专题34卫星的变轨和飞船与空间站对接（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练

第六章  万有引力与航天

专题34  卫星的变轨和飞船与空间站对接

第一部分  知识点精讲

1、飞行器变轨

2.飞船与空间站对接

飞船与空间站对接的方式：按照对接方法有自动与手动两种模式。当代的自动控制精度足够高且稳定，但人控仍然作为一种冗余手段保留了下来。手动、也就是人控交会模式的一大优势是控制精度好，这源自人眼精准的立体视觉和人脑-手指精细的操控能力——航天员经过训练后，可以达到极高的观测和控制精度。按照空间站对接部位分为：同一轨道面内的前、后、径三个方向是空间站接纳来访飞行器的常用端口，也是目前我国空间站的三个对接部位。

       第二部分 最新高考题精选

1. （2022年1月浙江选考）“天问一号”从地球发射后，在如图甲所示的P点沿地火转移轨道到Q点，再依次进入如图乙所示的调相轨道和停泊轨道，则天问一号（　　）

A. 发射速度介于7.9km/s与11.2km/s之间

B. 从P点转移到Q点的时间小于6个月

C. 在环绕火星的停泊轨道运行的周期比在调相轨道上小

D. 在地火转移轨道运动时的速度均大于地球绕太阳的速度

2．（2022年6月浙江选考）神州十三号飞船采用“快速返回技术”，在近地轨道上，返回舱脱离天和核心舱，在圆轨道环绕并择机返回地面。则

A．天和核心舱所处的圆轨道距地面高度越高，环绕速度越大   

B．返回舱中的宇航员处于失重状态，不受地球的引力

C．质量不同的返回舱与天和核心舱可以在同一轨道运行 

D．返回舱穿越大气层返回地面过程中，机械能守恒

3．（2021新高考天津卷）2021年5月15日，天问一号探测器着陆火星取得成功，迈出了我国星际探测征程的重要一步，在火属上首次留下中国人的印迹．天问一号探测器成功发射后，顺利被火星捕获，成为我国第一颗人造火星卫星．经过轨道调整，探测器先沿椭圆轨道Ⅰ运行，之后进入称为火星停泊轨道的椭圆轨道Ⅱ运行，如图所示，两轨道相切于近火点P，则天问一号探测器（    ）

A．在轨道Ⅱ上处于受力平衡状态     

B．在轨道Ⅰ运行周期比在Ⅱ时短

C．从轨道Ⅰ进入Ⅱ在P处要加速     

D．沿轨道Ⅰ向P飞近时速度增大

4. （2021年6月浙江选考物理）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

5、（2016高考天津理综物理）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

6（2015·全国理综I·21）我国发射的“嫦娥三号”登月探测器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圆轨道上绕月运行；然后经过一系列过程，在离月面4m高处做一次悬停（可认为是相对与月球静止）；最后关闭发动机，探测器自由下落。已知探测器的质量约为1.3×103kg,地球质量约为月球的81倍，地球半径约为月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小约为9.8m/s2.则此探测器（    ）

A．在着陆前的瞬间，速度大小约为9.8m/s

B．悬停时受到的反冲作用力约为2×103N

C．从离开近月圆轨道到着陆这段时间内，机械能守恒

D．在近月圆轨道上运行的线速度小于人造卫星在近地圆轨道上运行的线速度

第三部分 最新模拟题精选

1. （2022天津河东二模）如图所示，北京时间2021年10月16日，神舟十三号载人飞船成功对接天和核心舱构成四舱组合体（还在原轨道上飞行）。此后，航天员王亚平成功出舱作业，成为中国女航天员太空行走第一人。下列说法正确的是（　　）

A. 对接前，核心舱处于平衡状态

B. 对接前，为提高轨道高度飞船应加速

C. 对接后，飞船的线速度小于第一宇宙速度

D. 对接后，空间站由于质量增大，轨道半径将明显变小

2. （2022江苏南京二模）2021年5月16日至6月24日，运行在约555km高度轨道上的“星链一1095”卫星降轨至平均高度为382km的近圆轨道上，后持续运行于这一与中国空间站相近的高度。在此期间，中国空间站采取了紧急避碰措施。关于卫星的降轨，下列说法正确的是（　　）

A. 降轨前，卫星在原轨道上处于平衡状态

B. 降轨时，卫星在原轨道上需要先行减速

C. 降轨后，卫星在新轨道上运动周期变大

D. 降轨后，卫星在新轨道上的速度将大于第一宇宙速度

3.（2022山东烟台模拟） 人造地球卫星与地心间距离为r时，取无穷远处为势能零点，引力势能可以表示为，其中G为引力常量，M为地球质量，m为卫星质量。卫星原来在半径为r1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于稀薄空气等因素的影响，飞行一段时间后其圆周运动的半径减小为r2。此过程中损失的机械能为（　　）

A.  B.

C.  D.

4. （2022湖南衡阳期中）2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功与“天和”核心舱对接，发射过程简化示意图如图所示，先把飞船发射到近地圆轨道Ⅰ，继而调整角度和高度，经过多次变轨不断逼近空间站轨道，当两者轨道很接近的时候，再从空间站下方、后方缓慢变轨接近。Ⅱ、Ⅲ是绕地球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕地球运行很接近空间站轨道的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅲ的远地点和近地点，P、Q之间的距离为2L，地球半径为R。下列说法正确的是（　　）

