2022年高考物理复习23 不同轨道卫星参量同步卫星卫星变轨问题（解析版）

高三物理复习专题专练（力学部分）专题23不同轨道卫星参量、同步卫星、卫星变轨问题专练目标专练内容目标1不同轨道卫星的参量（1T—8T）目标2同步卫星（9T—16T）目标3卫星变轨问题（17T—25T）学科网（北京）股份有限公司 【典例专练】一、不同轨道卫星的参量学科网（北京）股份有限公司 1．空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间站在2020.02-2020.08期间离地高度随时间变化的曲线，则空间站（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．绕地运行速度约为B．绕地运行速度约为C．在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒学科网（北京）股份有限公司 D．在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒【答案】D【解析】AB．卫星贴近地面做匀速圆周运动的线速度大小设为v1，此速度为第一宇宙速度，即v1学科网（北京）股份有限公司 =7.9km/s；地球半径约为6400km，则空间站离地高度在418km~421km之间。由，解得空间站距离地面的最小高度约为h=418km＜R=6400km，则所以空间站绕地运行速度故AB错误；学科网（北京）股份有限公司 C．在4月份轨道半径出现明显的变大，则可知，机械能不守恒，故C错误；D．在5月份轨道半径基本不变，故可视为机械能守恒，故D正确。故选D。2．我国计划发射“人造月亮”，届时天空中将会同时出现月亮和“人造月亮”，月亮A和“人造月亮”B绕地球（球心为O）的运动均可视为匀速圆周运动，如图所示，设∠BAO＝θ，运动过程中θ的最大正弦值为p，月亮绕地球运动的线速度大小和周期分别为v1和T1，“人造月亮”绕地球运动的线速度大小和周期分别为v2和学科网（北京）股份有限公司 T2，则（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．B．C．D．【答案】A学科网（北京）股份有限公司 【解析】由题图知，当AB的连线与“人造月亮”的轨道圆相切时，θ最大，有最大正弦值为p，根据几何关系可得根据万有引力提供向心力可得：；由得；所以；故A正确，BCD错误．故选A。3．中国北斗卫星导航系统（BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。2020年左右北斗卫星导航系统可以形成全球覆盖能力。如图所示是北斗卫星导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c学科网（北京）股份有限公司 三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则（　　）A．卫星a的角速度小于c的角速度B．卫星a的加速度大于b的加速度学科网（北京）股份有限公司 C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度D．卫星b的周期大于24h【答案】A【解析】由万有引力提供向心力有整理得，，学科网（北京）股份有限公司 ，A．a的轨道半径大于c的轨道半径，因此卫星a的角速度小于c的角速度，A正确；B．a的轨道半径与b的轨道半径相等，因此卫星a的加速度等于b的加速度，B错误；C．当r=R时，环绕速度为第一宇宙速度，即；a的轨道半径大于地球半径，因此卫星a学科网（北京）股份有限公司 的运行速度小于第一宇宙速度，C错误；D．a的轨道半径与b的轨道半径相等，卫星b的周期等于a的周期，为24h，D错误。故选A。学科网（北京）股份有限公司 4．2021年6月17日我国3名宇航员成功入驻我国自己的空间站，宇航员将在空间站内做各种“微重力”（物体的视重微小但不为零）环境下的科学实验。微重力是由多种原因引起的，其中一个原因是“重力梯度”（物体在空间站内处于不同的高度时，由于物体随空间站一起运行的轨道半径微小变化引起的地球引力及向心力的变化）引起的。