2024年高考物理二轮复习热点情境训练-航天技术类(一)

航天技术类（一）

1.（2023湖北八市高三下学期3月联考）北斗全球卫星导航系统已进入服务全球的新时代。北斗系统

空间段由多种类卫星组合而成，其中地球静止轨道卫星A在赤道平面运转，倾斜地球同步轨道卫星B

的轨道与赤道平面有一个夹角，两卫星的运行周期均为24ho假设两卫星均沿圆轨道运行，则卫星A

与5一定相同的物理量是（）

A.线速度

B.轨道半径

C.加速度

D.地球对卫星的引力大小

2.（2023山东济南二模）2023年4月16日,专门承担降水测量重任的风云三号G星在酒泉卫星发射中

心成功发射，此前，我国还成功发射世界首颗联通地月的中继卫星“鹊桥号”。如图所示，风云三号G星

在距离地面400km的轨道上近似做匀速圆周运动，“鹊桥号”位于地月延长线上的P点，在地球和月球

引力的共同作用下与月球一起以相同的周期绕地球做匀速圆周运动。已知地球半径为R=6400km,

月球和“鹊桥号”绕地球运动的轨道半径分别为60R和72R©表示风云三号G星的向心加速度大

小,也表示月球的向心加速度大小⑷表示“鹊桥号''的向心加速度大小，以下判断正确的是（）

柒云三号弓星川*第桥号

-W

A.〃3>0>42B.0>〃2>a3

C.U2>Cl3>a\D.ai>43>〃2

3.（2023浙江强基联盟高三下学期2月统测）地球公转轨道接近圆，但彗星运动轨道则是一个非常扁的

椭圆。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归,它最近出现的时间为1986年，预测下次飞近地球将在

2061年左右。地球与哈雷彗星绕日运动的示意图如图所示,且图中M点为两轨迹的交点。则下列分

析正确的是（）

A.哈雷彗星在近日点的速度大于地球绕日公转的速度

B.哈雷彗星在收点时的加速度小于地球在M点时的加速度

C.根据已知数据可估算哈雷彗星轨道的半长轴是地球公转半径的贷倍

D.地球与太阳的连线和哈雷甥星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等

4.（2023河北九师联盟高三下学期2月质检）“双星”是宇宙中普遍存在的一种天体系统，这种系统较稳

定的原因之•是系统的动量守恒且总动量为0,如图所示/、B两颗恒星构成双星系统,绕共同的圆心

。互相环绕做匀速圆周运动，距离不变，角速度相等，已知A的动量大小为P.A、8的总质量为〃必、B

轨道半径之比为长则B的动能为（）

AkFR(l+k)p2

22(1+.0,2Am

22

c(l-^)Ppkp

J2km七⑴外血

5.（2023辽宁沈阳高三模拟）“嫦娥一号”奔月的示意图如图所示，“嫦娥一号”卫星发射后经多次变轨，进

入地月转移轨道,最终被月球引力捕获，成为绕月卫星。关于“嫦娥一号”，下列说法正确的是（）

A.发射时的速度必须达到第三宇宙速度

B.在绕地轨道中，公转半长轴的三次方与公转周期的二次方之比不变

C.在轨道/上运动时的速度小于轨道〃上任意位置的速度

D.在不同的绕月轨道上，相同时间内卫星与月心连线扫过的面积相等

6.（多选）（2023山东潍坊二模）2023年5月11日，天舟六号货运飞船成功对接中国空间站“天和”核心

舱，对接完成后，可认为空间站贴近地球表面运行，已知地球的半径为R,地球同步卫星离地面的高度约

为6R,地面的重力加速度为g.下列说法正确的是（）

A.空间站的速度约为北西

B.空间站的周期约为

C.地球的自转周期约为

D.空间站与地球同步卫星的线速度之比约为7：1

7.（2023山东滨州二模）神舟十四号载人飞船采用自主快速交会对接模式，经过6次自主变轨,于北京

时间2022年6月5日17时42分,成功对接于核心舱径向端口，对接过程历时约7小时。若某载人飞

船沿圆轨道/做匀速圆周运改，轨道半径为，-，空间站沿圆轨道〃做匀速圆周运动，轨道半径为凡载人

飞船和空间站运动方向相同。载人飞船运动到轨道/的位置A时,加速变轨到椭圆轨道，此时空间站

在轨道〃的位置叫NA08W,当载人匕船第一次运动至远地点时恰好与空间站相遇，再次加速变轨实

现对接，此过程中,空间站转过的角度小于兀。则J的大小为（）

OJA

C&-图

D.O

8.（2023山东烟台二模）舱外航天服有一定的伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。2021

年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的

女性。王亚平先在节点舱（出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，若航天服内密闭气体的体积为Vi=2L,

