专题强化训练二 各种卫星的运动规律与变轨问题-高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列（新教材人教版必修第二册）

第七章万有引力与宇宙航行专题强化训练二:各种卫星的运动规律与变轨问题一、单选题1．如图所示，a为放在地球赤道上相对地面静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（）A．a、b、c做匀速圆周运动的角速度大小关系为B．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为D．卫星b的线速度大小大于卫星c的线速度大小2．北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的三维卫星定位与通信系统(CNSS)，该系统包括5颗同步卫星和30颗一般轨道卫星关于这些卫星，以下说法正确的是()A．5颗同步卫星的轨道距地高度不同B．5颗同步卫星的运行轨道不一定在同一平面内C．导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度D．导航系统所有卫星中，运行轨道半径越大，运行周期越小3．如图所示，甲是地球赤道上的一个物体、乙是“神舟”六号宇宙飞船（周期约90分钟）、丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图，它们都绕地心作匀速圆周运动，下列有关说法中正确的是（）A．已知乙运动的周期及轨道半径，可计算出地球质量B．它们运动的线速度大小关系是C．已知甲运动的周期，可计算出地球的密度D．它们运动的向心加速度大小关系是4．如图，地球卫星发射过程中，1轨道是近地圆形轨道，2和3是变轨后的椭圆轨道。A点是2轨道的近地点，B点是2轨道的远地点，卫星在轨道1的运行速率为7.7km/s，下列说法正确的是（）A．卫星在2轨道经过A点时的速率一定等于7.7km/sB．卫星在2轨道经过B点时的速率一定大于7.7km/sC．卫星在3轨道经过A点时的速率等于在2轨道经A点时的速率D．卫星分别在3条轨道上运行经过A点时的加速度相同5．发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图所示，卫星分别在1、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）A．卫星在轨道3上运行的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的机械能小于在轨道1上的机械能C．卫星在轨道2上经过Q点时的加速度大于它在轨道1上经过Q点时的加速度D．卫星在轨道2上由Q点运动至P点的过程中，机械能守恒6．2011年11月3日凌晨，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器从对接机构接触开始，经过捕获、缓冲、拉近、锁紧4个步骤，实现刚性连接，形成组合体，标志着中国载人航天首次无人空间自动交会对接试验获得成功。对接前，二者均做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）

A．“天宫一号”的运行速度大于第一宇宙速度B．“神舟八号”环绕周期大于“天宫一号”环绕周期C．已知“天宫一号”运行周期T、离地高度h，地球半径R、地球质量M，可求“天宫一号”的质量D．增加“神舟八号”的速度，才能实现与“天宫一号”对接7．a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d在同一个圆轨道上，b、c轨道在同一平面上。某时刻四颗卫星的位置及运行方向如图所示，下列说法中正确的是（）

A．a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度B．b、c的角速度大小相等，且小于a的角速度C．a、c的线速度大小相等，且小于d的线速度D．a、c可能在P点相撞8．如图所示，我国火星探测器“天问一号”在地火转移轨道1上飞行七个月后，于今年2月进入近火点为400千米、远火点为5.9万千米的火星停泊轨道2，进行相关探测后将进入较低的轨道3开展科学探测．则探测器（）