假设物体在空间站内某位置处于完全失重状态（视重为零），则在此位置的上方（远离地球），忽略其它因素，关于由重力梯度引起的微重力，下列判断正确的是（　　）A．微重力指向地球B．微重力与空间站运行线速度方向相同C．微重力指向远离地球D．微重力与空间站运行线速度方向相反学科网（北京）股份有限公司 【答案】C【解析】假设物体在空间站内某位置处于完全失重状态（视重为零），此时万有引力恰好提供向心力有在此位置的上方（远离地球），由公式变小，而所需的向心力学科网（北京）股份有限公司 由于半径变大，万有引力变小比向心力变小更快，物体在此位置的上方（远离地球）有远离地球的趋势，由于万有引力在地球和物体的连线上，向心力在垂直速度的方向上，所以微重力指向远离地球，故C正确，ABD错误。故选C。5．我国北斗卫星导航系统由若干个卫星组成，如图所示地球静止轨道卫星B（GEO）、倾斜地球同步轨道卫星A（IGSO）和中圆地球轨道卫星C（MEO）是其中三颗卫星。这三颗卫星可近似认为绕地球做匀速圆周运动，其中卫星A、C轨道共面，轨道半径rCT1故B正确；学科网（北京）股份有限公司 C．要使得卫星从轨道1变轨到轨道2需要在P点火加速，故C正确；D．根据C项分析可知，卫星由轨道1变至轨道2，机械能增大。而在轨道2、3上，高度相同，机械能也相同。即E3=E2>E1故D错误。故选BC。8．2020年11月6日11时19分，全球首颗6G试验卫星“电子科技大学号”搭载“长征六号”遥三运载火箭成功升空，并顺利进入预定轨道，这代表着中国航天正式进入6G探索时代。若地球同步卫星的轨道半径是该卫星的轨道半径的n倍，已知地球半径为R，地球北极表面的重力加速度大小为g，地球自转周期为T学科网（北京）股份有限公司 。则下列说法正确的是（　　）A．地球同步卫星的向心加速度大小为B．“电子科技大学号”卫星的运动周期为学科网（北京）股份有限公司 C．“电子科技大学号”卫星的运行轨道半径为D．“电子科技大学号”卫星的运行线速度大小为【答案】AC学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．对同步卫星对北极上的物体同步卫星的向心加速度联立解得；选项A正确；B．根据开普勒第三定律可知则选项B错误；学科网（北京）股份有限公司 C．“电子科技大学号”卫星的运行轨道半径为选项C正确；D．根据解得“电子科技大学号”卫星的运行线速度大小为选项D错误。故选AC。学科网（北京）股份有限公司 二、同步卫星9．2020年6月23日，我国在西昌卫星发射中心成功发射北斗卫星导航系统第55颗导航卫星，至此北斗卫星导航系统星座部署全面完成。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星构成，其中北斗卫星导航系统第41颗卫星为地球同步轨道卫星，它的轨道半径约为。第44颗卫星为倾斜地球同步轨道卫星，运行周期等于地球的自转周期。两种同步卫星的绕行轨道都为圆轨道。倾斜地球同步轨道平面与地球赤道平面成一定夹角，如图所示。已知引力常量。下列说法中正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．两种同步卫星都可能经过北京上空B．根据题目数据可估算出地球的质量学科网（北京）股份有限公司 C．倾斜地球同步轨道卫星经过赤道正上方同一位置，一天内只可能有1次D．任意12小时内，万有引力对第41颗卫星冲量的大小与对第44颗卫星冲量的大小相等【答案】B学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．倾斜地球同步轨道卫星可能经过北京上空，而地球同步轨道卫星不能经过北京上空，故A错误；B．由于两种卫星的周期相等，都是24h，根据万有引力提供向心力可得代入数据可知只可求出地球质量，故B正确；C．倾斜地球同步轨道卫星周期为24h，如果开始时位于南半球上方，则一天之内倾斜地球同步轨道卫星会跨过赤道某点上方到达北半球上方，然后再次跨过赤道上同一点上方回到南半球上方，故2次经过赤道正上方同一位置，故C错误；D．