1、專題提升(五)天體運(yùn)動(dòng)中的三類典型問(wèn)題專題提升(五)天體運(yùn)動(dòng)中的三類典型問(wèn)題分類研析真題試做分類研析真題試做分類研析 拓展提升類型一 衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及赤道上物體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)分類研析 拓展提升類型一 衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及赤道上物體的2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)例1 (多選)如圖所示,A是靜止在赤道上的物體,B,C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星.B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上,C是地球同步衛(wèi)星.則以下判斷正確的是(

2、 )A.衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B.A,B的線速度大小關(guān)系為vAvBC.周期大小關(guān)系為TA=TCTBD.若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道,需要先加速CD例1 (多選)如圖所示,A是靜止在赤道上的物體,B,C是審題指導(dǎo):解此題注意三點(diǎn):(1)地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn),與地球和地球同步衛(wèi)星有相同的角速度.(2)近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都滿足衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律.(3)近地衛(wèi)星與地面上物體比較時(shí)要借助地球同步衛(wèi)星這一橋梁.審題指導(dǎo):解此題注意三點(diǎn):題組訓(xùn)練1.(2016四川卷,3)國(guó)務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國(guó)航天日”.1970年4月24日我國(guó)首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號(hào),目前仍然在橢

3、圓軌道上運(yùn)行,其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上.設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1,東方紅二號(hào)的加速度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則a1,a2,a3的大小關(guān)系為( )A.a2a1a3 B.a3a2a1C.a3a1a2 D.a1a2a3D題組訓(xùn)練D2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)BCD BCD 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)類型二 器

4、的變軌問(wèn)題1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過(guò)程概述人造衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程要經(jīng)過(guò)多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道.如圖所示,發(fā)射衛(wèi)星的過(guò)程大致有以下幾個(gè)步驟:(1)為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉(zhuǎn)方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上.(2)在A處點(diǎn)火加速,由于速度變大,進(jìn)入橢圓軌道.(3)在B處(遠(yuǎn)地點(diǎn))再次點(diǎn)火加速進(jìn)入圓形軌道.類型二 器的變軌問(wèn)題2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)角度1變軌過(guò)程中各物理量的變化例2 (2019河北唐山模擬)(多選)如圖所示,地球衛(wèi)星a,b分別在橢圓軌道、圓形軌道上運(yùn)行,橢圓軌道在遠(yuǎn)地點(diǎn)A處與圓形軌道相切,則( )A.衛(wèi)星a的運(yùn)行周期比衛(wèi)星b的運(yùn)

5、行周期短B.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過(guò)A點(diǎn)處時(shí),a的速度大于b的速度C.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過(guò)A點(diǎn)處時(shí),a的加速度小于b的加速度D.衛(wèi)星a在A點(diǎn)處通過(guò)加速可以到圓軌道上運(yùn)行AD角度1變軌過(guò)程中各物理量的變化AD解析:由于衛(wèi)星a的運(yùn)行軌道的半長(zhǎng)軸比衛(wèi)星b的運(yùn)行軌道半徑短,根據(jù)開(kāi)普勒第三定律,衛(wèi)星a的運(yùn)行周期比衛(wèi)星b的運(yùn)行周期短,選項(xiàng)A正確;兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過(guò)A點(diǎn)處時(shí),a的速度小于b的速度,若衛(wèi)星a在A點(diǎn)處加速后萬(wàn)有引力恰好提供向心力,則可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤,D正確;兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過(guò)A點(diǎn)處,a的加速度等于b的加速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.解析:由于衛(wèi)星a的運(yùn)行軌道的半長(zhǎng)軸比衛(wèi)星b的運(yùn)行軌道半徑短,2021年導(dǎo)與練高

6、中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)角度2變軌問(wèn)題中能量分析例3 (多選)目前,在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn),其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓,且軌道半徑逐漸變小.若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過(guò)程中,只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用,則下列判斷正確的是( )A.衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小B.由于地球引力做正功,引力勢(shì)能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功,地球引力做正功,機(jī)械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小BD角度2變軌問(wèn)題中能量分析BD2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)衛(wèi)星變軌問(wèn)題“

7、四個(gè)”物理量的規(guī)律分析(1)速度:如圖所示,設(shè)衛(wèi)星在圓軌道和上運(yùn)行時(shí)的速率分別為v1,v3,在軌道上過(guò)A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)速率分別為vA,vB.在A點(diǎn)加速由軌道變?yōu)檐壍?則vAv1,在B點(diǎn)加速由軌道變?yōu)檐壍?則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB.規(guī)律總結(jié)2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)題組訓(xùn)練1.(多選)如圖所示,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過(guò)程中,衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道,然后在Q點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道,則( )A.該衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于7.9 km/s,小于11.2 km/sB.衛(wèi)星在同步軌道上的運(yùn)行速度大于7.9 km/s

8、C.在軌道上,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度D.衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過(guò)加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道ACD題組訓(xùn)練ACD解析:衛(wèi)星在P點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度為7.9 km/s,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于7.9 km/s會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,但必須小于11.2 km/s,否則就會(huì)脫離地球束縛,故A正確;環(huán)繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,最大的運(yùn)行速度是7.9 km/s,故B錯(cuò)誤;P點(diǎn)比Q點(diǎn)離地球近,故在軌道上,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度,C正確;衛(wèi)星在Q點(diǎn)通過(guò)加速實(shí)現(xiàn)由軌道進(jìn)入軌道,故D正確.解析:衛(wèi)星在P點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度為7.9 km/s,衛(wèi)星在P2.(2019河南南陽(yáng)月考)(多選)若“嫦娥四號(hào)”從距月面

