(江蘇專用)2019高考物理一輪復習 第四章 曲線運動萬有引力與航天 課時35 衛(wèi)星變軌及能量問題加練半小時.docx
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35 衛(wèi)星變軌及能量問題 [方法點撥] (1)衛(wèi)星在運行中的變軌有兩種情況,即離心運動和向心運動:①當v增大時,所需向心力增大,衛(wèi)星將做離心運動,軌道半徑變大,由v=知其運行速度要減小,但重力勢能、機械能均增加;②當v減小時,所需向心力減小,因此衛(wèi)星將做向心運動,軌道半徑變小,由v=知其運行速度將增大,但重力勢能、機械能均減少.(2)低軌道的衛(wèi)星追高軌道的衛(wèi)星需要加速,同一軌道后面的衛(wèi)星追趕前面的衛(wèi)星需要先減速后加速. 1.(2017北京房山區(qū)模擬)我國的“神舟十一號”載人飛船已于2016年10月17日發(fā)射升空,入軌兩天后,與“天宮二號”成功對接,順利完成任務.假定對接前,“天宮二號”在如圖1所示的軌道3上繞地球做勻速圓周運動,而“神舟十一號”在圖中軌道1上繞地球做勻速圓周運動,兩者都在圖示平面內順時針運轉.若“神舟十一號”在軌道1上的P點瞬間改變其速度的大小,使其運行的軌道變?yōu)闄E圓軌道2,并在軌道2和軌道3的切點Q與“天宮二號”進行對接,圖中P、Q、K三點位于同一直線上,則( ) 圖1 A.“神舟十一號”應在P點瞬間加速才能使其運動軌道由1變?yōu)? B.“神舟十一號”沿橢圓軌道2從Q點飛向P點過程中,萬有引力做負功 C.“神舟十一號”沿橢圓軌道2從P點飛向Q點過程中機械能不斷增大 D.“天宮二號”在軌道3上經過Q點時的速度與“神舟十一號”在軌道2上經過Q點時的速度相等 2.(多選)(2017山東淄博一模)“嫦娥三號”從距月面高度為100 km的環(huán)月圓軌道Ⅰ上的P點實施變軌,進入近月點為15 km的橢圓軌道Ⅱ,從近月點Q成功落月,如圖2所示.關于“嫦娥三號”,下列說法正確的是( ) 圖2 A.沿軌道Ⅱ運行的周期大于沿軌道Ⅰ運行的周期 B.沿軌道Ⅰ運行至P點時,需制動減速才能進入軌道Ⅱ C.沿軌道Ⅱ運行時,在P點的加速度大小等于在Q點的加速度大小 D.在軌道Ⅱ上由P點運行到Q點的過程中,萬有引力對其做正功,它的動能增加,機械能不變 3.(2017江西省六校3月聯(lián)考)2016年10月23日早上,天宮二號空間實驗室上搭載的一顆小衛(wèi)星(伴星)在太空中成功釋放,并且對天宮二號和神舟十一號組合體進行了第一次拍照.“伴星”經調整后,和“天宮二號”一樣繞地球做勻速圓周運動.但比“天宮二號”離地面稍高一些,那么( ) A.“伴星”的運行周期比“天宮二號”稍小一些 B.從地球上發(fā)射一顆到“伴星”軌道運動的衛(wèi)星,發(fā)射速度要大于11.2 km/s C.在同一軌道上,若后面的衛(wèi)星一旦加速,將與前面的衛(wèi)星相碰撞 D.若伴星失去動力且受阻力作用,軌道半徑將變小,則有可能與“天宮二號”相碰撞 4.(多選)(2018湖北黃岡模擬)2015年12月10日,我國成功將中星1C衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進入預定轉移軌道.如圖3所示是某衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖,已知地球半徑為R,地球表面的重力加速度為g,衛(wèi)星遠地點P距地心O的距離為3R.則( ) 圖3 A.衛(wèi)星在遠地點的速度大于 B.衛(wèi)星經過遠地點時速度最小 C.衛(wèi)星經過遠地點時的加速度大小為 D.衛(wèi)星經過遠地點時加速,衛(wèi)星將不能再次經過遠地點 5.有研究表明,目前月球遠離地球的速度是每年3.820.07 cm.則10億年后月球與現(xiàn)在相比( ) A.繞地球做圓周運動的周期變小 B.繞地球做圓周運動的加速度變大 C.繞地球做圓周運動的線速度變小 D.地月之間的引力勢能變小 6.(2018四川成都第七中學月考)“天宮一號”目標飛行器在離地面343 km的圓形軌道上運行,其軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣.下列說法正確的是( ) A.如不加干預,“天宮一號”圍繞地球的運動周期將會變小 B.如不加干預,“天宮一號”圍繞地球的運動動能將會變小 C.“天宮一號”的加速度大于地球表面的重力加速度 D.航天員在“天宮一號”中處于完全失重狀態(tài),說明航天員不受地球引力作用 答案精析 1.A 2.BD 3.D [根據(jù)萬有引力提供向心力,有G=mr,得T=,“伴星”比“天宮二號”的軌道半徑稍大一些,所以“伴星”的運行周期比“天宮二號”稍大一些,故A錯誤;如果發(fā)射速度大于11.2 km/s,衛(wèi)星將脫離地球引力的束縛,不可能成為“伴星”軌道的衛(wèi)星,故B錯誤;在同一軌道上,若后面的衛(wèi)星一旦加速,將做離心運動到更高的軌道上,不會與前面的衛(wèi)星碰撞,故C錯誤;若“伴星”失去動力且受阻力作用,在原軌道上速度減小,萬有引力大于所需要的向心力,軌道半徑將變小,則有可能與“天宮二號”相碰撞,故D正確.] 4.BC [對地球表面的物體有=m0g,得GM=gR2,若衛(wèi)星沿半徑為3R的圓周軌道運行時有=m,運行速度為v==,從橢圓軌道的遠地點進入圓軌道需加速,因此,衛(wèi)星在遠地點的速度小于,A錯誤;衛(wèi)星由近地點到遠地點的過程中,萬有引力做負功,速度減小,所以衛(wèi)星經過遠地點時速度最小,B正確;衛(wèi)星經過遠地點時的加速度a==,C正確;衛(wèi)星經過遠地點時加速,可能變軌到軌道半徑為3R的圓軌道上,所以衛(wèi)星還可能再次經過遠地點,D錯誤.] 5.C [對月球進行分析,根據(jù)萬有引力提供向心力有:=m()2r,得:T=,由于軌道半徑變大,故周期變大,A項錯誤;根據(jù)=ma,有:a=,由于軌道半徑變大,故加速度變小,B項錯誤;根據(jù)=m,則:v=,由于軌道半徑變大,故線速度變小,C項正確;由于月球遠離地球,萬有引力做負功,故引力勢能變大,D項錯誤.] 6.A [根據(jù)萬有引力提供向心力有=m,解得:T=,由于摩擦阻力作用,衛(wèi)星軌道高度將降低,則周期減小,A項正確;根據(jù)=m,解得:v=,軌道高度降低,衛(wèi)星的線速度增大,故動能將增大,B項錯誤;根據(jù)=ma,得a=,“天宮一號”的軌道半徑大于地球半徑,則加速度小于地球表面的重力加速度,C項錯誤;完全失重狀態(tài)說明航天員對懸繩的拉力或對支持物體的壓力為0,而地球對他的萬有引力提供他隨“天宮一號”圍繞地球做圓周運動的向心力,D項錯誤.]- 配套講稿:
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