两卫星的线速度大小相等，设为v0，相等任意12小时内，万有引力使两颗卫星的速度改变180°，速度变化量大小为2v0，根据动量定理可知I=m△v学科网（北京）股份有限公司 虽然速度变化量大小相等，但两星质量不一定相等，故地球对第41颗卫星冲量的大小和对第44颗卫星冲量的大小不一定相等，故D错误。故选B。10．如图所示，天链一号04星是一颗地球同步卫星，它与天链一号02星、03星在圆形轨道2上实现组网运行，可为在近地圆形轨道1上运行的天宫二号提供数据中继与测控服务。下列说法正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．天链一号04星的最小发射速度是11.2km/sB．天链一号04星的运行速度小于天宫二号的运行速度学科网（北京）股份有限公司 C．为了便于测控，天链一号04星相对于地面静止于酒泉飞控中心的正上方D．天链一号04星的运行速度可能小于天链一号02星的运行速度【答案】B学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．天链一号04星是地球的同步卫星。其发射速度应大于7.9km/s，小于11.2km/s，A错误，B．根据可得轨道半径越大，运行速度越小，B正确；C．同步卫星相对地面静止，自西向东绕地球转动，轨道圆心在地心处，因此只能定点于赤道上空，C错误；学科网（北京）股份有限公司 D．04星与02星在同一轨道上运行，轨道半径向等，因此线速度应相等，D错误。故选B。11学科网（北京）股份有限公司 ．石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它的发现使“太空电梯”的制造成为可能，人类将有望通过“太空电梯”进入太空。设想在地球赤道平面内固定安装一垂直于地面延伸到太空的轻质电梯，电梯顶端可超过地球的同步卫星A的高度延伸到太空深处，这种所谓的太空电梯可用于降低成本地发射绕地人造卫星。如图所示，假设某物体B乘坐太空电梯到达了图示的位置并停在此处，与同高度运行的卫星C和同步卫星A相比较（　　）A．B的角速度小于C的角速度学科网（北京）股份有限公司 B．B的线速度大于同步卫星A的线速度C．若B突然脱离电梯，B将做离心运动D．B的向心加速度大于A的向心加速度学科网（北京）股份有限公司 【答案】A【解析】A．由图可知C的周期小于同步卫星的周期，即小于B的周期，则C的角速度大于B的角速度，故A正确；学科网（北京）股份有限公司 B．因B与同步卫星A的角速度相同，由知同步卫星A的线速度大，故B错误；C．若B突然脱离电梯，因其线速度小于同轨道的卫星的线速度，则所需向心力小于万有引力，做近心运动，故C错误；学科网（北京）股份有限公司 D．因B与同步卫星A的角速度相同，根据可知A的向心加速度大于B的向心加速度，故D错误。故选A。12学科网（北京）股份有限公司 ．当今社会信息通讯技术高速发展，其中地球同步卫星的作用非常重要。如图所示，某一在轨地球同步通讯卫星信号对地球赤道覆盖的最大张角为2α。假设因地球的自转周期变大，使地球同步通讯卫星信号对地球赤道覆盖的最大张角变为2β，则地球自转周期变化前后，同步卫星的运行周期之比为（　　）A．B．C．D．学科网（北京）股份有限公司 【答案】B【解析】设地球半径为R，变化前的轨道半径变化后轨道半径根据可得因此B正确，ACD错误。故选B。学科网（北京）股份有限公司 13．北斗卫星导航系统有5颗静止轨道卫星。已知地球两极的重力加速度大小为g，将地球视为半径为R0的球体，地球的自转周期为T0，则地球静止轨道卫星（同步卫星）距离地球表面的高度为（　　）A．B．C．D．学科网（北京）股份有限公司 【答案】B【解析】地球赤道物体随地球自转所需要向心力由万有引力的分力提供地球同步卫星做圆周运动的向心力由万有引力提供，即学科网（北京）股份有限公司 解得地球静止轨道卫星的轨道半径则地球静止轨道卫星（同步卫星）距离地球表面的高度为故B正确，ACD错误。故选B。14．2020年6月23日，北斗三号系统第55颗卫星即“收官之星”在西昌卫星发射中心发射成功，这是一颗地球同步卫星。