2024年新人教版高考物理一轮复习课件 第5章 专题强化7　卫星变轨问题　双星模型.pdfVIP

2024年新人教版高考物理一轮复习课件

第五章

DIWUZHANG

万有引力与宇宙航行

专

题

强卫星变轨问题双星模型

化

七

目标1.会处理人造卫星的变轨和对接问题.2.掌握双星、多星系统，会解决相关问题.3.会应用万有引力定律解决星

要求球“瓦解”和黑洞问题.

内容索引

题型一卫星的变轨和对接问题

题型二双星或多星模型

题型三星球“瓦解”问题黑洞

课时精练

题型一

卫星的变轨和对接问题

1.变轨原理

2.变轨过程分析

(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v、v，在轨道

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Ⅱ上过A点和B点时速率分别为v、v.在A点加速，则vv，在B点加速，

ABA1

则vv，又因vv，故有vvvv.

3B13A13B

(2)加速度：因为在A点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还

是轨道Ⅱ上经过A点，卫星的加速度都相同，同理，卫星在轨道Ⅱ或轨

道Ⅲ上经过B点的加速度也相同.

(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上的运行周期分别为T、T、T，轨

123

道半径分别为r、r(半长轴)、r，由开普勒第三定律＝k可知TTT.

123123

(4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒.若卫星在Ⅰ、Ⅱ、

Ⅲ轨道的机械能分别为E、E、E，从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ和从轨道Ⅱ到轨

123

道Ⅲ都需要点火加速，则EEE.

123

考向1卫星变轨问题中各物理量的比较

例12021年2月，“天问一号”探测器成功实施近火制动，进入环火椭

圆轨道，并于2021年5月软着陆火星表面，开展巡视探测等工作，探测

器经过多次变轨后登陆火星的轨迹示意图如图所示，其中轨道Ⅰ、Ⅲ为

椭圆，轨道Ⅱ为圆.探测器经轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ运动后在Q点登陆火星，O

点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的切点，O、Q还分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和

近火星点.下列关于探测器说法正确的是

A.由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在O点减速

√

B.在轨道Ⅱ上运行的周期小于在轨道Ⅲ上运行的周期

C.在轨道Ⅱ上运行的线速度大于火星的第一宇宙速度

D.在轨道Ⅲ上，探测器运行到O点的线速度大于运行到Q点的线速度

由高轨道进入低轨道需要点火减速，则由轨道Ⅰ进入

轨道Ⅱ需在O点减速，A正确；

根据开普勒第二定律可知，近地点的线速度大于远地点的线速度，所以

在轨道Ⅲ上，探测器运行到O点的线速度小于运行到Q点的线速度，D错误.

例2嫦娥五号完美完成中国航天史上最复杂任务后，于2020年12月17

日成功返回，最终收获1731克样本.图中椭圆轨道Ⅰ、100公里环月轨道

Ⅱ及月地转移轨道Ⅲ分别为嫦娥五号从月球返回地面过程中所经过的三

个轨道示意图，下列关于嫦娥五号从月球返回过程中有关说法正确的是

A.在轨道Ⅱ上运行时的周期小于在轨道Ⅰ上运行时

的周期

B.在轨道Ⅰ上运行时的加速度大小始终大于在轨道

Ⅱ上运动时的加速度大小

C.在N点时嫦娥五号经过点火加速才能从轨道Ⅱ进入轨道Ⅲ返回

√

D.在月地转移轨道上飞行的过程中可能存在不受万有引力的瞬间

轨道Ⅱ的半径大于椭圆轨道Ⅰ的半长轴，根据

开普勒第三定律可知，在轨道Ⅱ上