热点13 卫星运动--高考物理50热点冲刺精练

中小学教育资源及组卷应用平台
2024高考物理50热点冲刺训练
热点13 天体运动
1. （2024山东济南期末）2023年12月25日，我国在酒泉卫星发射中心将天目一号掩星探测星座11~14星成功送入预定轨道。掩星探测技术是利用低轨掩星接收高轨导航卫星信号，通过分析穿过大气层后的卫星信号数据来分析大气状态的技术。某掩星和导航卫星的运动均可视为绕地球的匀速圆周运动，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A. 相同时间内掩星转过的圆心角小于导航卫星转过的圆心角
B. 相同时间内掩星运动的路程小于导航卫星运动的路程
C. 掩星运动的周期大于导航卫星运动的周期
D. 掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率
【参考答案】D
【名师解析】
根据题意可知在环绕模型中，万有引力提供做圆周运动的向心力，即
解得线速度，角速度，周期以及向心加速度大小分别为
，，，
掩星的环绕半径小于导航卫星的环绕半径，即
则掩星和导航卫星的线速度、角速度、周期以及向心加速度的关系为
，，，
A．环绕天体在时间内转过的圆心角
因为
则
则相同时间内掩星转过的圆心角大于导航卫星转过的圆心角。故A错误；
B．环绕天体在时间内走过的路程
因为
则
相同时间内掩星运动的路程大于导航卫星运动的路程，故B错误；
C．根据上述分析可知掩星运动的周期小于导航卫星运动的周期，故C错误；
D．速度变化率即为加速度，根据分析
则掩星的速度变化率大于导航卫星的速度变化率。故D正确。
2. （2024山东泰安期末）近年来，中国发射了多颗北斗卫星，a、b、c为其中的三颗卫星，三颗卫星的轨道半径角速度大小分别为ωa、ωb、ωc，如图所示。以下说法正确的是（　　）
A.
B.
C. 地球对卫星c的万有引力一定大于地球对卫星a的万有引力
D. 地球对卫星a的万有引力与地球对卫星b的万有引力一定等大
【参考答案】B
【名师解析】
.根据万有引力提供向心力得
解得
因为，所以
故A错误，B正确；
.因为不知道卫星abc的质量大小，所以无法判断地球对卫星abc引力的大小，故CD错误。
3. （2024山东滨州期末） 北京时间2023年12月15日，我国在文昌航天发射场使用长征五号遥六运载火箭成功将遥感四十一号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。某遥感卫星沿地球同步轨道运行，关于该遥感卫星，下列说法正确的是（　　）
A. 其运行速度等于7.9km/s
B. 其向心加速度大于放在赤道上的物体的向心加速度
C. 其向心加速度大于地球表面的重力加速度
D. 已知该卫星的轨道半径和地球自转的周期，不能求出该卫星的线速度大小
【参考答案】B
【名师解析】
在环绕模型中，卫星所受的万有引力提供做圆周运动的向心力，即
解得
因为7.9km/s是近地卫星的环绕速度，且因为近地卫星的环绕半径比地球同步卫星小，则该遥感卫星的线速度小于近地卫星的线速度，即其运行速度小于7.9km/s。故A错误；
B．因为该卫星与赤道上的物体环绕周期和角速度相等，则根据
可知卫星的环绕半径大于赤道上的物体随地球做圆周运动的半径，则其向心加速度大于放在赤道上的物体的向心加速度。故B正确；
C．根据
解得该卫星的向心加速度
设地球半径为，地球表面的重力加速度符合
解得
因为
则
故C错误；
地球的自转周期与该卫星做圆周运动的周期大小相等，则根据
该卫星的轨道半径和环绕周期都已知，则能求出该卫星的线速度大小。故D错误。
4. （2024全国名校联盟大联考）2023年12月1日发生了大地磁爆，低层大气受热膨胀，导致高层大气密度增加，增大了对航天器的飞行阻力，造成风云三号G星的轨道高度单日降低了约400m。已知风云三号G星质量，正常运行的轨道半径约，地球质量，万有引力常量。已知质量为m的物体从距地心r处运动到无穷远处的过程中克服地球引力所做的功为，轨道降低前后风云三号G星的运动均视为匀速圆周运动，则此次大地磁暴中风云三号G星单日损失的机械能约为（　　）
