。天体周围距离天体中心r处、质量为m的质点具有的引力势能,M为天体质量。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅲ上具有的机械能为
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度大小为
C. 卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅲ发动机推力对卫星做的总功为
D. 卫星在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度小于在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度
3.(2025-2026高三上·江苏省南京市第二十七高中学·期中)我国近地小行星防御系统能够监测、预警和应对近地天体的撞击,展现了从被动预警到主动防御的科技跨越。如图所示,近地圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ相切于点,椭圆轨道Ⅱ和同步轨道Ⅲ相切于点。现有防御卫星在轨道Ⅰ处做匀速圆周运动,经变轨后运行到同步轨道Ⅲ的点拦截小行星进行干预,已知地球自转的角速度为,防御卫星在轨道Ⅰ和Ⅲ上运行的角速度为和,卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ和轨道Ⅱ上的点、点运行的线速度分别为、、、。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 卫星在轨道Ⅱ上从点运动到点过程中,机械能增大
D. 卫星在轨道Ⅲ上从点到点的运动时间大于在轨道Ⅱ上从点运动到点运动时间
4.(2025~2026高三上·江苏扬州·期中)神舟二十一号发射前夕,中国空间站完成了一次“太空芭蕾”,空间站近地点从378.2 km抬升至,远地点从抬升至。空间站( )
A. 变轨后的运行周期较小
B. 变轨前后的运行周期相同
C. 在远地点减速可抬升近地点
D. 在近地点加速可抬升远地点
5.(2025-2026高三上·江苏镇江·期中)如图所示为两颗地球卫星的轨道示意图,卫星1圆轨道半径为R,卫星2的轨道是椭圆,且与卫星1的轨道相切于A点,B为其远地点。某时刻两颗卫星同时经过A点,当卫星2第一次运动到B时,卫星1恰好第4次返回A。已知引力常量为G,地球的质量为M,求:
(1)卫星1的速度大小;
(2)A、B间距离L。
试卷第1页,共3页
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专题05万有引力与宇宙航行
考点1行星的运动
1.【答案】A
2.【答案】C
3.【答案】A
考点2万有引力定律
1.【答案】A
2.【答案】A
3.【答案】A
4【答案】1)M=4元R
(2)
g=4n'R
GT2
T2
5.【答案】(1)v=2π(R+h
(2)M=4π(R+h
T
GT2
考点3宇宙航行
1.【答案】c
2.【答案】B
3.【答案】D
4.【答案】D
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5.【答案】(1)M=9R
(2)h=
39R2T2
-R
4n2
考点4卫星变轨天体的追及相遇问题、双星与多星模型
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】(1)v1=V▣
(2)L=8R
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专题05 万有引力与宇宙航行
4大高频考点
1. 行星的运动
2. 万有引力定律
3. 宇宙航行
4. 卫星变轨 天体的追及相遇问题、双星与多星模型
考点1 行星的运动
1.(2025-2026高三上·江苏常州·期中)某同学与人工智能软件进行了如图所示的对话,假设该人工智能的回答符合事实,小暑节气地球公转的加速度、速度与小寒节气地球公转的加速度、速度大小关系为( )
A. ,
B. ,
C. ,
D. ,
【答案】A
【详解】依题意,地球公转过程中,小暑最远,小寒最近,根据开普勒第二定律,在相等的时间内,太阳与行星之间的连线扫过的面积相等,故近日点速度快,远日点速度慢,故 ,根据加速度表达式可得近日点加速度大,故 故选A。