A. 载人飞船在轨道Ⅰ上的角速度比在轨道上Ⅳ的角速度大

B. 载人飞船在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上运动的周期之比为

C. 载人飞船在轨道Ⅲ上P处与Q处的加速度大小之比为

D. 载人飞船在轨道Ⅰ和轨道Ⅳ的线速度大小之比为

5.. （2022湖南衡阳期中）2021年10月16日，“神舟十三号”载人飞船成功与“天和”核心舱对接，发射过程简化示意图如图所示，先把飞船发射到近地圆轨道Ⅰ，继而调整角度和高度，经过多次变轨不断逼近空间站轨道，当两者轨道很接近的时候，再从空间站下方、后方缓慢变轨接近。Ⅱ、Ⅲ是绕地球运行的椭圆轨道，Ⅳ是绕地球运行很接近空间站轨道的圆形轨道。P、Q分别为椭圆轨道Ⅲ的远地点和近地点，P、Q之间的距离为2L，地球半径为R。下列说法正确的是（　　）

A. 载人飞船在轨道Ⅰ上的角速度比在轨道上Ⅳ的角速度大

B. 载人飞船在轨道Ⅲ和轨道Ⅰ上运动的周期之比为

C. 载人飞船在轨道Ⅲ上P处与Q处的加速度大小之比为

D. 载人飞船在轨道Ⅰ和轨道Ⅳ的线速度大小之比为

6.（2021辽宁模拟预测13）中国空间站的建设过程是，首先发射核心舱，核心舱入轨并完成相关技术验证后，再发射实验舱与核心舱对接，组合形成空间站。假设实验舱先在近地圆形过渡轨道上运行，某时刻实验舱短暂喷气，离开过渡轨道与运行在较高轨道上的核心舱安全对接。忽略空气阻力，以下说法正确的是

A. 实验舱应当向前喷出气体

B. 喷气前后，实验舱与喷出气体的总动量不变

C. 喷气前后，实验舱与喷出气体的机械能不变

D. 实验舱在飞向核心舱过程中，机械能逐渐减小

7.(2022辽宁沈阳二模)2021年10月，神州十三号载人飞船与空间站的天和核心舱成功对接，对接后成为一个太空组合体，开启了我国有宇航员长期驻留空间站的时代。某卫星A与组合体B的运行轨道在同一平面且绕行方向相同（二者运行轨道均可看作圆），可利用卫星A对组合体B进行观测。若A离地面的高度为地球半径的1.12倍，运行周期为T，根据观测记录可知，A观测B的最大张角，如图所示，设地球的半径为R，则下列说法正确的是（　　）

A. 组合体B的运行轨道半径为1.06R

B. 卫星A与组合体B的加速度之比为1：4

C. 卫星A与组合体B运行的角速度之比为

D. 某时刻卫星A和组合体B相距最近，再经过T时间，它们又相距最近

8. (2022广东潮州二模)2021年9月20日，“天舟三号”在文昌航天发射中心成功发射升空。图中P、Q分别是“天舟三号”和“天和核心舱”对接前各自在预定轨道运行的情景，下列说法正确的是（　　）

A. 在预定轨道运行时，P的周期小于Q的周期

B. 在预定轨道运行时，P的速率小于Q的速率

C. 为了实现对接，P应减速

D. 为丁实现对接，P应加速

9. （2021辽宁模拟预测13）中国空间站的建设过程是，首先发射核心舱，核心舱入轨并完成相关技术验证后，再发射实验舱与核心舱对接，组合形成空间站。假设实验舱先在近地圆形过渡轨道上运行，某时刻实验舱短暂喷气，离开过渡轨道与运行在较高轨道上的核心舱安全对接。忽略空气阻力，以下说法正确的是

A. 实验舱应当向前喷出气体

B. 喷气前后，实验舱与喷出气体的总动量不变

C. 喷气前后，实验舱与喷出气体的机械能不变

D. 实验舱在飞向核心舱过程中，机械能逐渐减小

10.（2020年4月浙江台州质量评估）2017 年 4 月 20 日 19 时 41 分，“天舟一号”货运飞船在海南文昌发射，然后与七个月前发射的“天宫二号”空间实验室进行了对接，对接后飞行轨道高度与“天宫二号”原轨道高度相同。已知万有引力常量为 G，地球半径为 R，对接前“天宫二号”的轨道半径为 r、运行周期为 T。由此可知

A．地球的质量为     

 B. 地球的第一宇宙速度为

C．对接前 “天宫二号”的运行速度为

D．对接后 “天舟一号”与“天宫二号”组合体的运行周期大于 T

11. （2022辽宁沈阳联考） “神舟十三号”飞船与“天宫二号”空间实验室自动交会对接前的示意图如图所示，圆形轨道I为“天宫二号”运行轨道，圆形轨道II为“神舟十三号”运行轨道。此后“神舟十三号”要进行多次变轨，才能实现与“天宫二号”的交会对接，则：（   ）

A. “天宫二号”在轨道I的运行速率大于“神舟十三号”在轨道II上运行速率

B. “神舟十三号”由轨道II变轨到轨道I需要减速

C. “神舟十三号”为实现变轨需要向后喷出气体

D. “神舟十三号”变轨后比变轨前机械能减少