物理热点题型信息速递——长征五号B运载火箭（含答案）

物理热点题型信息速递——长征五号 B 运载火箭 1、近地卫星 【资料导读】 椰风拂碧海，神箭冲九霄。5 日 18 时 0 分，长征五号 B 搭载新一代载人飞船试验 船和柔性充气式货物返回试验舱，从文昌航天发射场点火升空。约 488 秒后，载荷组 合体与火箭成功分离进入预定轨道，我国空间站阶段的首次飞行任务告捷。 长征五号 B 以长征五号运载火箭为基础改进研制而成，主要承担着我国空间站舱 段等重大航天发射任务。长征五号 B 全长约 53.7 米，芯一级直径 5 米，捆绑 4 个直 径 3.35 米助推器，整流罩长 20.5 米、直径 5.2 米，采用无毒无污染的液氧、液氢和 煤油作为推进剂，起飞质量约 849 吨，近地轨道运载能力大于 22 吨，是目前我国近 地轨道运载能力最大的火箭。 【习题演练】 1、2015 年 12 月,我国在酒泉卫星发射中心成功将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子 探测卫星“悟空”成功发射升空.若设该卫星发射后在距地面高度为 的轨道上绕地球做匀 速圆周运动,运行周期为 ( 小于地球自转周期),地球半径为 ,引力常量为 ,地球同步 卫星的运动也可视为匀速圆周运动,根据这些信息,可知( ) A、“悟空”卫星的轨道半径比同步卫星的轨道半径大 B.“悟空”卫星绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小为 C.地球表面的重力加速度大小为 D.地球的平均密度为 2、设地面附近重力加速度为 ,地球半径为 ,人造地球卫星圆形轨道半径为 。那么,以 下说法正确的是( ) h T T R G 2 R T π 2 2 4 Rg T π= 3 2 3 3 ( )R h GT R πρ += 0g 0R RA.卫星在轨道上向心加速度大小为 B.卫星运行的速度大小为 C.卫星运行的角速度大小为 D.卫星运行的周期为 3、2018 年 12 月 27 日, “北斗三号”基本系统已完成建设,开始提供全球服务其导航系统中 部分卫星运动轨道如图所示:a 为低轨道极地卫星；b 为地球同步卫星；c 为倾斜轨道卫星,其 轨道平面与赤道平面有一定的夹角,周期与地球自转周期相同.下列说法正确的是（ ） A.卫星 a 的线速度比卫星 c 的线速度小 B.卫星 b 的向心加速度比卫星 c 的向心加速度大 C.卫星 b 和卫星 c 的线速度大小相等 D.卫星 a 的机械能一定比卫星 b 的机械能大 答案以及解析 1 答案及解析： 答案：D 解析：由 ,可得 ,由题意知卫星"悟空"的周期小于地球同 步卫星的周期,则“悟空”卫星的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,A 错误；"悟空"卫星绕 地球做匀速圆周运动的线速度大小为 ,B 错误;由 2 0 0 2 g R R 2 0 0R g R 3 2 0 0 R R g 3 2 0 0 2 R R g π 2 2 2MmG m rr T π =    3 2 rT GM π= 2 ( )R h T π + 2 2 2 ( )( ) MmG m R hR h T π = + +  可得 ,由黄金代换公式有 ,C 错误:由 ,可得地球质量 ,则地球平均密度 ，D 正确. 2 答案及解析： 答案：ABD 解析： , ,又 ,故 ,A 正确。又 ,B 正确。 ,C 错误。 ,D 正确。 3 答案及解析： 答案：C 解析：人造卫星在围绕地球做匀速圆周运动的过程中由万有引力提供向心力.报据万有引力 定律和匀速圆周运动知识得 ,解得 , 由题意可知，卫星 a 的轨道半径小于卫星 c 的轨道半径，故卫星 a 的线速度大于卫星 c 的线速度，卫星 b 的轨道半径等于卫星 c 的轨道半径，故卫星 b 的线速度等于卫星 c 的线速度，卫星 b 的向 心加速度等于卫星 c 的向心加速度，AB 项错误，C 项正确;由于不知道卫星的质量大小关系， 故无法判断卫星 a 的机械能与卫星 b 的机械能大小关系，D 项错误。 2、变轨问题 【资料导读】 中国载人航天工程总设计师周建平院士接受采访时表示：“11 次任务的完成，将 标志着我们中国空间站正式建成。” 中国空间站建成后将成为一个国家级太空实验室。 