适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第4单元曲线运动万有引力与航天热点练5多星系统人造卫星新人教版

热点练(五)多星系统人造卫星

A组基础达标考点一人造卫星圆周轨道运行规律1.(2024浙江稽阳联谊联考高三选考模拟)北京时间2024年5月11日5时16分,世界现役货运实力最大、在轨支持实力最全的货运飞船——“天舟六号”入轨后顺当完成状态设置,胜利对接于空间站“天和”核心舱后向端口。已知“天舟六号”与空间站构成的组合体运行的轨道半径为6800km,地球静止轨道卫星运行的轨道半径为42000km,关于该组合体的运动,说法正确的是()A.该组合体运行的线速度大于第一宇宙速度B.该组合体运行的线速度大于地球静止轨道卫星运行的线速度C.该组合体运行的周期大于地球静止轨道卫星运行的周期D.该组合体运行时的向心加速度小于地球静止轨道卫星运行时的向心加速度2.(2024浙江嘉兴高三一模)如图所示,“羲和号”是我国首颗可24小时全天候对太阳进行观测的试验卫星,该卫星绕地球可视为匀速圆周运动,轨道平面与赤道平面垂直。卫星每天在相同时刻,沿相同方向经过地球表面A点正上方,恰好绕地球运行n圈(n>1)。已知地球半径为R,自转周期为T,地球表面重力加速度为g,则“羲和号”卫星运行的()A.线速度大于第一宇宙速度B.角速度小于地球同步卫星C.向心加速度大于地球同步卫星D.轨道距地面高度为gR考点二赤道上的物体、同步卫星和近地卫星3.如图所示,卫星A是遥感三十五号04组卫星,卫星B是地球同步卫星,它们均可视为绕地球做匀速圆周运动,卫星P是地球赤道上还未放射的卫星,已知地球周期为24h,下列说法正确的是()A.卫星A、B、P的速度大小关系为vP>vA>vBB.要将卫星A转移到卫星B的轨道上须要对卫星A进行减速C.卫星B在12h内转过的圆心角是πD.卫星B的向心加速度大小小于卫星P随地球自转的向心加速度大小考点三人造卫星的变轨问题4.(2024浙江山河联盟高三二模)2024年1月21日,神舟十五号3名航天员在400km高的空间站向祖国人民送上新春祝愿,空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道Ⅰ,设地球表面重力加速度为g,地球半径为R,椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道,两轨道相切于A点,下列说法正确的是()A.在A点时神舟十五号经过点火加速才能从轨道Ⅰ进入轨道ⅡB.飞船在A点的加速度小于空间站在A点的加速度C.空间站在轨道Ⅰ上的速度小于gRD.轨道Ⅰ上的神舟十五号飞船想与前方的空间站对接,只须要沿运动方向加速即可5.2024年11月,“天舟五号”货运飞船仅用2小时就与“天宫”空间站快速交会对接,创建了世界纪录。飞船从预定轨道Ⅰ的A点第一次变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达椭圆轨道的远地点B时,再次变轨进入空间站的运行轨道Ⅲ,与空间站实现对接,假设轨道Ⅰ和Ⅲ都近似为圆轨道,不计飞船质量的变更,则飞船()A.在轨道Ⅰ的线速度大于第一宇宙速度B.在轨道Ⅰ上的运行周期小于空间站的运行周期C.第一次变轨需加速,其次次变轨需减速D.在圆轨道Ⅰ上A点与椭圆轨道Ⅱ上A点的加速度不同考点四天体的追及相遇问题6.(多选)三颗卫星a、b、c绕地球沿逆时针方向做匀速圆周运动的示意图如图所示,其中b、c是地球同步卫星,a在半径为r的轨道上,此时a、b恰好相距最近,已知地球质量为m0,地球自转的角速度为ω,引力常量为G,则()A.卫星a、c与地心的连线单位时间扫过的面积相等B.卫星c加速一段时间后就可能追上卫星bC.到卫星a和b下一次相距最近,还需经过时间2D.若已知近地卫星的周期为T,则可计算得出地球的平均密度ρ7.2024年5月30日,神舟十六号载人飞船胜利将3名航天员送入空间站。假定空间站在距地面450km高度处做志向的匀速圆周运动,每天绕地球大约19圈。某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近如图所示,该中轨道卫星距地面高度为2.1×107m,地球半径为6.4×106m,卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同,则从图示位置往后起先计数(不包括图示位置),下列说法正确的是()A.空间站绕地球运动的线速度大于7.9km/sB.轨道卫星A绕地运动周期大于空间站的周期C.轨道卫星A绕地运动向心加速度大于空间站的向心加速度D.在卫星A运行一周时间内,空间站与卫星A相距最近的次数为19次考点五宇宙双星及双星模型8.厦门高校天文学系顾为民教授团队利用我国郭守敬望远镜积累的海量恒星光谱发觉了一个处于安静态的中子星与红矮星组成的双星系统,质量比约为2∶1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动,则此中子星绕O点运动的()A.