适用于新高考新教材 高考物理一轮总复习第5章万有引力与航天第3讲专题提升天体运动的四大问题课件.pptx

;专题概述:对于卫星变轨问题,分析卫星是做向心运动还是离心运动,同时注意卫星能量的变化;掌握双星、多星系统,会解决相关问题;对于天体的追及相遇问题,要知道位于中心天体的同侧(或异侧)时,相距最近(或最远);会应用万有引力定律解决星球“瓦解”和黑洞问题。;;一、变轨原理

1.为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向先发射卫星到圆轨道Ⅰ上,卫星在轨道Ⅰ上做匀速圆周运动,有,如图所示。;二、变轨过程各物理量比较;考向一卫星变轨问题中各物理量的比较

典题1(2024广东湛江一模)神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”对接过程的示意图如图所示,“天和核心舱”处于半径为r3的圆轨道Ⅲ;神舟十五号飞船处于半径为r1的圆轨道Ⅰ,运行周期为T1,通过变轨操作后,沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与“天和核心舱”对接。则神舟十五号飞船();考向二变轨问题中的能量变化

典题2(2024辽宁实验中学模拟)航天飞机在完成对空间站的维修任务后,在A点短时间开动小型发动机进行变轨,从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图所示。下列说法正确的是()

A.在轨道Ⅱ上经过A的机械能大于经过B的机械能

B.在A点短时间开动发动机使航天飞机减速

C.在轨道Ⅱ上运动的周期等于在轨道Ⅰ上运动的周期

D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度;解析在轨道Ⅱ上运动过程,只有引力做功,机械能守恒,故经过A的机械能等于经过B的机械能,A错误;在轨道Ⅰ上A点短时间开动发动机使航天飞机减速做近心运动,B正确;在轨道Ⅱ上运动的半长轴小于在轨道Ⅰ上运动的半径,由开普勒第三定律可知,在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期,C错误;由牛顿第二定律可得,A点到地心距离一定,故在轨道Ⅱ上经过A的加速度等于在轨道Ⅰ上经过A的加速度,D错误。;考向三飞船对接问题

典题32023年1月21日,神舟十五号3名航天员在400km高的空间站向祖国人民送上新春祝福,空间站的运行轨道可近似看作圆形轨道Ⅰ,设地球表面重力加速度为g,地球半径为R,椭圆轨道Ⅱ为载人飞船运行轨道,两轨道相切于A点,下列说法正确的是();;一、双星模型

1.定义:绕公共圆心转动??两个星体组成的系统,我们称之为双星系统。如图所示。;2.特点

(1)各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供,即

(2)两星的周期、角速度相同,即T1=T2,ω1=ω2。

(3)两星的轨道半径与它们之间的距离关系为r1+r2=L。;二、多星模型

所研究星体所受万有引力的合力提供做圆周运动的向心力,除中央星体外,各星体的角速度或周期相同。常见的多星模型及规律:;考向一双星问题

典题4科学家经观测发现银河系的MAXIJ1820+070是一个由黑洞和恒星组成的双星系统,若系统中的黑洞中心与恒星中心距离为L,恒星做圆周运动的周期为T,引力常量为G,由此可以求出黑洞与恒星的()

A.质量之比、质量之和

B.线速度大小之比、线速度大小之和

C.质量之比、线速度大小之比

D.质量之和、线速度大小之和;考向二多星问题

典题5(多选)宇宙中存在一些离其他恒星较远的三星系统,其中一种三星系统如图所示。三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点,三角形边长为R。忽略其他星体对它们的引力作用,三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动,引力常量为G,则();;天体“相遇”指两天体相距最近,以地球和行星“相遇”为例(“行星冲日”),某时刻行星与地球最近,此时行星、地球与太阳三者共线且行星和地球的运转方向相同(图甲),根据可知,地球公转的速度较快,从初始时刻到之后“相遇”,地球与行星距离最小,三者再次共线,有两种方法可以解决问题。;1.角度关系

ω1t-ω2t=n·2π(n=1,2,3,…)

2.圈数关系

同理,若两者相距最远(行星处在地球和太阳连线的延长线上)(图乙),有关系式;典题6(2024广东东莞期末)假定空间站在距地面450km高度处做理想的匀速圆周运动,某时刻“北斗”系统中的中轨道卫星A与空间站相距最近,如图所示,该中轨道卫星A距地面高度为2.1×107m,地球半径为6.4×106m,卫星A和空间站的运行轨道在同一平面内且运行方向相同,则从图示位置往后开始计数(不包括图示位置),在卫星A运行一周时间内,空间站与A相距最近的次数为()

A.7次

B.8次

C.9次

D.14次;典题7(2023湖北卷)2022年12月8日,地球恰好运行到火星与太阳之间,且三者几乎排成一条直线,此现象被称为“火星冲日”。火星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动,火星与地球的公转轨道半