模型20 卫星与空间站模型(解析版)

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模型20 卫星和空间站模型

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1. （2023高考海南卷）如图所示，1、2轨道分别是天宫二号飞船在变轨前后的轨道，下列说法正确的是（ ）

A. 飞船从1轨道变到2轨道要点火加速

B. 飞船在1轨道周期大于2轨道周期

C. 飞船在1轨道速度大于2轨道

D. 飞船在1轨道加速度大于2轨道【参考答案】ACD 【名师解析】

飞船从较低的轨道1进入较高的轨道2要进行加速做离心运动才能完成，选项A 正确；

根据 22

224Mm v G m m r ma

r r T π===

可得 2GM a r =，v =，2T π

=可知飞船在轨道1的周期小于在轨道2的周期，在轨道1的速度大于在轨道2的速度，在轨道1的加速度大于在轨道2的加速度，故选项B 错误，CD 正确。

2．（2023全国高考新课程卷）2023年5月，世界现役运输能力最大的货运飞船天舟六号，携带约5800kg 的物资进入距离地面约400km （小于地球同步卫星与地面的距离）的轨道，顺利对接中国空间站后近似做匀速圆周运动。对接后，这批物资（

）

A．质量比静止在地面上时小

B．所受合力比静止在地面上时小

C．所受地球引力比静止在地面上时大

D．做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大

【参考答案】D

【名师解析】根据质量的物理意义可知，质量不变，A错误；根据万有引力定律，可知在距离地面400km的轨道上所受合力提供向心力，而静止在地面上所受合力几乎为零，B错误；根据万有引力定律，可知在距离地面400km的轨道上所受地球引力小于静止在地面时所受万有引力，C错误；在距离地面400km的轨道上做匀速圆周运动的周期小于地球自转周期，根据周期与角速度成反比可知，在距离地面400km的轨道上做匀速圆周运动的角速度大于地球自转角速度，D正确。

3. （2022天津学业水平选择性考试）2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星（同步卫星），则该卫星（）

A. 授课期间经过天津正上空

B. 加速度大于空间站的加速度

C. 运行周期大于空间站的运行周期

D. 运行速度大于地球的第一宇宙速度

【参考答案】C

【命题意图】本题考查万有引力与航天、牛顿运动定律、宇宙速度及其相关知识点。

【名师解析】

该卫星在地球静止轨道卫星（同步卫星）上，处于赤道平面上，不可能经过天津正上空，A

错误；

BCD ．卫星正常运行，由万有引力提供向心力2222()Mm v G m m r ma

r r T π

===

得v =，2M a G r =

，=2T π

由于该卫星轨道半径大于空间站半径，故加速度小于空间站的加速度；运行周期大于空间站的运行周期；第一宇宙速度是近地卫星的运行速度，则该卫星的运行速度小于地球的第一宇宙速度。BD 错误，C 正确。

4. （2022新高考福建卷）2021年美国“星链”卫星曾近距离接近我国运行在距地390km 近圆轨道上的天宫空间站。为避免发生危险，天宫空间站实施了发动机点火变轨的紧急避碰措施。已知质量为m 的物体从距地心r 处运动到无穷远处克服地球引力所做的功为Mm

G

r

，式中M 为地球质量，G 为引力常量；现将空间站的质量记为0m ，变轨前后稳定运行的轨道半径分别记为1r 、2r ，如图所示。空间站紧急避碰过程发动机做的功至少为（ ）

A.

0121

112GMm r r ⎛⎫- ⎪⎝⎭

B. 01211GMm r r ⎛⎫

-

⎪⎝⎭

C. 0123

112GMm r r ⎛⎫- ⎪⎝⎭

D. 012112GMm r r ⎛⎫

-

⎪⎝⎭

【参考答案】A

【命题意图】此题考查动能定理、万有引力、牛顿运动定律、引力做功及其相关知识点。

【名师解析】

空间站紧急避碰的过程可简化为加速、变轨、再加速的三个阶段；空间站从轨道1r 变轨到2r 过程，根据动能定理有W+k ΔW E =引力依题意可得引力做功00

21

Mm Mm W G

G r r =-引力万有引力提供在圆形轨道上做匀速圆周运动的向心力，由牛顿第二定律有

2

00

2Mm v G m r r

=求得空间站在轨道上运动的动能为0

k 2Mm E G

r

=动能的变化00k 21Δ22Mm Mm E G

G r r =-，解得012112GMm W r r ⎛⎫

=- ⎪⎝⎭

，选项A 正确。5．（2022年6月浙江选考）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则A ．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大B ．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力C ．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行D ．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒【参考答案】C

【命题意图】本题考查万有引力定律、失重状态、卫星轨道、功能关系。【解题思路】由G

()

2

Mm

R h +=m 2

v R h

+，可得

，可知天和核心舱所处的圆轨

道距地面高度h 越高，环绕速度越小，A 错误；返回舱中的宇航员处于失重状态，仍受地球的引力，B 错误；质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行，C 正确；返回舱穿越大气层返回地面过程中，需要克服空气阻力做功，机械能减小，D 错误。

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1. （2024江西红色十校9月联考）处理废弃卫星的方法之一是将报废的卫星推到更高的轨道——“墓地轨道”，这样它就远离正常卫星，继续围绕地球运行．我国实践21号卫星（SJ －21）曾经将一颗失效的北斗导航卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了“墓地轨道”