若该卫星先在近地圆轨道上运行，线速度为、周期为、加速度为；经转移轨道变到地球同步轨道，在同步轨道上运行的线速度为、周期为、加速度为；卫星发射前在发射架上跟随地球自转的线速度为、周期为、向心加速度为，地球表面的重力加速度为，下列说法正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．B．C．D．【答案】B学科网（北京）股份有限公司 【解析】该卫星在近地圆轨道上和在地球同步轨道上，由引力作为向心力可得解得，，近地圆轨道半径较小，故有，，其中在近地圆轨道上运行时卫星在地球同步轨道上和在发射架上随地球自转时具有相同的周期，即学科网（北京）股份有限公司 同步卫星轨道半径较大，由，可知，综上所述，可得；；，B正确。故选B。15．有、、、四颗地球卫星，卫星还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星处于地面附近近地轨道上正常运动，是地球同步卫星，是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，则说法错误的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．的向心加速度小于重力加速度B．在相同时间内转过的弧长最长C．在内转过的圆心角是D．的运动周期有可能是学科网（北京）股份有限公司 【答案】D【解析】A．a受万有引力和支持力作用，靠两个力的合力提供向心力，向心加速度小于重力加速度g，故A正确，不符合题意；学科网（北京）股份有限公司 B．根据得由于rb＜rc＜rd，则vb＞vc＞vd，a、c的角速度相等，根据v=rω知，c的线速度大于a的线速度，可知b的线速度最大，则相同时间内转过的弧长最长，故B正确，不符合题意；C．c为同步卫星，周期为24h，4h内转过的圆心角故C正确，不符合题意；学科网（北京）股份有限公司 D．根据得，d的轨道半径大于c的轨道半径，则d的周期大于c的周期，可知d的周期一定大于24h，故D错误，符合题意。故选D。16．如图所示，a为放在地球赤道上相对地面静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（轨道半径约等于地球半径），c为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．a、b、c做匀速圆周运动的角速度大小关系为B．a、b、c做匀速圆周运刚的线速度大小关系为学科网（北京）股份有限公司 C．a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为D．a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为【答案】B学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．对于b、c两卫星，由知，地球赤道上的物体a与地球同步卫星c角速度相同，所以有，故A错误；B．地球赤道上的物体a与地球同步卫星c角速度相同，根据学科网（北京）股份有限公司 c的线速度大于a的线速度，即，对于b、c两卫星，根据知b的线速度大于c的线速度，即，所以有，故B正确；C．卫星c为地球同步卫星，所以，根据得知c的周期大于b的周期，所以，故C错误；D．地球赤道上的物体a与地球同步卫星c角速度相同，根据知，c的向心加速度大于a学科网（北京）股份有限公司 的向心加速度．即有，对于b、c两卫星，根据知b的向心加速度大于c的向心加速度，即有，所以有，故D错误。故选B。三、卫星变轨问题17．2021年2月10日，中国首次火星探测任务“天问一号”探测器实施近火捕获制动，成为人造火星卫星。环绕火星时由赤道轨道变为极地轨道，由高空轨道变为低空轨道，分别在赤道轨道远火点Q学科网（北京）股份有限公司 调整和在极地轨道近火点P调整，下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”由赤道轨道变为极地轨道1，需要在Q点朝运动的前方喷气学科网（北京）股份有限公司 B．