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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
13
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
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