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1、突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的参量比较近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的参量比较第1页/共39页【例例1】(多多选选)如图1所示，A表示地球同步卫星，B为运行轨道比A低的一颗卫星，C为地球赤道上某一高山山顶上的一个物体，两颗卫星及物体C的质量都相同，关于它们的线速度、角速度、运行周期和所受到的万有引力的比较，下列关系式正确的是()图图1A.vBvAvC B.ABCC.FAFBFC D.TATCTB第2页/共39页答案答案AD第3页/共39页【变
2、式训练变式训练】1.(2016深深圳圳宝宝安安中中学学月月考考)有a、b、c、d四颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图2所示，则下列关于卫星的说法中正确的是()图图2第4页/共39页第5页/共39页答案答案C第6页/共39页突破二卫星的变轨问题突破二卫星的变轨问题1.变轨原理及过程变轨原理及过程人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图3所示。图图3(1)为了节省能量 ，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上。(2)在A点
3、点火加速，由于速度变大，进入椭圆轨道。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道。第7页/共39页第8页/共39页【例例2】(多多选选)在完成各项既定任务后，“神舟九号”飞船于2012年6月29日10时许返回地面，主着陆场位于内蒙古四子王旗地区。如图4所示，飞船在返回地面时，要在P点从圆形轨道进入椭圆轨道，Q为轨道上的一点，M为轨道上的另一点，关于“神舟九号”的运动，下列说法中正确的有()图图4第9页/共39页A.飞船在轨道上经过P的速度小于经过Q的速度B.飞船在轨道上经过P的速度小于在轨道上经过M的速度C.飞船在轨道上运动的周期大于在轨道上运动的周期D.飞船在轨道飞船在轨道上经过上经过P
4、的加速度小于在轨道的加速度小于在轨道上经过上经过M的加速度的加速度第10页/共39页解解析析飞飞船船在在轨轨道道上上由由Q点点向向P点点运运行行时时需需要要克克服服万万有有引引力力做做功功，所所以以经经过过P点点时时的的动动能能小小于于经经过过Q点点时时的的动动能能，可可知知选选项项A正正确确；飞飞船船在在轨轨道道上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动，故故飞飞船船经经过过P、M两两点点时时的的速速率率相相等等，由由于于飞飞船船在在P点点进进入入轨轨道道时时相相对对于于轨轨道道做做向向心心运运动动，可可知知飞飞船船在在轨轨道道上上P点点速速度度小小于于轨轨道道上上P点点速速度度，故故选选项项B正正确
5、确；根根据据开开普普勒勒第第三三定定律律可可知知，飞飞船船在在轨轨道道上上运运动动的的周周期期小小于于在在轨轨道道上上运运动动的的周周期期，选选项项C错错误误；根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律可可知知，飞飞船船在在轨轨道道上上经经过过P的的加加速速度度与与在在轨轨道道上上经经过过M的的加速度大小相等，选项加速度大小相等，选项D错误。错误。答案答案AB第11页/共39页反思总结反思总结1.变轨的两种情况变轨的两种情况2.相关物理量的比较相关物理量的比较(1)两个不同轨道的两个不同轨道的“切点切点”处线速度处线速度v不相等，图中不相等，图中vvB，vAv。(2)同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度
6、大小不相等，从远地点到近地点万有引同一个椭圆轨道上近地点和远地点线速度大小不相等，从远地点到近地点万有引力对卫星做正功，动能增大力对卫星做正功，动能增大(引力势能减小引力势能减小)，图中，图中vAvB，EkAEkB，EpAEpB。第12页/共39页(3)两个不同圆轨道上的线速度两个不同圆轨道上的线速度v不相等，轨道半径越大，不相等，轨道半径越大，v越小，图中越小，图中vv。3.卫星的对接卫星的对接航天飞机与宇宙空间站的航天飞机与宇宙空间站的“对接对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。本质仍然是卫星的变轨运行问
7、题。第13页/共39页【变式训练变式训练】2.(多选多选)“神舟十号”飞船于北京时间2013年6月11日17时38分在甘肃省酒泉卫星发射中心发射升空，并于北京时间6月13日13时18分，实施了与“天宫一号”的自动交会对接。这是“天宫一号”自2011年9月发射入轨以来，第5次与神舟飞船成功实现交会对接。交会对接前“神舟十号”飞船先在较低的圆轨道1上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫一号”对接。如图5所示，M、Q两点在轨道1上，P点在轨道2上，三点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列关于“神舟十号”变轨过程的描述，正确的是()第14页/共39页图图5A.“神舟
