高一物理天體運動變軌分析試卷及答案

一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.衛(wèi)星在軌道半徑為\(r_1\)的圓軌道上運行，要變軌到半徑為\(r_2\)（\(r_2>r_1\)）的圓軌道，衛(wèi)星應（）A.在\(r_1\)軌道加速B.在\(r_1\)軌道減速C.先在\(r_1\)軌道加速，再在橢圓軌道近地點加速D.先在\(r_1\)軌道減速，再在橢圓軌道遠地點加速2.嫦娥五號探測器在繞月球運動時，從半徑較大的軌道變軌到半徑較小的軌道，以下說法正確的是（）A.線速度變小B.角速度變小C.周期變小D.向心加速度變小3.人造衛(wèi)星在太空飛行，當它從近地點向遠地點運動時（）A.動能增大，勢能增大B.動能減小，勢能增大C.動能不變，勢能增大D.動能增大，勢能減小4.神舟飛船在與空間站對接前，在較低軌道上做勻速圓周運動，準備對接時要（）A.直接加速進入空間站軌道B.先減速再加速進入空間站軌道C.先加速進入橢圓軌道，再在遠地點加速進入空間站軌道D.先減速進入橢圓軌道，再在近地點加速進入空間站軌道5.某衛(wèi)星在半徑為\(R\)的圓軌道上運行，現(xiàn)要使其變軌到半徑為\(2R\)的圓軌道，衛(wèi)星發(fā)動機提供的能量用于（）A.增加衛(wèi)星的動能B.增加衛(wèi)星的勢能C.既增加動能也增加勢能D.增加衛(wèi)星的質量6.一衛(wèi)星在半徑為\(r\)的軌道上繞行星做勻速圓周運動，若要使其變軌到橢圓軌道，且橢圓軌道的近地點與原圓軌道相切，則衛(wèi)星應（）A.在切點處加速B.在切點處減速C.在切點處先加速后減速D.在切點處先減速后加速7.火星探測器從地球發(fā)射后，在飛向火星的過程中進行變軌，從一個軌道變到另一個軌道，變軌時（）A.一定是加速B.一定是減速C.可能加速也可能減速D.速度不變8.衛(wèi)星在軌道上運行，當它的軌道半徑增大時，它的（）A.線速度增大B.周期增大C.角速度增大D.向心加速度增大9.空間站在半徑為\(R_1\)的軌道運行，有一飛船要與空間站對接，飛船在半徑為\(R_2\)（\(R_2<R_1\)）的軌道運行，飛船對接前要（）A.加速B.減速C.先加速再減速D.先減速再加速10.衛(wèi)星在繞地球的圓形軌道上運行，若要使衛(wèi)星進入更高的圓形軌道，以下操作可行的是（）A.在原軌道上持續(xù)加速B.在原軌道上先加速進入橢圓軌道，再在橢圓軌道遠地點加速C.在原軌道上先減速進入橢圓軌道，再在橢圓軌道近地點加速D.在原軌道上減速二、多項選擇題（每題2分，共20分）1.關于衛(wèi)星變軌，以下說法正確的是（）A.從低軌道變到高軌道要加速B.從高軌道變到低軌道要減速C.變軌過程中衛(wèi)星的機械能守恒D.變軌時發(fā)動機對衛(wèi)星做功2.衛(wèi)星在繞地球運動過程中進行變軌，以下物理量會發(fā)生變化的是（）A.線速度B.角速度C.周期D.向心加速度3.當衛(wèi)星從圓形軌道\(A\)變軌到橢圓軌道\(B\)（橢圓軌道\(B\)與圓形軌道\(A\)相切于\(P\)點），以下說法正確的是（）A.在\(P\)點衛(wèi)星的速度增大B.在\(P\)點衛(wèi)星的速度減小C.衛(wèi)星在橢圓軌道\(B\)上的機械能大于在圓形軌道\(A\)上的機械能D.衛(wèi)星在橢圓軌道\(B\)上運動時，機械能守恒4.探測器在繞火星運動時變軌，從半徑較大的圓軌道\(r_1\)變到半徑較小的圓軌道\(r_2\)，則（）A.探測器的線速度增大B.探測器的角速度增大C.探測器的周期增大D.探測器的向心加速度增大5.衛(wèi)星從低軌道向高軌道變軌過程中，以下說法正確的有（）A.衛(wèi)星的動能減小B.衛(wèi)星的勢能增大C.衛(wèi)星的總機械能增大D.衛(wèi)星的總機械能不變6.飛船在與空間站對接時，需要進行多次變軌，在變軌過程中（）A.可能需要加速B.可能需要減速C.飛船的軌道可能是橢圓D.對接成功后飛船和空間站在同一軌道運行7.關于天體運動變軌分析，下列說法正確的是（）A.