A. B.
C. D.
【参考答案】A
【名师解析】
已知质量为m的物体从距地心r处运动到无穷远处的过程中克服地球引力所做的功为，可知物体在距地心r处的引力势能为
卫星绕地球做匀速圆周运动时，由万有引力提供向心力可得
可得卫星的动能为
则卫星在轨道半径为绕地球做匀速圆周运动时的机械能为
可知此次大地磁暴中风云三号G星单日损失的机械能约为
代入数据可得
故选A。
5. （2024重庆缙云教育联盟一诊）如图，质量相等的两颗地球卫星A、B，沿不同的轨道绕地球做匀速圆周运动，已知轨道半径，则它们运动的周期与和动能与大小关系分别为（　　）
A. ； B. ；
C. ； D. ；
【参考答案】A
【名师解析】
根据万有引力提供圆周运动向心力有
可得
A、B卫星质量相等，A的卫星半径较大线速度较小，故B的动能较大，A的动能较小，即
知卫星B的半径小，故其周期小，即
故A正确，BCD错误。
6. （2024黑龙江六校联盟2月联考）如图所示，曲线I是一颗绕地球做圆周运动卫星轨道的示意图，其半径为R；曲线Ⅱ是一颗绕地球椭圆运动卫星轨道的示意图，O点为地球球心，AB为椭圆的长轴，两轨道和地心都在同一平面内，已知在两轨道上运动的卫星的周期相等，万有引力常量为G，地球质量为M，下列说法正确的是（ ）
A. 椭圆轨道的半长轴长度大于R
B. 卫星在I轨道的速率为，卫星在II轨道B点的速率为，则
C. 卫星在I轨道的加速度大小为，卫星在II轨道A点加速度大小为，则
D. 若OA=0.5R，则卫星在A点的速率
【参考答案】B
【名师解析】
由于两轨道上运动的卫星周期相等，根据开普勒第三定律可知，轨道I的半径和轨道II的半长轴相等，则椭圆轨道的半长轴长度等于R，故A错误；
设卫星在II轨道B点变轨到绕O点做匀速圆周运动的轨道上，变轨后卫星的速率为，卫星在II轨道B点的速率为，则有
卫星绕O点做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
则有
故B正确；
C．根据牛顿第二定律可得
可得
可知离地心越远，加速度越小；卫星在I轨道的加速度大小为，卫星在II轨道A点加速度大小为，则有
故C错误；
若OA=0.5R，假设卫星过A点绕O点做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力可得
可得
实际上卫星在A点做离心运动，则有
故D错误。
7. （2024山东菏泽质检）2023年12月27日，我国在酒泉卫星发射中心使用快舟一号甲运载火箭，采取一箭四星的方式成功将天目一号气象星座19-22卫星发射升空。若天目一号卫星绕地球的运行可视为匀速圆周运动，其轨道离地高度h小于同步卫星的离地高度，地球的半径为R，地球表面附近重力加速度大小为g，忽略地球的自转，下列关于天目一号卫星的说法正确的是（　　）
A. 从发射到进入预定轨道整个过程均处于失重状态
B. 进入预定轨道后的运行速度大小为
C. 进入预定轨道后的向心加速度大小为
D. 进入预定轨道后的运行周期大于24小时
【参考答案】B
【名师解析】
天目一号卫星在加速升空阶段加速度的方向向上，所以加速升空阶段处于超重状态，卫星进入预定轨道后围绕地球做匀速圆周运动，卫星的加速度等于重力加速度，所以处于失重状态，故A错误；
B．设地球质量为M，卫星在轨运行时线速度为v，由万有引力提供向心力
得
地球表面上一质量为的物体由万有引力等于重力
得
联立解得
故B正确；
C．由万有引力提供向心力
而
联立解得
故C错误；
D．由万有引力提供向心力
得周期
可知轨道半径越大，周期越大，而天目一号卫星进入预定轨道后的轨道半径比同步卫星的轨道半径小，所以天目一号卫星进入预定轨道后的运行周期比同步卫星的运行周期小，进入预定轨道后的运行周期小于24小时，故D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)