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专题进阶选择题自测题答案-云南省等高中物理,平均正确率46.0%

2025-07-04
卫星变轨问题-万有引力定律的常见应用知识点专题进阶选择题自测题答案-云南省等高中物理,平均正确率46.0%
1、['天体质量和密度的计算', '卫星变轨问题']

正确率40.0%$${{2}{0}{2}{2}}$$年$${{7}}$$月$${{2}{4}}$$日$${{1}{4}}$$时$${{2}{2}}$$分,搭载问天实验舱的长征五号$${{B}}$$遥三运载火箭点火发射,问天实验舱将按照预定程序与空间站组合体进行交会对接,神舟十四号航天员乘组将进入问天实验舱开展工作.两者对接后所绕轨道视为圆轨道,绕行角速度为$${{ω}{,}}$$距地面高度为$${{k}{R}{,}{R}}$$为地球半径,引力常量为$${{G}}$$.下列说法正确的是(

D

A.空间站在轨运行的速率可能大于$${{7}{.}{9}{{k}{m}{/}{s}}}$$

B.实验舱在低轨只需沿径向加速就可以直接与高轨的空间站实现对接

C.可求得地球的密度为$$\frac{3 \omega^{2} k^{3}} {4 G \pi}$$

D.可求得地球表面重力加速度为$$\omega^{2} \left( k+1 \right)^{3} R$$

2、['向心力', '卫星变轨问题', '离心与向心运动']

正确率60.0%$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$是我国首个货运飞船,被大家昵称为$${{“}}$$快递小哥$${{”}}$$,于$${{2}{0}{1}{7}}$$年$${{4}}$$月$${{2}{0}}$$发射成功.$${{4}}$$月$${{2}{2}}$$日$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$与在轨运行的$${{“}}$$天宫二号$${{”}}$$空间实验室进行首次交会对接,形成组合体. 要实现$${{“}}$$天舟一号$${{”}}$$与$${{“}}$$天宫二号$${{”}}$$成功对接,则(

B

A.可以从较高轨道上加速追赶

B.可以从较低轨道上加速追赶

C.只能从同一轨道上加速追赶

D.无论什么轨道上只要加速都行

3、['牛顿运动定律的其他应用', '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.卫星绕地球运行时有$${\frac{r^{2}} {T_{1}}}={\frac{a_{2}} {T_{2}}}$$

B.卫星在轨道$${{1}}$$和轨道$${{2}}$$运行时,通过$${{A}}$$点的速度都相同

C.卫星在轨道$${{1}}$$和轨道$${{2}}$$运行时,在$${{A}}$$点的加速度都相同

D.卫星在轨道$${{1}}$$的任何位置具有相同的动量

4、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '卫星变轨问题']

正确率60.0%svg异常

D

A.卫星在轨道$${Ⅱ}$$运行时的速度大于$${{7}{.}{9}}$$$${{k}{m}{/}{s}}$$

B.卫星在轨道$${Ⅱ}$$运行时不受地球引力作用

C.卫星在椭圆轨道$${Ⅰ}$$上的$${{P}}$$点处减速进入轨道$${Ⅱ}$$

D.卫星在轨道$${Ⅱ}$$运行时的向心加速度比在赤道上相对地球静止的物体的向心加速度大

5、['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$${Ⅰ}$$的运动速率大于飞船在轨道$${Ⅲ}$$的运动速率

B.在$${{A}}$$处,飞船变轨后瞬间的动能大于变轨前瞬间的动能

C.在$${{B}}$$处,飞船变轨后瞬间的动能小于变轨前瞬间的动能

D.飞船在轨道$${Ⅲ}$$绕月球运行一周所需时间大于在轨道$${Ⅱ}$$绕月运行一周所需时间

6、['第一宇宙速度', '万有引力定律的其他应用', '万有引力定律的发现、内容及适用范围', '人造卫星的运行规律', '离心与向心运动', '卫星变轨问题']

正确率40.0%据报道:$${{2}{0}{1}{8}}$$年$${{5}}$$月$${{4}}$$日$${{0}}$$时$${{0}{6}}$$分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心(北纬$${{2}{8}{.}{2}}$$度)发射升空,将亚太$${{6}{C}}$$卫星成功送入太空预定轨道。该卫星由中国空间技术研究院采用东方红四号平台设计建造,卫星设计寿命$${{1}{5}}$$年,计划定点于东经$${{1}{3}{4}}$$度地球同步轨道。关于此报道的理解正确的是

C

A.按计划该卫星最后定点于北纬$${{2}{8}{.}{2}}$$度$${、}$$东经$${{1}{3}{4}}$$度上空

B.该卫星在轨稳定运行的速度大于第一宇宙速度

C.该卫星发射时经多次变轨最后定点于东经$${{1}{3}{4}}$$度的赤道上空

D.按计划该卫星达到寿命$${{1}{5}}$$年后将远离地球成为太空垃圾

7、['卫星变轨问题']

正确率40.0%神舟十一号飞船从酒泉卫星发射中心成功发射,经过$${{5}}$$次变轨和$${{4}}$$次$${{“}}$$停泊$${{”}}$$与天宫二号空间站成功交会对接,航天员景海鹂和陈冬入驻天宫二号空间实验室,进行了$${{3}{0}}$$天的太空驻留体验,于$${{1}{1}}$$月$${{1}{8}}$$日顺利返回着路。不计空气阻力和飞船空间站间的万有引力,则(