角速度大于红矮星的角速度B.线速度小于红矮星的线速度C.轨道半径大于红矮星的轨道半径D.向心力大小约为红矮星的2倍B组综合提升9.(2024浙江宁波高三选考模拟)人造卫星的放射过程通常要经过多次变轨方可到达预定轨道。假设图示三个轨道是某卫星绕地球飞行的轨道,其中轨道Ⅰ、Ⅲ均为圆,轨道Ⅱ为椭圆,三个轨道在同一平面内,轨道Ⅱ与轨道Ⅰ相切于A点,与轨道Ⅲ相切于B点,不计阻力和卫星在变轨过程中的质量变更,下列说法正确的是()A.卫星在轨道Ⅱ上运动经过A点时,速度确定小于7.9km/sB.卫星在轨道Ⅱ上运动时,经过A点的加速度小于经过B点的C.分别在轨道Ⅰ和Ⅲ上运动时,相等时间内卫星与地心的连线扫过的面积相等D.卫星在轨道Ⅰ上的机械能小于在轨道Ⅲ上的机械能10.(2024浙江金华十校高三一模)2024年2月27日,我国长征八号运载火箭一次放射了22颗卫星,并全部胜利送入预定轨道。圆的半径与椭圆的半长轴相等,两轨道面在同一平面内且两轨道相交于A、B两点,如图所示。下列说法正确的是()A.两卫星在图示位置的速度v1>v2B.两卫星在图示位置时,卫星1受到的地球引力较大C.卫星1在A处的加速度比卫星2在A处的加速度大D.若不刚好调整轨道,两卫星可能发生相撞参考答案热点练(五)多星系统人造卫星1.B解析第一宇宙速度是最大环绕速度,组合体绕地球运动,故该组合体运行的线速度小于第一宇宙速度,故A错误;依据万有引力供应向心力有Gm0mr2=mv2r,可得v=Gm0r,可知该组合体运行的线速度大于地球静止轨道卫星运行的线速度,故B2.C解析第一宇宙速度是以地球半径为轨道半径的卫星的运行速度,是最大的运行速度,故A错误;卫星每天在相同时刻,沿相同方向经过地球表面A点正上方,恰好绕地球运行n圈,则卫星的周期为T星=Tn,其中n>1,由ω=2πT可知ω星ω地=n,即“羲和号”角速度大于地球同步卫星,故B错误;“羲和号”卫星的周期小于同步卫星的周期,则轨道半径小于同步卫星的轨道半径,由Gm0mr2=ma,可得a星>a同,即“羲和号”向心加速度大于地球同步卫星,故C3.C解析对于卫星A、B,依据万有引力供应向心力,有Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,由题图可知rA<rB,所以vA>vB,对于卫星P、B,由v=rω,可知ω相等,故vB>vP,则卫星A、B、P的速度大小关系为vA>vB>vP,故A错误;要将卫星A转移到卫星B的轨道上,须先在近地圆轨道加速做离心运动,进入椭圆轨道,使椭圆轨道的远地点在地球同步轨道上,当卫星运行到远地点时,再加速进入地球同步轨道,故要将卫星A转移到卫星B的轨道上至少须要对卫星A进行两次加速,故B错误;地球同步卫星B在12h4.C解析从轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ,神舟十五号做近心运动,应在A点减速,故A错误;依据万有引力供应向心力有Gm0mr2=ma,解得a=Gm0r2,所以飞船在A点的加速度等于空间站在A点的加速度,故B错误;在地球表面有mg=mv2R,解得v=5.B解析依据万有引力供应向心力可得Gm0mr2=mv2r,解得v=Gm0r,地球第一宇宙速度等于卫星在地球表面轨道绕地球做匀速圆周运动的线速度,可知飞船在轨道Ⅰ的线速度小于第一宇宙速度,故A错误;依据万有引力供应向心力可得Gm0mr2=m4π2T2r,解得T=4π2r36.CD解析依据开普勒其次定律,同一轨道上的行星在相同时间内,与中心天体的连线扫过的面积相等,而卫星a、c在不同轨道,依据扇形面积的计算公式有S=12vΔt·r=12Gm0rΔt,因ra<rc,则卫星a与地心的连线单位时间扫过的面积小,故A错误;依据万有引力充当向心力有Gm0mr2=mv2r,可得v=Gm0r,可知在同一圆形轨道绕中心天体做圆周运动,其线速度大小相同,即卫星b、c线速度大小相同,在同一轨道上将稳定运行,若卫星c加速,则卫星c将向高轨道变轨,不行能追上b,故B错误;依据万有引力充当向心力有Gm0mr2=mωa2r,可得卫星a的角速度为ωa=Gm0r7.B解析第一宇宙速度为卫星绕地球的最大环绕速度,故空间站绕地球运动的线速度应小于7.9km/s,故A错误;依据开普勒第三定律可得rA3TA2=r空3T空2,由于rA>r空,故TA>T空,故B正确;依据万有引力供应向心力可得a=Gm0r8.B解析双星系统中,由于两星在相同时间内转过的角度相等,则双星系统的角速度相等,即中子星绕O点运动的角速度等于红矮星的角速度,A错误;依据Gm1m2L2=m1ω2r1、Gm1m2L2=m2ω9.D解析轨道Ⅰ为近地轨道,卫星在轨道Ⅰ运行时的速度等于第一宇宙速度7.9km/s,卫星从轨道Ⅰ变至轨道Ⅱ时须要在A点加速,所以卫星在轨道Ⅱ上运动经过A点时,速度确定大于7.9km/s,故A错误;依据万有引力定律和牛顿其次定律有a=Fm=Gm0r2,所以卫星在轨道Ⅱ上运动时,经过A点的加速度大于经过B