A．在轨道2上近火点减速可进入轨道3B．在轨道2上近火点的速率比远火点小C．在轨道2上近火点的机械能比远火点大D．从地球发射时的速度介于地球的第一宇宙速度和第二宇宙速度之间9．某行星和地球绕太阳公转的轨道在同一平面内，均视为匀速圆周运动，且运行方向相同。每过N年，该行星会从日地连线的延长线上（如图甲所示）运行到地日连线的延长线上（如图乙所示）。该行星的公转周期为（）A．年 B．年 C．年 D．年10．2020年12月17日凌晨，离开地球23天的嫦娥五号顺利返回地球，在我国内蒙古着陆场安全着陆，至此中国探月工程“绕、落、回”三步走圆满收官。嫦娥五号的发射过程如图所示，嫦娥五号进入地球轨道后经过轨道修正，然后进入地月转移轨道飞向月球，被月球捕获后绕月运动，再经多次轨道修正，降落到月球上。图中轨道①为绕月椭圆轨道，②为月球表面圆形轨道，轨道①的半长轴为轨道②半径的4倍，则下列判断正确的是（）A．嫦娥五号的发射速度大于第二宇宙速度B．嫦娥五号在轨道①上的机械能大于在轨道②上的机械能C．嫦娥五号与月心的连线单位时间内扫过的面积在轨道①上与轨道②上相等D．嫦娥五号在轨道①上与在轨道②上运行的周期之比为2∶111．2021年2月5日，我国航天局发布了由“天问一号”拍摄的首张火星图像（图甲），2月10日19时52分，“天问一号”探测器实施近火捕获，顺利进入近火点P。图乙为“天问一号”探测器经过多次变轨后登陆火星前的部分轨迹图，轨道Ⅰ、轨道Ⅱ、轨道Ⅲ相切于P点，轨道Ⅲ为环绕火星的圆形轨道，P、S、Q三点与火星中心在同一直线上，下列说法正确的是（）A．探测器在P点由轨道I进入轨道Ⅱ需要点火加速B．探测器在轨道Ⅲ上Q点的速度大于在轨道Ⅱ上S点的速度C．探测器在轨道Ⅱ上运行时，在相等时间内与火星连线扫过的面积与在轨道Ⅲ上相等D．探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间小于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间12．有一绕地球做匀速圆周运动的人造卫星，其运动方向与地球自转方向相同，距离地面的高度为（为地球半径），地球自转的角速度为，地球表面处的重力加速度为g。若某时刻卫星正经过赤道上某幢楼房的上空，那么卫星再次经过这幢楼房的上空时，需经历的时间为（）A． B． C． D．13．“嫦娥二号”是我国月球探测第二期工程的先导星，目前已经完成各项技术攻关，“嫦娥二号”原本是“嫦娥一号”的备份卫星，因此两颗星在外形和重量上并没有太大差别，不过它的绕月飞行轨道将由“嫦娥一号”时的200公里高度降低到100公里，这样就能把月球看得更消楚，她们绕月球运动的示意图如图所示（轨道视为圆周），则下列有关探月卫星的说法正确的是（）

A．“嫦娥二号”卫星绕月球运行的速度小于“嫦娥一号”卫星绕月球的速度B．“嫦娥二号”卫星在图示轨道上运行时的加速度大于地球表面的重力加速度C．“嫦娥二号”卫星所在位置的重力加速度比“嫦娥一号”所在位置的重力加速度大D．“嫦娥一号”卫星在绕月轨道上经过加速变轨可达到“嫦娥二号”的绕月轨道14．2018年7月29日09时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第33、34颗北斗导航卫星。火箭将两颗卫星送入同一个轨道上的不同位置，如图所示。如果这两颗卫星与地心连线的夹角为（弧度），在轨运行的加速度大小均为a，均沿逆时针方向做圆周运动。已知地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则第34颗北斗卫星从图示位置运动到第33颗北斗卫星图示位置所用的时间为（）A． B． C． D．二、多选题15．2013年5月2日凌晨0时06分，我国“中星11号”通信卫星发射成功。“中星11号”是一颗地球同步卫星，它主要用于为亚太地区等区域用户提供商业通信服务。图为发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（）

A．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C．卫星在轨道1上经过Q点时的速度等于它在轨道2上经过Q点时的速度D．卫星在轨道2上经过P点时的速度小于它在轨道3上经过P点时的速度16．我国自行研制的北斗导航系统，已全面服务交通运输，公共安全，救灾减灾，农林牧渔，城市治理等行业，是国之重器，利国利民。已知北斗导航卫星中有一颗同步卫星，关于该同步卫星下列说法中正确的是（）A．该同步卫星的向心加速度小于近地卫星B．地球赤道上物体随地球自转的周期小于该同步卫星的运转周期C．为了方向导航，该同步卫星可发射到北京正上空D．该同步卫星在运行过程中不可能撞上其他同步卫星17．2020年7月23日，我国在海南文昌航天发射中心，成功将我国首个深空探测器天问一号火星探测器送上太空。探测器接近火星后，探测器需经历如图所示的变轨过程，轨道Ⅰ为圆轨道，已知引力常量为G，则下列说法正确的是（）A．探测器在轨道Ⅰ上P点的动能大于在轨道Ⅱ上的动能B．探测器在轨道上运动时，运行的周期C．探测器若从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度反向喷气D．若轨道I贴近火星表面，并已知探测器在轨道I上运动的角速度，可以推知火星的密度18．三颗人造卫星A、B、C在地球的大气层外沿如图所示的方向做匀速圆周运动，，则关于三颗卫星的判断错误的是（）A．线速度大小：B．周期：C．向心力大小：D．轨道半径和周期的关系：19．如图所示，“天宫一号”在轨道1上运行4周后，在Q点开启发动机短时间加速，关闭发动机后，“天宫一号”沿椭圆轨道2运行到达P点，开启发动机再次加速，进入轨道3绕地球做圆周运动，“天宫一号”在图示轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是（）A．“天宫一号”在轨道3上的速度小于在轨道2上经过Q点的速度B．“天宫一号”在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C．“天宫一号”在轨道1上经过Q点的加速度等于它在轨道2上经过Q点的加速度D．“天宫一号”在轨道2上经过P点的加速度大于它在轨道3上经过P点的加速度20．如图所示为某飞船从轨道I经变轨绕火星飞行的轨迹图，其中轨道Ⅱ为圆轨道，轨道Ⅲ为椭圆轨道，三个轨道相切于P点，P、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点，S是轨道Ⅱ上的点，P，Q，S三点与火星中心在同一直线上，且PQ=2QS，下列说法正确的是（）