“天问一号”在极地轨道1和极地轨道2的P点加速度相同C．“天问一号”由极地轨道2变为极地轨道3需要在P点加速学科网（北京）股份有限公司 D．若忽略变轨过程喷气导致卫星的质量变化，“天问一号”在极地轨道2具有的机械能比在极地轨道1具有的机械能大【答案】B【解析】A．“天问一号”由赤道轨道变为极地轨道1，需要在Q学科网（北京）股份有限公司 点朝与运动的有一定夹角的斜上方喷气，所以A错误；B．“天问一号”在极地轨道1和极地轨道2的P点，即为同一位置，则万有引力相同，所以加速度相同，则B正确；学科网（北京）股份有限公司 C．“天问一号”由极地轨道2变为极地轨道3需要在P点减速，所以C错误；D．若忽略变轨过程喷气导致卫星的质量变化，“天问一号”从极地轨道2要点火加速才能进入轨道1，即化学能转化为机械能，则“天问一号”在极地轨道2具有的机械能比在极地轨道1具有的机械能小，所以D错误；故选B。18．2021年1月，“天通一号”03星发射成功。发射过程简化为如图所示：火箭先把卫星送上轨道1（椭圆轨道，P、Q学科网（北京）股份有限公司 是远地点和近地点）后火箭脱离；卫星再变轨，到轨道2（圆轨道）；卫星最后变轨到轨道3（同步圆轨道）。轨道1、2相切于P点，轨道2、3相交于M、N两点。忽略卫星质量变化。（　　）A．卫星在三个轨道上的周期学科网（北京）股份有限公司 B．由轨道1变至轨道2，卫星在P点向前喷气C．卫星在三个轨道上机械能D．轨道1在Q点的线速度小于轨道3的线速度学科网（北京）股份有限公司 【答案】C【解析】A．根据开普勒第三定律可知，卫星在三个轨道上的周期，故A错误；B．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向后喷气，故B错误；学科网（北京）股份有限公司 C．由轨道1变至轨道2，离心运动，卫星在P点向后喷气，机械能增大，而在轨道2、3上，高度相同，根据可知，速度大小相同，动能相同，则机械能相同，故，故C正确；D．轨道1在Q点的线速度大于对应圆轨道的线速度，根据可知Q点对应圆轨道的线速度大于轨道3的线速度，故轨道1在Q点的线速度大于轨道3的线速度，故D错误。故选C。19学科网（北京）股份有限公司 ．2020年12月6日5时42分，嫦娥五号上升器成功与轨道器和返回器组合体交会对接，并将样品容器安全转移至返回器中。这是我国首次实现月球轨道交会对接。如图，上升器进入环月飞行轨道开始，通过远程导引和近程自主控制，轨道器和返回器组合体逐步靠近上升器，以抱抓的方式捕获上升器，5时42分，完成交会对接，并将样本转移至轨道器中后，上升器圆满完成使命与轨道器分离。为避免成为太空垃圾，影响国际社会后续月球探测任务，上升器受控离轨落月。已知月球半径约为地球半径的，月球质量约为地球质量的，则（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．上升器从月球表面发射时的速度至少约为B．使轨道器在100米停泊位置沿运行速度的方向喷气，从而实现与前方上升器对接ZC．抱抓捕获完成对接前后系统机械能守恒学科网（北京）股份有限公司 D．载有月壤样本的返回器在变轨进入月地转移轨道时需要点火减速【答案】A【解析】A．某星球表面发射卫星的最小发射速度为解得学科网（北京）股份有限公司 则有所以A正确；B．使轨道器在100米停泊位置沿运行速度的方向喷气，轨道器速度减小，向低轨道运动，不能追上前方和上升器，不能与前方上升器对接，所以B错误；学科网（北京）股份有限公司 C．抱抓捕获完成对接前后，轨道器与上升器相当于完全非弹性碰撞，系统机械能不守恒，所以C错误；D．载有月壤样本的返回器在变轨进入月地转移轨道时需要点火加速，使返回器速度增大，向高轨道运动，所以D错误；故选A。20．2021年5月15日中国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆，在火星上首次留下中国印迹，迈出了中国星际探测征程的重要一步。“天问一号”探测器需要通过霍曼转移轨道从地球发送到火星，地球轨道和火星轨道看成圆形轨道，此时霍曼转移轨道是一个近日点M和远日点P都与地球轨道、火星轨道相切的椭圆轨道（如图所示），在近日点短暂点火后“天问一号”进入霍曼转移轨道，接着“天问一号”沿着这个轨道直至抵达远日点，然后再次点火进入火星轨道。