2012高考物理高考知识点巡查专题06天体的运动.docVIP

专题六 天体的运动 雷区扫描 本部分常见的失分点有： 1.不能辩别卫星的发射速度和运行速度； 2.不能正确列出卫星运行的动力学方程； 3.对卫星轨道变化问题不能正确判断. 造成失误的根源在于：①不理解三个发射速度的意义，更不了解其实质；②不理解物体做匀速圆周运动的条件，因而不能正确运用牛顿定律、万有引力定律和匀速圆周运动的公式列出动力学方程；③没有从运动和力的关系上理解离心现象，不能将能的转化和守恒与卫星的运动建立联系. 排雷示例 例1.（1999年全国） 地球同步卫星到地心的距离r可由r3＝a2B2C/４π2求出.已知式中a的单位是m，b的单位是s，c的单位是m/s2，则 A.a是地球半径，b是地球自转的周期，c是地球表面处的重力加速度 B.a是地球半径，b是同步卫星绕地球运动的周期，c是同步卫星的加速度 C.a是赤道周长，b是地球自转周期，c是同步卫星的加速度 D.a是地球半径，b是同步卫星绕地心运动的周期，c是地球表面处的重力加速度 雷区探测 “同步卫星”问题是多年来高考考查的重点，一方面它的应用广泛与生活贴近，另一方面它的运行方式有其特殊性，使得能通过“同步卫星”这一纽带建立更多知识间的联系，以考查考生的多种思维能力. 雷区诊断 出现错选的同学能正确运用牛顿定律、万有引力定律和匀速 圆周运动的公式求解有关人造地球卫星绕地心做圆周运动的轨道半径问题，因而能正确地判断选项D是正确选项，但他们没有认真审题，忽视了题干中给出的人造地球卫星是地球同步卫星，或没有注意到地球同步卫星绕地心运动的周期是等于地球自转周期，从而漏选了A.还有的学生可能没有具体运用牛顿定律、万有引力定律和匀速圆周运动的公式来求解有关人造地球卫星绕地心做圆周运动的轨道半径的公式，而凭印象及从单位上分析猜测的. 本题要求考生判断给出的地球同步卫星到地心的距离公式r3＝a2B2C/４π中符号a、b、c表示的物理量的意义，以题给的物理量a、b、c的单位可以知道，物理量a表示一段长度、物理量b表示一段时间、物理量c表示某个加速度，但a是哪一段长度、b是哪一段时间、c是哪一个加速度呢?这就要求结合题中给出的条件来判断. 根据牛顿定律和万有引力定律，可得到：m＝Ｇ ① ①式中的m是同步卫星的质量、M是地球的质量、v是同步卫星绕地心做匀速圆周运动的速率、r是同步卫星到地心的距离.因而得到v2＝ＧM/r ② 设同步卫星绕地心运动的周期为T，则v＝2πr/T ③ 将③式代入②式，得到r3＝ＧMT2/４π2 ④ 为了消去万有引力常数G，根据物体在地球表面处的重力 mg＝ＧmM/R2 解得在地球表面处的重力加速度g＝ＧM/R2 ⑤ 将⑤代入④式，就得到r3＝R2T2g/４π2 ⑥ 结合地球同步卫星的运动特点：同步卫星绕地心运动的周期等于地球自转周期，可以知道题干给出的公式r3＝a2B2C/４π2中，物理量a是地球半径，物理量b是地球自转周期，也就是同步卫星绕地心运动的周期，物理量c是地球表面处的重力加速度. 正确解答 AD 例2.（1998年上海） 发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点（如图6—1）.则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是 A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度 D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度 雷区探测 题目研究的是“同步卫星”发射的过程，要求考生通过阅读题中给出的信息，结合所学运动和力、圆周运动、能量守恒等知识进行分析与综合，最后对问题作出判断.主要考查考生通过阅读获取信息的能力和运用所学知识整理信息的能力. 雷区诊断 人造卫星运行轨道的改变，是通过人造卫星自带的推进器来实现的.发射卫星时，先将卫星送入轨道1，使卫星在近地轨道上做匀速圆周运动.这时G=m.再打开自带推进器，向后喷气使卫星向前加速，这时m＞G,卫星做离心运动，卫星将沿椭圆轨道2运动.最后在最远点P打开自带推进器，向后喷气使卫星向前加速，若这时m=G,则卫星将在轨道3上做匀速圆周运动. 卫星在切点P或Q处，虽然做圆周运动的半径不同，但它们离地心的距离相同，所受万有引力相同，因而在轨道1（3）过Q（P）点与在轨道2上过Q（P）点时的加速度相等. 在轨道1（3）上时，卫星做匀速圆周运动，满足：G=m=mω2r, 可得 v=,ω= 所以，在轨道1上的速率和角速度均比在轨道3上的要大. 正确解答 BD