8、十号”必须在Q点加速，才能在P点与“天宫一号”相遇B.“神舟十号”在M点经一次加速，即可变轨到轨道2C.“神舟十号”在M点变轨后的速度大于变轨前的速度D.“神舟十号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期第15页/共39页答案答案CD第16页/共39页突破三天体运动中的能量问题突破三天体运动中的能量问题第17页/共39页A.探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大B.探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大C.探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等D.探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大第18页/共39页答案答案BD第19页/共39页第20页/共39页图图6第21页/共39页答案答案
9、D第22页/共39页突破四卫星的追及相遇问题突破四卫星的追及相遇问题某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处在同一条直线上。由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道所转过的圆心角与外轨道所转过的圆心角之差为的整数倍时就是出现最近或最远的时刻。第23页/共39页【例例4】(多多选选)(2014新新课课标标全全国国卷卷，19)太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日”
10、。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：1月6日木星冲日；4月9日火星冲日；5月11日土星冲日；8月29日海王星冲日；10月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是()地球火星木星土星天王星海王星轨道半径(AU)1.01.55.29.51930第24页/共39页A.各地外行星每年都会出现冲日现象 B.在2015年内一定会出现木星冲日C.天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D.地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短第25页/共39页答案答案BD第26页/共39页第27页/共39页【变式训练变式训练】4.(2016广东龙川一中测试广东龙川一
11、中测试)在厄瓜多尔境内有一建筑叫做“赤道纪念碑”。设某人造地球卫星在赤道上空飞行，卫星的轨道平面与地球赤道重合，飞行高度低于地球同步卫星。已知卫星轨道半径为r，飞行方向与地球的自转方向相同，设地球的自转角速度为0，地球半径为R，地球表面重力加速度为g，某时刻卫星通过这一赤道纪念碑的正上方，该卫星再次经过这个位置所需要的时间为()第28页/共39页答案答案D第29页/共39页图图7第30页/共39页答案答案C第31页/共39页2.(多多选选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻
12、力的作用，则下列判断正确的是()A.卫星的动能逐渐减小B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小第32页/共39页答案答案BD第33页/共39页3.某卫星在半径为r的轨道1上做圆周运动，动能为Ek，变轨到轨道2上后，动能比在轨道1上减小了E，在轨道2上也做圆周运动，则轨道2的半径为()A第34页/共39页4.(多多选选)如图8所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道，然后在Q点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道，则()图图8A.该卫星在P点的速度大于7.9 km/s，小于11.2
13、 km/sB.卫星在同步轨道上的运行速度大于7.9 km/sC.在轨道上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度D.卫星在Q点通过加速实现由轨道进入轨道第35页/共39页解解析析卫卫星星在在P点点做做圆圆周周运运动动的的速速度度为为7.9 km/s，卫卫星星在在P点点的的速速度度大大于于7.9 km/s会会做做离离心心运运动动，运运动动轨轨迹迹为为椭椭圆圆，但但必必须须小小于于11.2 km/s，否否则则就就会会脱脱离离地地球球束束缚缚，故故A正正确确；环环绕绕地地球球做做圆圆周周运运动动的的人人造造卫卫星星，最最大大的的运运行行速速度度是是7.9 km/s，故故B错错误误；P点点比比Q点点离离地地
14、球球近近些些，故故在在轨轨道道上上，卫卫星星在在P点点的的速速度度大大于于在在Q点点的的速速度度，C正正确确；卫星在卫星在Q点通过加速实现由轨道点通过加速实现由轨道进入轨道进入轨道，故，故D正确。正确。答案答案ACD第36页/共39页5.设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动，金星在地球轨道的内侧(称为地内行星)。在某些特殊时刻，地球、金星和太阳会出现在一条直线上，这时候从地球上观测，金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面。天文学称这种现象为“金星凌日”。如图9所示，2012年6月6日天空上演的“金星凌日”吸引了全世界数百万天文爱好者。假设地球公转轨道半径为R，“金星凌日”每隔t0年出现一次，则金星的公转轨道半径为()图图9第37页/共39页答案答案B第38页/共39页感谢您的观看。第39页/共39页