格物学 力学万有引力定律的常见应用

卫星变轨问题-万有引力定律的常见应用知识点考前进阶自测题解析-安徽省等高中物理,平均正确率42.00000000000001%

2025-07-04
卫星变轨问题-万有引力定律的常见应用知识点考前进阶自测题解析-安徽省等高中物理,平均正确率42.00000000000001%
1、['人造卫星的运行规律', '卫星变轨问题', '开普勒行星运动定律']

正确率80.0%svg异常

B

A.在轨道$${{1}}$$的运行周期大于在轨道$${{3}}$$的运行周期

B.在轨道$${{2}}$$运动过程中,经过$${{A}}$$点时的速率比$${{B}}$$点大

C.在轨道$${{2}}$$运动过程中,经过$${{A}}$$点时的加速度比$${{B}}$$点小

D.从轨道$${{2}}$$进入轨道$${{3}}$$时需要在$${{B}}$$点处减速

2、['环绕天体运动参量的分析与计算', '卫星变轨问题']

正确率19.999999999999996%最近观测表明,我国$${{1}{9}{7}{0}}$$年$${{4}}$$月发射的第一颗卫星$${{“}}$$东方红一号$${{”}}$$还运行在近地点距地面高度为$${{h}_{1}{、}}$$远地点距地面高度为$${{h}_{2}}$$的轨道上,已知地球的半径为$${{R}}$$,质量为$${{M}{(}}$$地球可视为质量分布均匀的球体$${{)}{,}{“}}$$东方红一号$${{”}}$$卫星的质量为$${{m}}$$,引力常量为$${{G}}$$,下列说法正确的是$${{(}{)}}$$

C

A.该卫星在近地点的动能$$E_{k 1}={\frac{G M m} {2 ( R+h_{1} )}}$$,远地点的动能$$E_{k 2}={\frac{G M m} {2 ( R+h_{2} )}}$$

B.该卫星在近地点的动能$$E_{k 1} < {\frac{G M m} {2 ( R+h_{1} )}}$$,远地点的动能$$E_{k 2} < {\frac{G M m} {2 ( R+h_{2} )}}$$

C.该卫星在近地点和远地点的加速度之比为$$\left( \frac{R+h_{2}} {R+h_{1}} \right)^{2}$$

D.该卫星在近地点和远地点的加速度之比为$$\frac{R+h_{2}} {R+h_{1}}$$

3、['环绕天体运动参量的分析与计算', '物体动能的比较', '卫星变轨问题']

正确率40.0%某人造卫星可近似看作是以地心为中心的匀速圆周运动,由于阻力作用,人造卫星到地心的距离从$${{r}_{1}}$$慢慢变到$${{r}_{2}}$$,但仍可认为做匀速圆周运动,用$$E_{k 1}, \ E_{k 2}$$分别表示卫星在这两个轨道上的动能,则(

B

A.$$r_{1} < r_{2}, ~ E_{k 1} < E_{k 2}$$

B.$$r_{1} > r_{2}, ~ E_{k 1} < E_{k 2}$$

C.$$r_{1} < r_{2}, ~ E_{k 1} > E_{k 2}$$

D.$$r_{1} > r_{2}, ~ E_{k 1} > E_{k 2}$$

4、['环绕天体运动参量的分析与计算', '万有引力定律的简单计算', '卫星变轨问题', '牛顿第二定律的简单应用', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%svg异常

D

A.飞船在椭圆轨道$${Ⅱ}$$上运动的周期比飞船对接后在圆轨道$${Ⅲ}$$运行周期大

B.飞船不论在轨道$${Ⅰ}$$还是轨道$${Ⅱ}$$运行,在$${{A}}$$点的线速度都相同

C.飞船由轨道椭圆$${Ⅱ}$$变轨进入圆轨道$${Ⅲ}$$经过$${{C}}$$点的瞬间速度需减小

D.飞船在椭圆轨道$${Ⅱ}$$上经过$${{C}}$$点的加速度与飞船在圆轨道$${Ⅲ}$$上经过$${{C}}$$点的加速度相同

5、['机械能的概念及计算', '人造卫星的运行规律', '卫星变轨问题', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%svg异常

