题目内容

3.如图,我国发射了一颗地球资源探测卫星,发射时,先将卫星发射至距离地面50km的近地圆轨道1上,然后变轨到近地点距离地面50km、远地点距离地面1500km的椭圆轨道2上,最后由轨道2进入半径为7900km的圆轨道3,轨道1、2相切于P点,轨道2、3相切于Q点.忽略空气阻力和卫星质量的变化,则以下说法正确的是(  )
A.该卫星在轨道2上经过P点的加速度大于在轨道1上经过P点的加速度
B.该卫星在轨道2上从P点向Q点运动的过程中速度减小,机械能守恒
C.该卫星在轨道2上经过Q点的运行速度等于在轨道3上经过Q点的运行速度
D.该卫星在轨道2上运行周期小于在轨道3上的运行周期,且由轨道2变轨道3需要在Q处点火加速

分析 在1圆轨道变轨到2椭圆轨道的过程中,需要加速做离心运动.卫星在轨道2上从远地点向近地点运动的过程中机械能守恒.由轨道2变为轨道3需要在远地点点火加速做离心运动.

解答 解:A、根据牛顿第二定律和万有引力定律有  G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=ma,得 a=$\frac{GM}{{r}^{2}}$,可知卫星经过同一点时加速度一定,则卫星在轨道2上经过P点的加速度等于在轨道1上经过P点的加速度.故A错误.
B、该卫星在轨道2上从P点向Q点运动的过程中万有引力做负功,其速度减小,由于只有引力做功,所以机械能守恒,故B正确.
C、该卫星从轨道2变轨到轨道3,在经过Q点时必须加速,所以卫星在轨道2上经过Q点的运行速度小于在轨道3上经过Q点的运行速度,故C错误.
D、根据开普勒第三定律$\frac{{a}^{3}}{{T}^{2}}$=k,知轨道2的半长轴小于轨道3的半径,所以卫星在轨道2上运行周期小于在轨道3上的运行周期.卫星由轨道2变轨道3需要在Q处点火加速.故D正确.
故选:BD

点评 该题考查卫星的变轨问题,关键明确卫星在圆轨道运行时,万有引力提供向心力,卫星在轨道上的运动过程中只有重力做功,机械能守恒;而变轨的时候,需要点火加速或减速.

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