A、汽车从车站起动开出，运动速度由慢变快，运动状态发生了改变；

B、自行车路口转弯，运动方向发生了改变；

C、嫦娥一号绕月飞行，运动方向发生了改变；

D、火车在平直轨道上匀速行驶，运动速度不变，运动方向是直线，也不发生改变，因此它的运动状态不发生变化．

故选D．