A

A.飞船在轨道$${Ⅱ}$$上运动时,在$${{P}}$$点的速度大于在$${{Q}}$$点的速度

B.飞船在轨道$${Ⅰ}$$上运动时的机械能大于轨道$${Ⅱ}$$上运动时的机械能

C.飞船在轨道$${Ⅰ}$$上运动到$${{P}}$$点时的加速度小于飞船在轨道$${Ⅱ}$$上运动到$${{P}}$$点时的加速度

D.飞船绕火星在轨道$${Ⅰ}$$上运动周期跟飞船返回地面的过程中绕地球以同样半径做圆周运动的周期相同

6、['天体质量和密度的计算', '万有引力定律的简单计算', '卫星变轨问题']

正确率40.0%svg异常

C

A.$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$在地面上的发射速度不会超过$$7. 9 k m / s$$

B.为了顺利实现对接,$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$在图示轨道需要点火减速

C.对接成功后,$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$的动能减小,机械能增大

D.对接后,由于$${{“}}$$天宫二号$${{”}}$$的质量增大,其轨道降低

7、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '机械能的概念及计算', '人造卫星的运行规律', '卫星变轨问题']

正确率40.0%$${{2}{0}{1}{7}}$$年$${{4}}$$月$${{2}{2}}$$日$${{1}{2}}$$时$${{2}{3}}$$分,天舟一号与天宫二号顺利完成自动交会对接.这是天舟一号与天宫二号进行的首次自动交会对接,也是我国自主研制的货运飞船与空间实验室的首次交会对接.假设天舟一号进入预定圆轨道时距地面的高度为$${{H}}$$.地球半径为$${{R}}$$,第一宇宙速度为$${{v}}$$,则下列关于天舟一号的说法正确的是(

B

A.在预定圆轨道的运行速度一定大于第一宇宙速度$${{v}}$$

B.可以从较低轨道加速,从后面与天宫二号对接

C.在不同高度的圆轨道上运行时机械能相等

D.在预定圆轨道上运行的周期为$$\frac{2 \pi R} {v} \sqrt{\frac{R+H} {R}}$$

8、['天体质量和密度的计算', '卫星变轨问题']

正确率40.0%svg异常

B

A.飞船在轨道$${Ⅱ}$$上运动时,在$${{P}}$$点的速度大于在$${{Q}}$$点的速度

B.飞船在轨道$${Ⅰ}$$上运动时,在$${{P}}$$点的速度大于在轨道$${Ⅱ}$$上运动时在$${{P}}$$点的速度

C.飞船在轨道$${Ⅰ}$$上运动到$${{P}}$$点时的加速度等于飞船在轨道$${Ⅱ}$$上运动到$${{P}}$$点时的加速度

D.若轨道$${Ⅰ}$$贴近火星表面,测出飞船在轨道$${Ⅰ}$$上运动的周期,就可以推知火星的密度

9、['天体质量和密度的计算', '环绕天体运动参量的分析与计算', '卫星变轨问题', '开普勒行星运动定律']

正确率40.0%svg异常

C

A.飞船在轨道$${Ⅰ}$$上的机械能大于在轨道$${Ⅱ}$$上的机械能

B.飞船在轨道$${Ⅱ}$$上$${{Q}}$$点的动能大于在轨道$${Ⅱ}$$上$${{P}}$$点的动能

C.若己知飞船在该轨道$${Ⅰ}$$上的运行周期,可以推知火星的密度

D.飞船在$${{P}}$$点从轨道$${Ⅰ}$$变轨到轨道$${Ⅱ}$$,需要在$${{P}}$$点沿前进速度方向喷气

10、['环绕天体运动参量的分析与计算', '卫星变轨问题']

正确率40.0%$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$是$${{“}}$$垃圾$${{”}}$$卫星的救星,被称为$${{“}}$$太空$${{1}{1}{0}{”}}$$,它可在太空中给$${{“}}$$垃圾$${{”}}$$卫星补充能源,延长卫星的使用寿命,假设$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是(

A

A.$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$的加速度是地球同步卫星加速度的$${{2}{5}}$$倍

B.$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$的速度是地球同步卫星速度的$${\sqrt {5}}$$倍

C.站在赤道上的人观察到$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$向西运动

D.$${{“}}$$轨道康复者$${{”}}$$可在高轨道上加速,以实现对低轨道上卫星的拯救

1. 解析:

选项A错误,轨道1的半径小于轨道3,根据开普勒第三定律 $$T^2 \propto r^3$$,周期 $$T_1 < T_3$$。

选项B正确,根据开普勒第二定律,卫星在近地点A的速度大于远地点B的速度。

选项C错误,根据牛顿第二定律和万有引力公式 $$a = \frac{GM}{r^2}$$,A点距离地心更近,加速度更大。

选项D错误,从轨道2进入轨道3需要在B点加速,以增加轨道半径。

2. 解析:

选项A错误,卫星的动能公式为 $$E_k = \frac{1}{2}mv^2$$,而 $$\frac{GMm}{2(R+h)}$$ 是总机械能在圆轨道时的值,椭圆轨道不适用。

选项B正确,椭圆轨道上卫星的动能小于对应圆轨道的动能。

选项C正确,加速度由 $$a = \frac{GM}{r^2}$$ 决定,近地点和远地点的加速度比为 $$\left(\frac{R+h_2}{R+h_1}\right)^2$$。

选项D错误,比例关系为平方而非线性。

3. 解析:

由于阻力作用,卫星轨道半径减小($$r_1 > r_2$$),根据 $$v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$$,半径越小速度越大,动能 $$E_k = \frac{1}{2}mv^2$$ 也越大,故 $$E_{k1} < E_{k2}$$。

正确答案为B。

4. 解析:

选项A错误,椭圆轨道Ⅱ的半长轴小于圆轨道Ⅲ的半径,周期 $$T_{Ⅱ} < T_{Ⅲ}$$。

选项B错误,轨道Ⅰ和Ⅱ在A点的速度不同,轨道Ⅰ需加速才能进入椭圆轨道Ⅱ。

选项C正确,从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅲ需在C点减速以降低轨道。

选项D正确,同一点的加速度仅由距离地心决定,与轨道形状无关。

5. 解析:

选项A错误,椭圆轨道Ⅱ上P为近地点,速度大于远地点Q。

选项B正确,轨道Ⅰ的机械能大于轨道Ⅱ,因变轨需减速降低机械能。

选项C错误,同一点P的加速度由万有引力决定,与轨道无关。

选项D错误,周期与中心天体质量有关,火星与地球质量不同,周期不同。

6. 解析:

选项A错误,第一宇宙速度7.9 km/s是最小发射速度,实际发射速度更大。

选项B错误,对接需加速以提升轨道。

选项C正确,对接后速度减小,动能减小,但势能增加更多,机械能增大。

选项D错误,轨道由总质量和速度决定,质量增加不影响轨道。

7. 解析:

选项A错误,预定圆轨道速度 $$v = \sqrt{\frac{GM}{R+H}}$$ 小于第一宇宙速度。

选项B错误,从低轨道加速会进入更高轨道,无法从后面对接。

选项C错误,不同高度的机械能不同。

选项D正确,周期公式为 $$T = 2\pi\sqrt{\frac{(R+H)^3}{GM}}$$,结合第一宇宙速度 $$v = \sqrt{\frac{GM}{R}}$$ 可推导出给定表达式。

8. 解析:

选项A正确,椭圆轨道Ⅱ上P为近地点,速度大于远地点Q。

选项B错误,轨道Ⅰ的P点速度小于轨道Ⅱ的P点速度(需加速进入椭圆轨道)。

选项C正确,同一点P的加速度由万有引力决定。

选项D正确,若轨道Ⅰ贴近火星表面,周期可推导火星密度 $$\rho = \frac{3\pi}{GT^2}$$。

9. 解析:

选项A正确,轨道Ⅰ的机械能大于轨道Ⅱ。

选项B正确,椭圆轨道Ⅱ上Q点速度大于P点。

选项C正确,贴近火星表面的周期可推导密度。

选项D错误,从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ需减速。

10. 解析:

选项A正确,加速度 $$a \propto \frac{1}{r^2}$$,半径比为1:5,加速度比为25:1。

选项B错误,速度 $$v \propto \frac{1}{\sqrt{r}}$$,半径比为1:5,速度比为$$\sqrt{5}:1$$。

选项C错误,“轨道康复者”速度更快,应向东运动。

选项D错误,高轨道加速会进入更高轨道,无法拯救低轨道卫星。

题目来源于各渠道收集,若侵权请联系下方邮箱
高中知识点
其他知识点