A．飞船在P点由轨道I进入轨道Ⅱ需要加速B．飞船在轨道Ⅱ上S点与在轨道Ⅲ上P点的加速度大小相等C．飞船在轨道Ⅱ上S点的速度大小大于在轨道Ⅲ上P点的速度大小D．飞船在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间是飞船在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间的1.5倍21．“嫦娥五号”探测器由轨道器、返回器、着陆器等多个部分组成，自动完成月面样品采集，并从月球起飞返回地球。若已知月球半径为R，探测器在距月球表面高为R的圆轨道上飞行，周期为T，引力常量为G，下列说法正确的是()A．月球质量为B．月球表面的重力加速度为C．月球的密度为D．月球表面的环绕速度为22．如图为嫦娥三号登月轨迹示意图。图中M点为环地球运行的近地点，N点为环月球运行的近月点。a为环月球运行的圆轨道，b为环月球运行的椭圆轨道，下列说法中正确的是（）

A．嫦娥三号在环地球轨道上的运行速度大于11.2km/sB．嫦娥三号在M点进入地月转移轨道时应点火加速C．设嫦娥三号在圆轨道a上经过N点时的加速度为a1，在椭圆轨道b上经过N点时的加速度为a2，则a1=a2D．嫦娥三号在圆轨道a上的机械能小于在椭圆轨道b上的机械能23．如图所示，a为地球赤道上的物体，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c为地球同步卫星。关于a、b、c做匀速圆周运动的说法正确的是（）

A．向心力关系为Fa>Fb>FcB．向心加速度的大小关系为aa<ac<abC．线速度的大小关系为va<vc<vbD．周期关系为Ta=Tc<Tb24．1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，卫星在近地点、远地点的速度大小分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r1。远地点到地心的距离为r2，卫星的运行周期为T，地球质量为M，引力常量为G。则（）