2.(2025-2026高三上·江苏省南京市中华中学·期中)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍.P与Q的周期之比约为( )
A. 2:1
B. 4:1
C. 8:1
D. 16:1
【答案】C
【分析】【详解】设地球半径为R,根据题述,地球卫星P的轨道半径为RP=16R,地球卫星Q的轨道半径为RQ=4R,根据开普勒定律,可得==64所以P与Q的周期之比为TP∶TQ=8∶1 ABD错误,C正确。故选C正确。
3.(2025-2026高三上·江苏省前黄高中学·期中)我国“天舟二号”货运飞船B携带物资与在固定轨道上的空间站A成功交会对接,如图所示,二者对接前分别在各自的轨道上做圆周运动。若用s、θ分别表示A、B在时间t内与地球O点连线扫过的面积和转过的角度,则在下列图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】AB.由得①又②③将得① ② 代入③ 得可知图像为过原点的一条倾斜直线,且图像的斜率为因所以B的斜率小于A的斜率,故A正确、B错误;CD.由可知图像为过原点的一条倾斜直线,故CD错误。故选A。
考点2 万有引力定律
1.(2025~2026高三上·江苏扬州·期中)华中科技大学罗俊院士团队于2025年实现国际最高精度的引力常量值测定。引力常量的单位是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】根据万有引力定律公式变形得其中力的单位为,距离的单位为,质量和的单位为,代入上式可得G的单位为故选A。
2.(2025-2026高三上·江苏盐城·期中)火星的质量大约是地球的。如图所示,卫星和卫星分别以等大的轨道半径绕火星和地球做匀速圆周运动。卫星比卫星( )
A. 周期更长
B. 线速度更大
C. 角速度更大
D. 向心加速度更大
【答案】A
【详解】根据可得,,,因,可知,,,故选A。
3.(2025-2026高三上·江苏南通·期中)如图所示是卡文迪什测量引力常量所用的扭秤装置,已知反射光线在刻度尺上移动的距离与小球m、间的引力大小成正比。现将小球的质量增加为原来的两倍,m、间的距离减小为原来的一半,则反射光线在刻度尺上移动的距离将变为原来的( )
A. 8倍
B. 4倍
C. 2倍
D. 倍
【答案】A
【详解】设两小球之间的距离为,则有现将小球的质量增加为原来的两倍,m、间的距离减小为原来的一半,则有因此反射光线在刻度尺上移动的距离将变为原来的8倍。故选A。
4.(2025-2026高三上·江苏连云港·期中)人类最新发现的一颗恒星HD-139139,它的间歇性变暗无法用现代科学解释。若一艘探测飞船绕其表面附近做匀速圆周运动的周期为T,同时测得其半径为R,万有引力常量为G,不考虑该恒星自转。求:
(1)该恒星的质量M;
(2)该恒星表面的重力加速度g。
【答案】(1) (2)
【讲解】(1) 对飞船,由万有引力提供向心力可得解得该恒星的质量为
(2) 在恒星表面有可得
5.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)如图所示,我国发射的火星探测器“天问一号”在登陆火星前,探测器在距火星表面高度为h的轨道上绕火星做匀速圆周运动,周期为T。已知火星的半径为R,引力常量为G,忽略其他天体对探测器的引力作用,求:
(1)探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小;
(2)火星的质量。
【答案】(1) (2)
【讲解】(1) 探测器绕火星做匀速圆周运动的线速度大小其中解得
(2) 探测器绕火星做匀速圆周运动所需向心力由万有引力提供,则解得将代入得
考点3 宇宙航行
1.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)设想人类利用飞船以0.2c的速度进行星际航行,若飞船向正前方的某星球发射一束激光,则该星球上的观察者测量到激光的速度应该是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】根据狭义相对论的光速不变原理,真空中的光速在所有惯性参考系中都是恒定值,与光源或观察者的运动状态无关。飞船以的速度运动时,其发出的激光在飞船参考系中的速度为。对于星球上的观察者,无论通过相对论速度叠加公式计算(结果为),还是直接依据光速不变原理,测得的光速仍为。故选C。
