《十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）》专题09万有引力与航天1-天体的绕行规律及航天器的变轨（解析版）

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专题 09 万有引力与航天 1
天体运动的绕行规律与航天器的变轨问题
（2012-2021）
目录
题型一、航天器的变轨类问题......................................................1
题型三、三大宇宙速度............................................................8
题型四、考查双星与三星系统的规律................................................9
题型五、关于开普勒三定律的相关考查.............................................10
题型一、航天器的变轨类问题
1.（2021 浙江）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（　　）
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
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．根据题意可知，轨道半径在变化，则运行速度在变化，圆周最大运行速度为第一宇宙速度
，故 AB 错误；
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.(2019 江苏)1970 年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕
地球运动．如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为 v1、v2，近地点到地心的距离为 r，地球质量
为M，引力常量为 G．则（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】：“东方红一号”从近地点到远地点万有引力做负功，动能减小，所以 ，过近地点圆周运
动的速度为 ，由于“东方红一号”在椭圆上运动，所以 ，故 B正确。
3.（2016 年北京）如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道 1绕地球 E运行，在 P变轨后进入轨道 2做匀
速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A.不论在轨道 1还是在轨道 2运行，卫星在 P点的速度都相同
B.不论在轨道 1还是在轨道 2运行，卫星在 P点的加速度都相同
C.卫星在轨道 1的任何位置都具有相同加速度
D.卫星在轨道 2的任何位置都具有相同动量
【答案】：B
【解析】从轨道 1变轨道 2，需要加速逃逸，故 A 错误；根据公式 ；可得 ，故只要
半径相同，加速度则相同，由于卫星在轨道 1做椭圆运动，运动半径在变化，所以过程的加速度在边，B
正确 C错误；卫星在轨道 2做匀速圆周运动，过程中的速度方向时刻在边，所以动量方向不同，D错误
4.（2016 年天津）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
【答案】：C
【解析】：飞船与空间实验室在同一轨道上运行时，飞船加速会进入更大的轨道运行，所以需要让飞船在
较小的轨道上加速，从而进入空间实验室所在轨道与其对接；故 A 错C 对；飞船如果减速运动其轨道半径
会减小故 BD 错误；
5.（2017 全国 3）2017 年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会
对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道（可视为圆轨道）运行。与天宫二号单独运行时相比，
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