A． B．C． D．三、解答题25．据中国气象局表示，针对我国出现的持续性雾霾天气，风云三号卫星已经成为及时监测雾霾覆盖省份、覆盖面积和强度等情况的重要手段。风云三号卫星属于极地轨道气象卫星，已知风云三号在距地球表面高度为h的轨道上做匀速圆周运动，已知地球的半径为R，风云三号卫星的质量为m，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G。求：（1）地球的质量M；（2）风云三号卫星做匀速圆周运动的周期T。26．中国自行研制，具有完全自主知识产权的“神舟号”飞船，目前已经达到或优于国际第三代载人飞船技术，其发射过程简化如下：飞船在酒泉卫星发射中心发射，由长征运载火箭送入近地点为A、远地点为B的椭圆轨道上，A点距地面的高度为h1，飞船飞行五周后进行变轨，进入预定圆轨道，如图所示，设飞船在预定圆轨道上飞行n圈所用时间为t，若已知地球表面重力加速度为g，地球半径为R，求：(1)地球的平均密度是多少；(2)飞船经过椭圆轨道近地点A时的加速度大小；(3)椭圆轨道远地点B距地面的高度h2．27．如图所示，在半径为R，质量分布均匀的某星球表面，有一倾角为的斜坡以初速度向斜坡水平抛出一个小球测得经过时间t，小球垂直落在斜坡上的C点求：（1）该星球表面附近的重力加速度；（2）该星球的质量M；（3）该星球的第一宇宙速度v．28．发射地球同步卫星时，可认为先将卫星发射至距地面高度为h1的圆形近地轨道上，在卫星经过A点时点火（喷气发动机工作）实施变轨进入椭圆轨道，椭圆轨道的近地点为A，远地点为B．在卫星沿椭圆轨道运动经过B点再次点火实施变轨，将卫星送入同步轨道（远地点B在同步轨道上），如图所示．两次点火过程都是使卫星沿切向方向加速，并且点火时间很短．已知同步卫星的运动周期为T，地球的半径为R，地球表面重力加速度为g求：（1）卫星在近地圆形轨道运行接近A点时的加速度大小；（2）卫星在椭圆形轨道上正常运行时A点的加速度大小；（3）卫星同步轨道距地面的高度．（4）地球的密度．参考答案1．D【详解】A．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa=ωc；根据万有引力定律有解得因为rb<rc，所以ωb>ωc=ωa选项A错误；B．地球赤道上的物体与同步卫星具有相同的角速度，所以ωa=ωc，根据a=rω2知，c的向心加速度大于a的向心加速度，根据a=得b的向心加速度大于c的向心加速度，即ab>ac>aa选项B错误；C．卫星c为地球同步卫星，所以Ta=Tc根据T=2π得c的周期大于b的周期，即Ta=Tc>Tb选项C错误；D．在b、c中，根据万有引力定律有解得因为rb<rc，所以b的线速度比c的线速度大，选项D正确。故选D。2．C【详解】A．5颗同步卫星的周期T相同，由可知，其轨道距地高度h相同，A错误；B．5颗同步卫星的运行轨道一定在赤道上空离地面高h处，且在同一平面内，B错误；C．由于第一宇宙速度是卫星在圆轨道上绕地球运行的最大速度，故导航系统所有卫星的运行速度一定小于第一宇宙速度，C正确；D．由引力作为向心力可得故导航系统所有卫星中，运行轨道半径r越大，运行周期T越大，D错误。故选C。3．A【详解】A．对乙，根据解得地球质量为故A正确；BD．根据万有引力提供向心力得，，据题知，同步卫星丙的周期为24h，大于乙的周期，则丙的轨道半径大于乙的轨道半径，根据线速度、加速度与轨道半径的关系，知，又因为甲与丙的角速度相等，根据知根据知所以有，故BD错误；C．因为甲不是卫星，它的周期与贴近星球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据甲的周期无法求出地球的密度，故C错误。故选A。4．D【详解】A．卫星在经过A点时，要做离心运动才能沿2轨道运动，卫星在1轨道上的速度为7.7km/s，故在2轨道上经过A点的速度一定大于7.7km/s，故A错误；B．假设有一圆轨道经过B点，根据得可知此轨道上的速度小于7.7km/s，卫星在B点速度减小，才会做近心运动进入2轨道运动。故卫星在2轨道经过B点时的速率一定小于7.7km/s，故B错误；C．卫星从2轨道加速做离心运动才能进入3轨道，则卫星在3轨道经过A点时的速率大于在2轨道经A点时的速率，故C错误；D．由公式可知则卫星分别在3条轨道上运行经过A点时的加速度相同，故D正确。故选D。5．D【详解】A．根据得卫星在轨道3上的轨道半径大于轨道1上的轨道半径，则卫星在轨道3上运行的速率小于在轨道1上的速率，A错误；B．卫星从轨道1进入轨道2，需点火加速，在轨道2进入轨道3需在P点点火加速，机械能增加，则卫星在轨道3上的机械能大于在轨道1上的机械能，B错误；C．卫星在轨道2上经过Q点和在轨道1上经过Q点时万有引力相等，根据牛顿第二定律知，加速度相等，C错误；D．卫星在轨道2上由Q点运动至P点的过程中，万有引力做负功，因为只有万有引力做功，则机械能守恒，D正确。故选D。6．D【详解】A．第一宇宙速度对应的轨道半径等于地球半径，根据公式解得所以轨道半径小的速度大，故“天宫一号”的运行速度小于第一宇宙速度，A错误；B．根据公式解得所以轨道半径大的，周期长。