已知万有引力常量为G，太阳质量为m，地球轨道和火星轨道半径分别为r和R学科网（北京）股份有限公司 ，地球、火星、“天问一号”运行方向都为逆时针方向。若只考虑太阳对“天问一号”的作用力，下列说法正确的是（　　）A．“天问一号”在地球轨道上的角速度小于在火星轨道上的角速度学科网（北京）股份有限公司 B．“天问一号”运行中在转移轨道上P点的加速度比在火星轨道上P点的加速度小C．两次点火之间的时间间隔为D．两次点火喷射方向都与速度方向相同学科网（北京）股份有限公司 【答案】C【解析】A．设“天问一号”探测器质量为，在地球轨道及火星轨道上运行时，万有引力提供向心力，根据牛顿第二定律有；因为所以可判断知即“天问一号”在地球轨道上的角速度大于在火星轨道上的角速度，故A错误；B．“天问一号”运行中在转移轨道上P点的加速度与在火星轨道上P学科网（北京）股份有限公司 点的加速度均由万有引力来提供，由于在该点探测器受到的万有引力相等，根据牛顿第二定律可知，它们的加速度相等，故B错误；C．根据开普勒第三定律知，探测器在地球轨道上及霍曼转移轨道上运行时满足又因为探测器在地球轨道上满足联立两式求得：探测器在霍曼转移轨道上运行时的周期学科网（北京）股份有限公司 则两次点火之间的时间间隔为故C正确；D．“天问一号”两次点火时都要做离心运动，所以需要加速，则喷射方向必须都与速度方向相反，从而给探测器向前的推力，使之加速，从而变到更高的轨道，故D错误。故选C。21．2021年2月15日17时，我国首次火星探测任务天问一号探测器成功实施“远火点平面轨道调整”。图为该过程的示意图，图中虚线轨道所在平面，与实线轨道所在平面垂直、探测器由远处经A点进入轨道1，经B点进入轨道2，经C点进入轨道3，再经C点进入轨道4。上述过程仅在点A、B、C启动发动机点火，A、B、C、D、E学科网（北京）股份有限公司 各点均为各自所在轨道的近火点或远火点，各点间的轨道均为椭圆。。以下说法正确的是（　　）A．探测器经过E点的机械能大于D点的机械能学科网（北京）股份有限公司 B．在B点发动机点火过程中推力对探测器做正功C．探测器经过E点的速度一定大于火星的第一宇宙速度D．探测器从A点运行到B点的时间大于在轨道2上从B点运行到C点的时间学科网（北京）股份有限公司 【答案】D【解析】A．探测器由轨道3进入轨道4需要点火减速，机械能减少，因此探测器经过E点的机械能小于D点的机械能，选项A错误；B．在B学科网（北京）股份有限公司 点发动机点火使探测器进入半径较小的轨道2，需要减速，因此此过程中推力对探测器做负功，选项B错误；C．第一宇宙速度是最大运行速度，因此探测器经过E点的速度一定小于火星的第一宇宙速度，选项C错误；D．探测器从A点运行到B点的半径大于轨道2上的半径，根据开普勒第三定律可知探测器从A学科网（北京）股份有限公司 点运行到B点的时间大于在轨道2上从B点运行到C点的时间，选项D正确。故选D。22．2020年11月24日，我国在海南文昌卫星发射中心发射了“嫦娥五号”月球探测器，返回器于2020年12月17日成功返回地面。返回器在返回时以“跳跃式返回技术”返回地面。“跳跃式返回技术”是指航天器在关闭发动机后进入大气层，依靠大气升力再次冲出大气层，降低速度后再进入大气层，如图所示，虚线为大气层的边界。已知地球半径为R，d点距地心距离为r，地球表面重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．返回器在a点速率等于c点的速率学科网（北京）股份有限公司 B．返回器在c点速率大于e点的速率C．返回器在d点受到地球的吸引力为D．返回器在b点处于失重状态学科网（北京）股份有限公司 【答案】C【解析】A．返回器从a点到c点，万有引力不做功，阻力做负功，所以在a点速率大于c点的速率。故A错误；学科网（北京）股份有限公司 B．返回器从c点到e点，没有空气阻力，机械能守恒，所以在c点速率等于e点的速率。故B错误；C．返回器在d点受到地球的吸引力为根据黄金代换式，有联立，可得故C正确；学科网（北京）股份有限公司 D．