2.(2025-2026高三上·江苏省南京市第一中学·期中)星河璀璨,征途如虹!从“嫦娥”揽月到“天宫”筑梦,从“天问”探火到“北斗”指路,中国航天人以凌云之志叩问苍穹。是地球赤道,是地球近地轨道,是地球静止轨道,地球自转不能忽略。下列关于、、的说法正确的是( )
A. 同一物体,在处受到的引力大于处,所以处的线速度更大
B. 同一物体,在轨道处所受合力比在处要大
C. 同一物体,从轨道转移到轨道处,机械能减少
D. 根据开普勒三大定律,物体在、轨道上运动时在单位时间内与地球球心连线扫过的面积相等
【答案】B
【详解】AB.由,得,同一物体在处受到的引力等于处,但赤道上物体还受到地面的支持力,所以处的线速度更大,故A错误,B正确;C.同一物体,从轨道转移到轨道处,需要在轨道上加速,机械能增大,故C错误;D.物体在、轨道上不是同一卫星轨道,物体在、轨道上运动时在单位时间内与地球球心连线扫过的面积不相等,故D错误。故选 B。
3.(2025-2026高三上·江苏无锡·期中)一飞机失事地点位于南纬31°52'、东经115°52'附近的海域。为了给搜救提供信息,有一颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,每天上午同一时刻在该区域正上方对海面拍照。则( )
A. 该卫星一定是静止卫星
B. 该卫星轨道平面与南纬31°52'所确定的平面共面
C. 该卫星运行周期一定是地球自转周期的整数倍
D. 地球自转周期一定是该卫星运行周期的整数倍
【答案】D
【详解】A.静止卫星轨道必须在赤道平面,而该卫星位于南纬31°52'附近,轨道平面不可能为赤道平面,故A错误;B.卫星轨道平面必过地心,而纬度31°52'的平面不过地心,故B错误;CD.每天上午同一时刻绕地球做匀速圆周运动的卫星经过该区域正上方拍照,则地球自转一周,该卫星绕地球做匀速圆周运动N周,所以地球自转周期是该卫星运行周期的整数倍,故C错误,D正确。故选D。
4.(2025-2026高三上·江苏苏州·期中)2025年9月9日,我国以一箭11星方式,成功将卫星送入预定轨道。已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径小于地球同步卫星的轨道半径,忽略地球自转。下列说法正确的是( )
A. 卫星的发射速度大于第二宇宙速度
B. 卫星在轨运行的线速度小于地球同步卫星在轨运行的线速度
C. 卫星在轨运行的加速度大于地面重力加速度
D. 卫星的运行周期小于地球自转周期
【答案】D
【详解】A.第二宇宙速度是脱离地球引力的最小速度。该卫星绕地球运动,说明卫星的发射速度介于第一宇宙速度(7.9 km/s)和第二宇宙速度(11.2 km/s)之间,故A错误;B.由公式 可知,轨道半径越小,线速度越大,故B错误;C.卫星的加速度 ,地面重力加速度 ,因卫星轨道半径(地球半径),故,故C错误;D.周期,,则,故D正确。故选D。
5.(2025-2026高三上·江苏徐州·期中)我国“天问一号”探测器成功着陆火星,已知火星半径为,自转周期为,火星表面重力加速度为(忽略自转影响),引力常量为。
(1)求火星的质量;
(2)若在火星表面发射一颗火星同步卫星,求该同步卫星距离火星表面的高度。
【答案】(1) (2)
【讲解】(1) 在天体表面(忽略自转影响),有解得火星的质量
(2) 对同步卫星,根据万有引力提供向心力有联立解得可得该同步卫星距离火星表面的高度为
考点4 卫星变轨 天体的追及相遇问题、双星与多星模型
1.(2025-2026高三上·江苏省宿迁中学·期中)如图,A、B为同一平面内绕顺时针方向运行的两颗卫星。某时刻两卫星的连线与A卫星的轨道相切,已知A、B卫星的运行周期分别为TA、TB,A、B卫星的运行半径分别为r、2r,则( )
A. 卫星A的机械能比B小
B. 卫星A的角速度是B的两倍
C. 卫星A的向心力比B大
D. 经时间两卫星距离最近
【答案】D
【详解】A.机械能与质量有关,由于不清楚质量关系,所以无法判断机械能大小,故A错误;B.根据万用引力提供向心力有得即卫星A的角速度是卫星B的角速度倍,故B错误;C.根据万有引力定律有因两卫星的质量关系未知,所以无法比较卫星A的向心力与卫星B的向心力的大小,故C错误;D.根据开普勒第三定律有得设图示时刻两卫星与地球球心的连线夹角为,则得设由图示时刻经时间t两卫星相距最近,则得,故D正确。故选D。