“神舟八号”环绕周期小于“天宫一号”环绕周期，B错误；C．已知“天宫一号”运行周期T、离地高度h，地球半径R、地球质量M，无法求“天宫一号”的质量，C错误；D．想要从较低轨道到较高轨道，需要点火加速。故增加“神舟八号”的速度，才能实现与“天宫一号”对接，D正确。故选D。7．A【详解】A．如图所示可知，a、c的轨道半径相等，小于b的轨道半径，根据解得可知，轨道半径越大的加速度越小，所以a、c的加速度大小相等，且大于b的加速度，则A正确；B．根据解得可知，轨道半径越大的角速度越小，则a、c的角速度大小相等，且大于b的角速度，所以B错误；C．根据解得可知，轨道半径越大线速度越小，则a、c的线速度大小相等，且大于d的线速度，所以C错误；D．根据解得a、c的轨道半径相等，两卫星的周期相同，根据图示位置，a、c不可能在P点相撞，所以D错误；故选A。8．A【详解】A．在轨道2上近火点减速，做近心运动，可进入轨道3，选项A正确；B．根据开普勒第二定律可知，在轨道2上近火点的速率比远火点大，选项B错误；C．在轨道2上运行时机械能守恒，则近火点的机械能等于远火点的机械能，选项C错误；D．从地球发射时，要脱离地球的引力，则发射速度大于第二宇宙速度，选项D错误；故选A。9．A【详解】设地球的公转周期为T，该行星的公转周期为T′，则由题意可知将t=N年和T=1年代入解得故选A。10．B【详解】A．嫦娥五号仍然处于地球引力范围内，故嫦娥五号的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间，故A错误；B．嫦娥五号从轨道①变至轨道②的过程中需要制动减速，所以机械能减小，故B正确；C．根据开普勒第二定律可知，嫦娥五号在同一轨道上与月心连线单位时间内扫过的面积相等，在不同轨道上与月心连线单位时间内扫过的面积不相等，故C错误；D．根据开普勒第三定律可知，嫦娥五号在轨道①上与在轨道②上运行的周期之比为故D错误。故选B。11．B【详解】A．探测器由轨道I进入轨道II做的是近心运动，需点火减速，使万有引力大于所需的向心力，A错误；B．根据万有引力提供向心力，有解得可知轨道II上S点对应圆轨道的速度小于近火点P处圆轨道上的速度，而轨道Ⅱ上S点速度小于对应圆轨道的速度，轨道Ⅲ为环绕火星的圆形轨道，P、Q两点在探测器在轨道III上，速度相等，Q点速度大于在轨道II上S点的速度，B正确；C．开普勒第二定律描述的是卫星在一个轨道上相等时间连线扫过的面积相等，探测器在轨道II和轨道III属于不同的轨道，扫过的面积不等，C错误；D．轨道II的半长轴大于轨道III的半径，由开普勒第三定律知，轨道II的周期大于轨道III的周期，而探测器在轨道II上由P点运动到S点的时间和探测器在轨道II上由P点运动到Q点的时间都是各自周期的一半，故探测器在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间大于探测器在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间，D错误。故选B。12．B【详解】设地球和人造卫星的质量分别为M和m，人造卫星绕地球做匀速圆周运动的角速度为ω，则根据牛顿第二定律有①地球表面质量为m0的物体所受重力等于万有引力，即②联立①②解得③设卫星经历时间t再次经过这幢楼房的上空，则根据圆周运动的规律有④联立③④解得⑤故选B。13．C【详解】A．由题意可知“嫦娥二号”的绕月轨道半径小于“嫦娥一号”的绕月轨道半径，由于嫦娥卫星由万有引力提供向心力，则可得可知，轨道半径越大，线速度越小。因此“嫦娥二号”卫星绕月球运行的速度大于“嫦娥一号”卫星绕月球的速度。故A错误；B．根据牛顿第二定律可得可知，轨道半径r越大，加速度越小。因为r大于月球半径，所以“嫦娥二号”卫星在图示轨道上运行时的加速度小于月球表面的重力加速度g月，但g月<g地，所以“嫦娥二号”卫星在图示轨道上运行时的加速度小于地球表面的重力加速度。故B错误；C．根据选项B同理可知，由于“嫦娥二号”的绕月轨道半径小于“嫦娥一号”的绕月轨道半径，所以“嫦娥二号”卫星所在位置的重力加速度比“嫦娥一号”所在位置的重力加速度大。故C正确；D．“嫦娥一号”卫星在绕月轨道上如果加速变轨，将做离心运动，会到达更高的轨道。“嫦娥一号”卫星要变轨到“嫦娥二号”的绕月轨道上需要减速变轨。故D错误。故选C。14．A【详解】在地球表面处忽略地球自转，有在距离地心r处根据牛顿第二定律，有联立，可得根据向心力公式，有可得卫星在轨道上的周期为第34颗北斗卫星从图示位置运动到第33颗北斗卫星图示位置所用的时间为故选A。15．BD【详解】A．卫星做匀速圆周运动时，根据万有引力等于向心力，得则得轨道3的半径大于轨道1的半径，则卫星在轨道3上的速率小于在轨道1上的速率，故A错误。B．根据，轨道3的半径大于轨道1的半径，则卫星在轨道3上的角速度小于轨道1上的角速度，故B正确。C．卫星从轨道1上的Q点进入轨道2，需要点火加速，可知卫星在轨道1上经过Q点的速度小于它在轨道2上经过Q点的速度，故C错误。D．卫星从轨道2上的P点进入轨道3，需要点火加速，可知卫星在轨道2上经过P点的速度小于它在轨道3上经过P点的速度，故D正确。