同步衛(wèi)星要從軌道半徑\(r_1\)變到軌道半徑\(r_2\)（\(r_2>r_1\)），需先在\(r_1\)軌道加速進入橢圓軌道，再在橢圓軌道遠地點加速B.衛(wèi)星在圓軌道上運行時，其線速度、角速度、周期等物理量不變C.變軌時，衛(wèi)星的加速度瞬間改變D.衛(wèi)星從高軌道變到低軌道，動能增大，勢能減小8.衛(wèi)星在繞地球的軌道上運動，以下情況會導致衛(wèi)星變軌的是（）A.衛(wèi)星受到微小的阻力作用B.衛(wèi)星發(fā)動機點火工作C.地球引力突然變化D.其他天體的引力干擾9.當衛(wèi)星從橢圓軌道的近地點向遠地點運動時（）A.速度減小B.加速度減小C.勢能增大D.機械能增大10.空間站在軌道上運行，有飛船要與其對接，飛船在對接過程中的變軌說法正確的是（）A.飛船可以從較低軌道加速后與空間站對接B.飛船可以從較高軌道減速后與空間站對接C.飛船在變軌過程中，其軌道平面可能發(fā)生改變D.飛船對接過程中，其機械能守恒三、判斷題（每題2分，共20分）1.衛(wèi)星從低軌道變到高軌道，速度一定增大。（）2.探測器在變軌過程中，其向心加速度大小只與軌道半徑有關。（）3.衛(wèi)星從高軌道變到低軌道，機械能增大。（）4.飛船對接空間站時，只能從較低軌道加速對接。（）5.衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時，機械能不守恒。（）6.同步衛(wèi)星變軌時，其周期會發(fā)生變化。（）7.衛(wèi)星變軌時，發(fā)動機做功改變衛(wèi)星的機械能。（）8.衛(wèi)星從圓形軌道變到橢圓軌道，在切點處速度不變。（）9.探測器在繞行星運動過程中，變軌時加速度不會突變。（）10.衛(wèi)星在軌道半徑增大時，其動能和勢能都增大。（）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述衛(wèi)星從低軌道變到高軌道的過程及能量變化。答案：衛(wèi)星在低軌道加速，進入橢圓軌道，再在橢圓軌道遠地點加速進入高軌道。能量上，動能先增大，進入高軌道后動能減小，勢能一直增大，總機械能增大。2.為什么衛(wèi)星從高軌道變到低軌道要減速？答案：衛(wèi)星減速后，所需向心力減小，而此時地球引力大于所需向心力，衛(wèi)星做近心運動，從而進入低軌道。3.衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時，其速度和加速度如何變化？答案：從近地點向遠地點運動，速度減小，加速度減?。粡倪h地點向近地點運動，速度增大，加速度增大。加速度由萬有引力決定，速度變化符合能量守恒。4.說明飛船與空間站對接時變軌的大致思路。答案：飛船可從較低軌道加速進入橢圓軌道，在橢圓軌道遠地點再加速進入空間站軌道；或從較高軌道減速進入橢圓軌道，在近地點再減速與空間站對接。五、討論題（每題5分，共20分）1.討論衛(wèi)星變軌過程中，引力勢能、動能和總機械能的變化關系以及原因。答案：從低到高軌道，引力勢能增大，動能先增大后減小，總機械能增大，因發(fā)動機做功。從高到低軌道，引力勢能減小，動能先減小后增大，總機械能減小，克服阻力或發(fā)動機反向做功。2.分析不同類型探測器（如火星探測器、月球探測器）在變軌過程中的差異及原因。答案：火星探測器變軌距離遠、難度大，需考慮地球和火星相對位置及引力影響；月球探測器距離近。差異源于目標天體距離、引力環(huán)境不同，探測器要根據(jù)實際調整變軌策略和能量消耗。3.結合實際，探討衛(wèi)星變軌技術在航天領域的重要性和應用場景。答案：重要性在于實現(xiàn)航天器的軌道調整、對接等任務。應用場景包括衛(wèi)星組網(wǎng)、空間站建設與維護、深空探測等，保障航天活動的順利進行和多種科學任務的開展。4.假如要發(fā)射一顆新的通信衛(wèi)星，在設計變軌方案時需要考慮哪些因素？答案：要考慮地球的引力、其他天體的引力干擾，軌道高度和位置需滿足通信需求，還要考慮燃料消耗、衛(wèi)星結構承受能力、變軌時機（如避免太陽活動干擾）等因素。答案一、單項選擇題1.A2.C3.B4.C5.C6.A