专题07 万有引力与航天【知识训练】-2020-2021学年高一物理下学期期末专项复习（原卷版）（新教材人教版）

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专题 07 万有引力与航天

常考点 1：求人造卫星相关数据

1．在距地面不同高度的太空有许多飞行器。其中“天舟一号”距地面高度约为 393 km，哈勃望远镜距

地面高度约为 612 km，“张衡一号”距地面高度约为 500 km。若它们均可视为绕地球做圆周运动，则(　　)

A．“天舟一号”的加速度大于“张衡一号”的加速度

B．哈勃望远镜的线速度大于“张衡一号”的线速度

C．“天舟一号”的周期大于哈勃望远镜的周期

D．哈勃望远镜的角速度大于“张衡一号”的角速度

2.如图所示，在同一轨道平面内的两颗人造地球卫星 A、B绕地球做同方向的匀速圆周运动，周期分别

为TA、TB。某时刻 A、B和地球恰好在同一条直线上，从此时刻开始到 A、B和地球再次共线的时间间隔为

t，下列说法中正确的是(　　)

A．A、B卫星的线速度 vA<vB

B．A、B卫星的向心加速度 aA<aB

C．t一定大于 TA

D．t一定大于

3．[多选]2019 年11 月5日，第 49 颗北斗导航卫星成功发射，为 2020 年完成北斗全球组网打下坚实基

础。北斗卫星导航系统由不同轨道卫星组成，其中北斗IGSO3 卫星的运行轨道为倾斜地球同步轨道，倾角

为55.9°，高度约为 3.59 万千米；北斗M3 卫星运行轨道为中地球轨道，倾角为 55.3°，高度约为 2.16 万千

米。已知地球半径约为 6 400 千米，两颗卫星的运行轨道均可视为圆轨道，则下列说法中正确的是(　　)

A．北斗IGSO3 卫星的线速度大于北斗M3 卫星的线速度

B．北斗IGSO3 卫星的周期大于北斗M3 卫星的周期

C．北斗IGSO3 卫星连续经过地球非赤道上某处正上方的时间间隔约为 24 h

D．北斗IGSO3 卫星与地面上的北京市的距离恒定

【方法与技巧】

应用万有引力定律应注意的问题

（1）卫星的 an、v、ω、T与卫星的质量无关，仅由被环绕的天体的质量 M和轨道半径 r决定。

（2）应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件，如地球的公转周期是 365 天，自转一

周是 24 小时，其表面的重力加速度约为 9.8 m/s2。　

常考点 2：人造卫星的变轨问题

变轨问题的两种常见形式

（1）渐变

由于某个因素的影响使卫星的轨道半径发生缓慢的变化，由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可

以看成是匀速圆周运动。

① 关键要点：轨道半径 r减小(近心运动)。

这种变轨运动的起因是阻力使卫星速度减小，所需要的向心力减小了，而万有引力大小没有变，因此

卫星将做近心运动，即轨道半径 r将减小。

② 各个物理参量的变化：当轨道半径 r减小时，卫星线速度 v、角速度 ω、向心加速度 a增大，周期 T

减小。

（2）突变由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发

生突变，使其到达预定的轨道。

发射同步卫星时，通常先将卫星发送到近地轨道 I，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为 v1，在 P点

第一次点火加速，在短时间内将速率由 v1增加到 v2，使卫星进入椭圆轨道Ⅱ；卫星运行到远地点 Q时的速

率为 v3，此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由 v3增加到 v4，使卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做

匀速圆周运动。

1．如图是“嫦娥三号”奔月示意图，卫星发射后通过自带的小型火箭多次变

轨，进入地月转移轨道，最终被月球引力捕获，成为绕月卫星，并开展对月球的探测，下列说法正确的是(

)

A．发射“嫦娥三号”的速度必须达到第三宇宙速度

B．在绕月圆轨道上，卫星周期与卫星质量有关

C．卫星受月球的引力与它到月球中心距离的平方成反比

D．在绕月圆轨道上，卫星受地球的引力大于受月球的引力

2.我国先发射了“天宫二号”空间实验室，之后发射“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

3．[多选]发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆形轨道 1，然后经点火加速使其沿椭圆轨道 2

运行，最后再次点火加速将卫星送入同步轨道 3。轨道 1、2相切于Q点，轨道 2、3相切于P点，如图所

示。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上的运行速率大于在轨道 1上的运行速率

B．卫星在轨道 3上的角速度小于在轨道 1上的角速度

C．卫星在轨道 1上经过 Q点时的加速度大于它在椭圆轨道 2上经过 Q点时的加速度

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