故选BD。16．AD【详解】A．根据公式得近地卫星的轨道半径小，所以地球同步轨道卫星的向心加速度小于近地卫星的向心加速度，A正确；B．地球上物体随地球自转的周期等于该同步卫星的运转周期，B错误。C．同步卫星只能是在和赤道同一平面的轨道上，所以不可能在北京的正上空，C错误；D．同一轨道上的卫星角速度和线速度都相等，所以不可能发生碰撞。D正确。故选AD。17．BD【详解】AC．探测器在P点从轨道Ⅱ变轨到轨道Ⅰ，需要在P点朝速度方向喷气，从而使探测器减速到达轨道Ⅰ，则探测器在轨道Ⅰ上P点的动能小于在轨道Ⅱ上P点的动能，故AC错误；B．根据开普勒第三定律可知，探测器在轨道上运动时半长轴越大其运行的周期越大，故B正确；D．根据万有引力定律可得根据可得联立解得所以当轨道Ⅰ贴近火星表面，并且已知探测器在轨道Ⅰ上运动的角速度，可以推知火星的密度，故D正确。故选BD。18．ABC【详解】AB.设地球的质量为M，卫星的质量为m，轨道半径为R，线速度为v，周期为T，则根据牛顿第二定律有解得由题图可得故AB错误；C.万有引力提供卫星的向心力，则由题意可得故C错误；D.根据开普勒第三定律可得故D正确；故选ABC。19．AC【详解】A．设轨道1、3的半径分别为r1、r3，“天宫一号”在轨道1、3上运行时的速度分别为v1、v3，根据万有引力定律有可得由于r3＞r1，所以v3＜v1。当“天宫一号”从轨道1变到轨道2的过程中需要点火加速，所以在轨道2上经过Q点的速度vQ＞v1，则v3＜vQ，故A正确；B．设“天宫一号”在轨道1、3上运行时的角速度分别为ω1、ω3，根据可得，故B错误；CD．“天宫一号”无论在哪个轨道上运行，它经过同一点时所受万有引力相同，则加速度相同，故C正确，D错误。故选AC。20．BC【详解】A．在轨道Ⅰ上到达P点要刹车制动才能成功变轨到圆轨道Ⅱ，故A错误；B．万有引力提供向心力故加速度大小飞船在轨道Ⅱ上S点与在轨道Ⅲ上P点的加速度大小相等，故B正确；C．飞船由轨道Ⅱ变为轨道Ⅲ，做向心运动，发动机要做功使卫星减速，速度大小变小，所以飞船在轨道Ⅱ上S点的速度大于在轨道Ⅲ上P点的速度，故C正确；D．由开普勒第三定律可得飞船在轨道Ⅱ上由P点运动到S点的时间是飞船在轨道Ⅲ上由P点运动到Q点的时间的倍，故D错误；故选BC。21．AD【详解】A．由引力作为向心力可得解得A正确；B．月球表面的重力加速度为B错误；C．月球的体积为密度为联立解得C错误；D．卫星在月球表面运行满足解得月球表面的环绕速度为D正确。故