从轨迹的弯曲方向，可知在b点合力向上，处于超重状态。故D错误。故选C。23．2021年2月10日19时52分，“天问一号”探测器实施近火“捕获”制动，成功被火星引力“捕获”实现变轨，2月15日，“天问一号”探测器实现了完美的“侧手翻”，将轨道调整为经过火星两极的环火星椭圆形轨道。“天问号”运行的轨迹图如图所示，则下列说法正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．“天问一号”的发射速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B．“天问一号”要实现近火“捕获”需要在“捕获”点进行减速学科网（北京）股份有限公司 C．“天问一号”在“侧手翻”前瞬间的加速度等于“侧手翻”后瞬间的加速度D．“天问一号”在环火星两极的椭圆形轨道上运行时近火点的速度比远火点的速度小【答案】BC学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．“天问一号”的发射速度要大于第二宇宙速度，A错误；B．“天问一号”要实现近火“捕获”需要在“捕获”点进行减速，故B正确；学科网（北京）股份有限公司 C．火星对“天问一号”的万有引力为“天问一号”的合力，在“侧手翻”变轨前后瞬间火星对“天问一号”的万有引力相同，根据牛顿第二定律，则加速度相同，C正确；D．“天问一号”在环火星两极的椭圆形轨道上运行时近火点的速度比远火点的速度大，D错误。故选BC。学科网（北京）股份有限公司 24．“天问一号”是我国首颗人造火星卫星，“天问一号”探测器自地球发射后，立即被太阳引力俘获，沿以太阳为焦点的椭圆地火转移轨道无动力到达火星附近，在火星附近被火星引力俘获后环绕火星飞行。关于“天问一号”运行过程描述正确的是（　　）A．“天问一号”的发射速度大于第一宇宙速度小于第二宇宙速度学科网（北京）股份有限公司 B．“天问一号”的发射速度大于第二宇宙速度小于第三宇宙速度C．“天问一号”到达火星附近需要加速才能被火星俘获D．“天问一号”到达火星附近需要减速才能被火星俘获学科网（北京）股份有限公司 【答案】BD【解析】AB．“天问一号”在地球附近脱离地球束缚，而没有脱离太阳束缚，因此发射速度介于第二宇宙速度和第三宇宙速度之间，B正确，A错误；学科网（北京）股份有限公司 CD．到达火星附近，如果不做减速运动，“天问一号”将沿地火转移轨道继续绕太阳运动，因此需要在火星附近减速才能被火星俘获，C错误，D正确。故选BD。25．我国首次发射的火星探测器“天问一号”经过长达半年的航行，于2021年2月10日成功被火星引力捕获，绕火星赤道平面椭圆轨道1运行（如图所示）。为了观测火星的南北极，2月15日探测器运行到轨道1的远火点，短时间内启动探测器上发动机，成功实施了轨道平面机动，转移到与轨道1平面垂直的椭圆轨道2上运行。假设变轨前后两椭圆轨道的近火点P与远火点Q相同，远火点距离火星中心距离为r，探测器在远火点的速率为v，忽略探测器在Q点的变轨时间且变轨后发动机关闭，不考虑其他天体的影响。下列说法正确的是（　　）学科网（北京）股份有限公司 A．变轨过程中发动机对探测器做正功B．变轨过程中探测器速度变化量大小为学科网（北京）股份有限公司 C．变轨前后瞬间探测器的向心加速度不变D．在远火点探测器的加速度小于【答案】BC学科网（北京）股份有限公司 【解析】A．探测器在远火点Q变轨前后瞬间的速度大小均为v，受到火星的万有引力与v垂直，万有引力不做功，由动能定理知，发动机对探测器做的总功为零，选项A错误；B．由矢量的运算法则知，变轨过程中，探测器速度变化量大小为选项B正确；C．在远火点Q学科网（北京）股份有限公司 探测器受到火星的万有引力提供向心力，由牛顿第二定律知，变轨前后瞬间探测器的向心加速度不变，选项C正确；D．若探测器在Q点变为以火星为中心，半径为r的圆轨道上运行，其速率v0>v，在圆轨道与椭圆轨道的Q点，探测器的加速度大小为选项D错误。故选BC。学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司