压强〃尸5.0x104pa,温度力=27C。然后把节点舱的气压不断降低，到能打开舱门时，航天服内气体体

积膨胀到V2=2.5L,温度为攵=3℃,压强为〃2（未知）。为便于舱外活动,航天员出舱前将一部分气体

缓慢放出,使航天服内的气体体积仍变为%，气压降到〃3=3.0x104pa,假设释放气体过程中温度不

变。求：

⑴压强〃2；

⑵航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量之比M

9.“星空浩瀚无比,探索永无止境。”人类从未停止对宇宙的探索，中国航天事业正在创造更大的辉

煌。

（1）变轨技术是航天器入轨过程中的重要一环。实际航行中的变轨过程较为复杂，为方便研究我们将

航天器的变轨过程简化为如佟甲所示的模型:①将航天器发射到近地圆轨道1上;②在A点点火加速

使航天器沿椭圆轨道2运行，轨道1和轨道2相切于A点工、B分别为轨道2的近地点与远地点，地

球的中心位于椭圆的一个焦点;③在远地点B再次点火加速，航天器沿圆轨道3运行，轨道2和轨道3

相切于8点。己知引力常量为G,地球的质量为加明轨道1半径为R,轨道3半径为34质量为机的

物体与地球间的引力势能为物体到地心的距离，取无穷远处引力势能为零)。

a.求航天器在圆轨道I上运行时的速度大小v;

b.开普勒第二定律表明:航天器在椭圆轨道2上运行时，它与地球中心的连线在相等的时间内扫过的

面枳相等。请根据开普勒第二定律和能量守恒定律，求航天器在椭圆轨道2近地点A的速度大小

(2)在航天器到达预定高度后，通常使用离子推进器作为动力装置再进行姿态和轨道的微小修正。如

图乙所示，推进剂从P处注入，在此处电离出正离子,Pi、P2之间加有恒定电压U,正离子进入时的

速度忽略不计，经加速形成电流为/的离子束从出口R喷出。己知单位时间内喷出的离子质量为

机0。为研究方便，假定离子推进器在太空飞行时不受其他外力，忽略推进器运动的速度。求推进器获

得的推力的大小心

乙

航天技术类（一）

1.B线速度为矢量，卫星A与8的线速度方向不相同,A错误;根据2平=加等心因为轨道为圆轨

道，两卫星的运行周期相同，则两卫星的轨道半径一定相同,B正确;加速度是矢量，卫星A与8的

Gm.^m

加速度方向不相同,C错误;根据八产卫星4和卫星B的质量不一定相同，则地球对两卫星

的引力大小不一定相同,D错误。

2.D根据题意,由万有引力提供向心力有驾工〃?小解得〃=字，则有父=詈篙察=3

L

Mra2（6400+400/

189,“鹊桥号”与月球一起以相同的周期绕地球做匀速圆周运动,由公式。二警，•可得空=粤=±

T。372/?6

则有0＞的＞。2,故选D。

3.A哈雷彗星在椭圆轨道上绕日公转，速度大于太阳的第一宇宙速度，而地球绕日轨道比近日轨

道要远一些，根据J毕可知地球环日速度小于太阳的第一宇宙速度，所以哈雷彗星在近日点

的速度大于地球绕日公转的速度,A正确;根据牛顿第二定律得工『答=鬻=饕，哈雷彗星在

3r3

M点时的加速度等于地球在M点时的加速度,B错误;根据开普勒第三定律有曰二占，则

丁哈丁地

"=有厂地=再f，C错误;根据开普勒第二定律可知同一颗行星与太阳的连线在相同时间内扫

过的面积相等，所以地球与太阳的连线和哈雷彗星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不相

等,D错误。

4.B设4、8的质量分别为〃?八、"做轨道半径分别为以、3,万有引力充当向心力，则有

〃〃斯7八二〃W0%,根据题意以：,产攵、〃〃+/〃8f综合解得”?产当yl、4组成的系统动量守恒且

总动量为0,则B的动量大小与4的动量大小相等，则8的动能为反产喘=笥黑，故选B。

5.D第三宇宙速度是指发射物体能够脱离太阳系的最小发射速度，而“嫦娥一号”仍然没有脱离

地球引力的范围，所以其发射速度小于第二宇宙速度,A错误;在绕地轨道中，根据开普勒第三定律

其二人可知同一中心天体,椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比为定值,B正确就轨道/

的速度为力，轨道〃近月点速度为也,轨道〃远月点速度为也,在轨道〃的远月点建立一以月球为

圆心的圆轨道，其速度为电则根据离月球的远近，再根据圆周运动加速离心原理，可得

艺”/4＞吗,结合万有引力提供向心力有G等=〃片,解得尸忤,可知圆轨道半径越大淡速度

越小，所以也＞也因此会%，故在轨道/上运动时的速度力不是小于轨道〃上任意位置的

速度,C错误;根据开普勒第二定律，可知在同一绕月轨道上，相同时间内卫星与月心连线扫过的面

积相同，但是在不同的绕月轨道上不满足,D错误。

6.BC空间站贴近地球表面运行，由吟=用件二〃吆,可得呷石下,A错误;由笔■/?二〃修可得

空间站的周期约为7=2兀J,B正确;地球同步卫星离地面的高度约为6凡由

机等（R+6R）二恐/解得7'=14兀娉,C正确油〃?总=温端,解得地球同步卫星的线速度

为vr=照,空间站与地球同步卫星的线速度之比约为u：M二夕：1,D错误。

/r+R\3

7.B根据开普勒第三定律得与?_=鸟,整理得?二穿隋，飞船从近地点第一次到达远地

点所用的时间为T•尸吟弟,2,在这段时间,空间站运行的角度为兀-。=3/专/若白炽，

整理得。』（1-票篇）故选B。

8.答案⑴3.6x1O4pa

谒

解析（1）由题意可知，密闭航天服内气体初、末状态温度分别为

T,=273K+/i=300K

3273K+/2=270K

根据理想气体状态方程有空=空

TlT2

解得C=3.6xl（）4pa。

（2）设航天服需要放出的气体在压强为P3状态下的体积为AK根据玻意耳定律有

P2V2=P3（M+AV）

解得L

则放出的气体与原来气体的质量之比为

Am_Ay_