2 32 ( )GM R hT π = ⋅ +   2 3 2 2 2 4 ( )GM R hg R T R π += = 2 2 2 ( )( ) MmG m R hR h T π = + +   2 3 2 4 ( )R hM GT π += 3 2 3 3 3 ( +h) 4 3 M R GT RR πρ π = = 2 MmG maR = 2 Ma G R = 0 2 0 Mg G R = 2 0 0 2 g Ra R = 22 0 0, g Rva v aRr R = = = 2 0 0 3 g Ra R R ω = = 2 0 0 2 2 RT g R π πω= = 2 2 Mm vG m mar r = = GMv r = 2 GMa r =据介绍，空间站舱内和舱外部署了大量的科学实验装置，包括空间生命科学、空 间材料科学、空间微重力科学、燃烧科学、基础物理学以及天文学的研究设备。这些 设备是按照通用模式来研制的，满足不同的、细分的科学领域。 中国空间站还将有一个共轨飞行的光学舱。周建平谈道，“这个光学舱实际上是 一个巡天望远镜，它的分辨率和大家熟知的哈勃望远镜的分辨率是相当的，但它的视 场角要比哈勃望远镜大 300 多倍，可以完成对大范围天体的巡天探测。” 【习题演练】 1、如图所示，1、2、3分别是 A 、 B 、 C 三 颗 卫 星 绕地球运行的轨道，1、2 是圆轨道，3 是 椭 圆轨道，其中 1 是 近 地轨道， P 为椭圆轨道的近地点,Q 为 2、3 两个轨道的一个交 点，则下列说法正确的是（ ） A.三颗卫星的线速度均不超过地球的第一宇宙速度 B . 卫 星 B 和 卫 星 C 的线速度大小有可能在某时刻相等 C.在 Q 点，卫星 B 的加速度—定大于卫星 C 的加速度 D.卫星 A 的周期最小，卫星 B 的周期最大 2、如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道 1，然后经点火，使其沿 椭圆轨道 2 运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道 3。轨道 1、2 相切于 Q 点，轨 道 2、3 相切于 P 点，则当卫星分别在 1、2、3 轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ） A.卫星在轨道 3 上的速率大于在轨道 1 上的速率 B.卫星在轨道 3 上的角速度大于在轨道 1 上的角速度 C.卫星在轨道 1 上经过 Q 点时的加速度大于在轨道 2 上经过 Q 点时的加速度D.卫星在轨道 2 上经过 P 点时的加速度等于它在轨道 3 上经过 P 点 的加速度 3、2018 年 11 月 1 日 23 时 57 分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭成功 发射第四十一颗北斗导航卫星。这是我国“北斗三号”系统第十七颗组网卫星，也是“北斗三 号”系统首颗地球同步轨道卫星。质量为 m 的卫星发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨 道，如图所示，先将卫星发射至近地圆轨道 I，然后在 A 点（近地点）点火加速，卫星做离 心运动进入椭圆轨道Ⅱ;在 B 点（远地点）再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。已知卫星在轨道 I 和轨道Ⅲ上做匀速圆周运动的轨道半径分别为 和 ，速率分别为 和 ,地球的质量为 M， 引力常量为 G，则卫星在轨道Ⅱ上运动时，下列说法正确的是（ ） A.卫星经过 A 点时的动能大于 B.卫星经过 B 点时的加速度为 C.卫星的运行周期 D.卫星由 A 点运动到 B 点，其机械能增大 4、我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发生“神舟十一号”飞船与“天宫二号” 对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空 间实验室的对接，下列措施可行的是( ) A、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接 B、使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接 C、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速 度接近时实现对接 D、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速 度接近时实现对接 1R 2R 1v 2v 2 1 1 2 mv 2 1 2 4 ( ) GM R R+ 1 2 1 2 2π 2πR RTv v <