D

A.神舟十一号的发射速度大于$$1 1. 2 k m / s$$

B.神舟十一号的运行速度一定大于$$7. 9 k m / s$$

C.航天员景海鹂通过正常引体向上锻炼身体

D.神舟十一号的运行速度比月球的大

8、['环绕天体运动参量的分析与计算', '第一宇宙速度', '卫星变轨问题', '超重与失重问题']

正确率40.0%svg异常

D

A.为实现对接,两者运行速度的大小应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间

B.为实现对接,载人飞船必须点火加速,才能追上前方的天宫一号

C.宇航员进入天宫一号后,处于完全失重状态,因而不受重力作用

D.由于稀薄气体的阻力作用,如果不加干预,天宫一号的高度将逐渐变低,飞行速度将越来越大

9、['功能关系的应用', '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.周期变短.机械能增加

B.周期变短,机械能减小

C.周期变长,机械能增加

D.周期变长,机械能减小

10、['天体质量和密度的计算', '机械能的概念及计算', '卫星变轨问题', '离心与向心运动']

正确率60.0%svg异常

B

A.探测器在$${{P}}$$点和$${{Q}}$$点变轨时都需要加速

B.探测器在轨道$${Ⅱ}$$上$${{Q}}$$点的速率大于在探测器轨道$${Ⅰ}$$的速率

C.探测器在轨道$${Ⅱ}$$上经过$${{P}}$$点时的机械能大于经过$${{Q}}$$点时的机械能

D.金星的质量可表示为$$\frac{5 4 \pi^{2} R^{3}} {G T^{2}}$$

1. 解析:

A. 空间站在轨运行的速率 $$v = ω(kR + R) = ωR(k+1)$$。第一宇宙速度 $$7.9 \text{km/s}$$ 是近地轨道速度,空间站轨道更高,速度应更小,故 A 错误。

B. 实验舱需先切向加速进入椭圆轨道,再在远地点加速才能对接,故 B 错误。

C. 由万有引力提供向心力:$$G\frac{Mm}{(kR+R)^2} = mω^2(kR+R)$$,解得地球质量 $$M = \frac{ω^2(kR+R)^3}{G}$$。地球密度 $$ρ = \frac{M}{\frac{4}{3}πR^3} = \frac{3ω^2(k+1)^3R^3}{4πGR^3} = \frac{3ω^2(k+1)^3}{4πG}$$,题目中密度表达式错误,故 C 错误。

D. 地表重力加速度 $$g = \frac{GM}{R^2} = \frac{ω^2(k+1)^3R^3}{R^2} = ω^2(k+1)^3R$$,故 D 正确。

答案:D

2. 解析:

对接需从低轨道加速进入椭圆转移轨道,再在远地点加速对接高轨道目标。若从高轨道减速,会进入更低轨道,无法对接。故仅 B 正确。

答案:B

3. 解析:

A. 开普勒第三定律为 $$\frac{r^3}{T^2} = \text{常数}$$,题目表达式错误。

B. 卫星在轨道 1 的 A 点需加速才能进入轨道 2,故速度不同。

C. A 点受力仅由地球引力决定,故加速度相同。

D. 动量方向随时变化,不可能相同。

答案:C

4. 解析:

A. 轨道 II 为椭圆,远地点速度小于近地点速度,但均不超过第一宇宙速度 $$7.9 \text{km/s}$$。

B. 卫星始终受地球引力作用。

C. 卫星需在 P 点减速以降低远地点高度进入轨道 II。

D. 同步卫星向心加速度 $$a = ω^2r$$,轨道 II 半长轴更小,$$ω$$ 更大,故向心加速度更大。

答案:D

5. 解析:

A. 轨道 III 半径更大,速度更小,故 A 正确。

B. A 点变轨需减速进入椭圆轨道,动能减小。

C. B 点变轨需加速进入圆轨道,动能增大。

D. 轨道 III 半径更大,周期更长。

答案:A、C、D

6. 解析:

A. 同步卫星定点在赤道上空,不可能在北纬 $$28.2^\circ$$。

B. 同步卫星速度小于第一宇宙速度。

C. 发射过程需多次变轨调整至赤道同步轨道。

D. 寿命结束后可能成为太空垃圾。

答案:C、D

7. 解析:

A. 神舟十一号未达到第二宇宙速度 $$11.2 \text{km/s}$$。

B. 运行速度小于近地轨道速度 $$7.9 \text{km/s}$$。

C. 完全失重环境下无法正常做引体向上。

D. 月球轨道半径更大,速度更小。

答案:D

8. 解析:

A. 对接速度应小于第一宇宙速度。

B. 载人飞船需加速进入更高轨道实现对接。

C. 宇航员仍受重力作用,表现为失重。

D. 轨道衰减时速度增大。

答案:B、D

9. 解析:

稀薄气体阻力使卫星机械能减小,轨道降低,周期变短。

答案:B

10. 解析:

A. P 点减速进入椭圆轨道,Q 点加速进入圆轨道。

B. 轨道 II 的 Q 点速度大于轨道 I 的对应速度。

C. 轨道 II 上机械能守恒。

D. 金星质量表达式正确。

答案:B、D

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