2.(2025-2026高三上·江苏省无锡市第一中学·期中)北斗导航系统是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,该系统空间段由同步轨道卫星和中圆轨道卫星组成。如图所示为同步轨道卫星发射过程示意图,卫星先进入近地圆轨道Ⅰ,在轨道Ⅰ上P点首次加速进入椭圆轨道Ⅱ,在远地点Q再次加速进入同步轨道Ⅲ。已知同步卫星的质量为,地球半径为R,同步卫星的轨道半径为,地球表面重力加速度为g,首次加速发动机推力对卫星做功为W。天体周围距离天体中心r处、质量为m的质点具有的引力势能,M为天体质量。下列说法正确的是( )
A. 卫星在轨道Ⅲ上具有的机械能为
B. 卫星在轨道Ⅱ上经过Q点时的速度大小为
C. 卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅲ发动机推力对卫星做的总功为
D. 卫星在轨道Ⅰ上经过P点时的加速度小于在轨道Ⅱ上经过P点时的加速度
【答案】C
【详解】A.卫星在轨道Ⅰ上运行,重力加速度可认为近似等于地球表面的重力加速度,由万有引力与重力的关系有得卫星在轨道Ⅲ上,万有引力提供向心力,有联立解得卫星在轨道Ⅲ上的动能为由题意知卫星在轨道Ⅲ的引力势能卫星在轨道Ⅲ上具有的机械能,故A错误;B.同选项A分析可得卫星在轨道Ⅰ上的动能势能为在轨道Ⅰ上P点首次加速进入椭圆轨道Ⅱ,根据动能定理有卫星在轨道Ⅱ上运动过程中,只有引力做功,引力势能和动能相互转化,且在轨道Ⅱ上P点、Q点的引力势能分别与轨道Ⅰ、轨道Ⅲ上的相同,由能量守恒可知动能的减少量等于势能的增加量联立解得,故B错误;C.卫星在轨道Ⅰ上的机械能根据能量守恒定律,有,故C正确;D.卫星在轨道Ⅰ或在轨道Ⅱ上经过P点,受到的万有引力相同,根据牛顿第二定律可知加速度也相同,故D错误。故选C。
3.(2025-2026高三上·江苏省南京市第二十七高中学·期中)我国近地小行星防御系统能够监测、预警和应对近地天体的撞击,展现了从被动预警到主动防御的科技跨越。如图所示,近地圆轨道Ⅰ和椭圆轨道Ⅱ相切于点,椭圆轨道Ⅱ和同步轨道Ⅲ相切于点。现有防御卫星在轨道Ⅰ处做匀速圆周运动,经变轨后运行到同步轨道Ⅲ的点拦截小行星进行干预,已知地球自转的角速度为,防御卫星在轨道Ⅰ和Ⅲ上运行的角速度为和,卫星在轨道Ⅰ、Ⅲ和轨道Ⅱ上的点、点运行的线速度分别为、、、。下列说法正确的是( )
A.
B.
C. 卫星在轨道Ⅱ上从点运动到点过程中,机械能增大
D. 卫星在轨道Ⅲ上从点到点的运动时间大于在轨道Ⅱ上从点运动到点运动时间
【答案】D
【详解】A.卫星绕地球做匀速圆周运动,由解得可知同步轨道的角速度小于近地轨道的角速度,而地球自转的角速度和同步轨道的角速度相同,综合可知故A错误;B.卫星绕地球做匀速圆周运动,由解得可知,由于卫星在轨道I的P点需要点火加速到轨道II,则有,同理在Q点有,综合可知故B错误;C.卫星在轨道Ⅱ上从点运动到点过程中,机械能不变,故C错误;D.题图可知卫星在轨道III的轨道半径大于在轨道II的半长轴,根据开普勒第三定律易得卫星在轨道III的运行周期大于在轨道II的运行周期,故卫星在轨道Ⅲ上从点到点的运动时间大于在轨道Ⅱ上从点运动到点运动时间,故D正确。故选 D。
4.(2025~2026高三上·江苏扬州·期中)神舟二十一号发射前夕,中国空间站完成了一次“太空芭蕾”,空间站近地点从378.2 km抬升至,远地点从抬升至。空间站( )
A. 变轨后的运行周期较小
B. 变轨前后的运行周期相同
C. 在远地点减速可抬升近地点
D. 在近地点加速可抬升远地点
【答案】D
【详解】AB.根据开普勒第三定律,轨道周期的平方与半长轴的三次方成正比()。变轨后,近地点和远地点的平均值(即半长轴)增大,因此周期应增大,故AB错误;C.在远地点减速会导致卫星动能减少,地球引力作用占优,轨道整体收缩,近地点反而可能降低,与题干中近地点抬升的现象矛盾,故C错误;D.根据霍曼转移原理,在近地点加速会使卫星进入更高椭圆轨道,远地点被抬升,与题干描述一致,故D正确。故选D。
5.(2025-2026高三上·江苏镇江·期中)如图所示为两颗地球卫星的轨道示意图,卫星1圆轨道半径为R,卫星2的轨道是椭圆,且与卫星1的轨道相切于A点,B为其远地点。某时刻两颗卫星同时经过A点,当卫星2第一次运动到B时,卫星1恰好第4次返回A。已知引力常量为G,地球的质量为M,求:
(1)卫星1的速度大小;
(2)A、B间距离L。
【答案】(1) (2)
【讲解】(1) 对卫星1,由万有引力提供向心力有 解得
(2) 由题意可知 设轨道2的半长轴为a,由开普勒第三定律公式可得 解得故A、B间距离
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