9、高度為100 km的環(huán)月圓形軌道上的P點(diǎn)實(shí)施變軌,進(jìn)入近月點(diǎn)為15 km的橢圓軌道,由近月點(diǎn)Q落月,如圖所示.關(guān)于“嫦娥四號(hào)”,下列說(shuō)法正確的是( )A.沿軌道運(yùn)動(dòng)至P時(shí),需制動(dòng)減速才能進(jìn)入軌道B.沿軌道運(yùn)行的周期大于沿軌道運(yùn)行的周期C.沿軌道運(yùn)行時(shí),在P點(diǎn)的加速度大于在Q點(diǎn)的加速度D.在軌道上由P點(diǎn)運(yùn)行到Q點(diǎn)的過(guò)程中,萬(wàn)有引力對(duì)其做正功,它的動(dòng)能增加,重力勢(shì)能減小,機(jī)械能不變AD2.(2019河南南陽(yáng)月考)(多選)若“嫦娥四號(hào)”從距月面2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)類型三 雙星或多星模型1.宇宙雙星問(wèn)題(1)特點(diǎn):如圖(甲)所示繞公共

10、圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)星體組成的系統(tǒng),我們稱之為雙星系統(tǒng).類型三 雙星或多星模型2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)3.宇宙四星問(wèn)題(1)其中一種是四顆質(zhì)量相等的星體位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,沿著外接于正方形的圓形軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如圖(丁)所示.(2)另一種是三顆星體始終位于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上,另一顆位于中心O,外圍三顆星繞O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如圖(戊)所示.三顆星體轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同,周期、角速度、線速度的大小相等.3.宇宙四星問(wèn)題4.宇宙多星的分析思路4.宇宙多星的

11、分析思路角度1雙星問(wèn)題例4宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”,它們以二者連線上的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),而不至于因?yàn)槿f(wàn)有引力的作用而吸引到一起.如圖所示,某雙星系統(tǒng)中A,B兩顆天體繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們的軌道半徑之比rArB=12,則兩顆天體的( )A.質(zhì)量之比mAmB=21B.角速度之比AB=12C.線速度大小之比vAvB=21D.向心力大小之比FAFB=21A角度1雙星問(wèn)題A2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)誤區(qū)警示(1)雙星系統(tǒng)中,兩星的向心力大小一定相等,等于它們之間的萬(wàn)有引力,向心力不會(huì)因?yàn)閮尚琴|(zhì)量、軌道半徑不同而不同.

12、(2)萬(wàn)有引力定律表達(dá)式中的r表示雙星間的距離,此處應(yīng)該是L;而向心力表達(dá)式中的r表示它們各自做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,此處為r1,r2,千萬(wàn)不可混淆.誤區(qū)警示B B 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)(1)多星問(wèn)題中,質(zhì)量相同的各星處于同一圓軌道上,繞某一點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),或處于同一直線上的三星繞其中一顆做勻速圓周運(yùn)動(dòng),某一星體所需向心力是其他星體對(duì)它萬(wàn)有引力的矢量和.(2)解題時(shí)首先明確多星系統(tǒng)中各星體的位置及周期關(guān)系,再分析各星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來(lái)源和軌道半徑.規(guī)律總結(jié)題組訓(xùn)練1.兩個(gè)質(zhì)量不同的天體構(gòu)成雙星系統(tǒng),它們以二者連線上

13、的某一點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )A.質(zhì)量大的天體線速度較大B.質(zhì)量小的天體角速度較大C.兩個(gè)天體的向心力大小相等D.若在圓心處放一個(gè)質(zhì)點(diǎn),它受到的合力為零C題組訓(xùn)練C2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)BC BC 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)真題試做 模擬演練1.(2019北京卷,18)2019年5月17日,我國(guó)成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星).該衛(wèi)星( )A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.發(fā)射速度

14、大于第二宇宙速度D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少D真題試做 模擬演練1.(2019北京卷,18)20192021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)2.(2018全國(guó)卷,20)(多選)2017年,人類第一次直接探測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波.根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過(guò)程,在兩顆中子星合并前約100 s時(shí),它們相距約400 km,繞二者連線上的某點(diǎn)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)12圈.將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體,由這些數(shù)據(jù)、萬(wàn)有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識(shí),可以估算出這一時(shí)刻兩顆中子星( )A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度BC2.(2018全國(guó)

15、卷,20)(多選)2017年,人類第一2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運(yùn)動(dòng)-萬(wàn)有引力與航天專題提升(五)-天體運(yùn)動(dòng)3.(2016天津卷,3)我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室,之后發(fā)射“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接.假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接,下列措施可行的是( )C3.(2016天津卷,3)我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接B.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,加

16、速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D.飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接A.使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速追上空間解析:使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速,則向心力變大,飛船將脫離原軌道而進(jìn)入更高的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接;若空間實(shí)驗(yàn)室減速,則向心力變小,空間實(shí)驗(yàn)室將脫離原軌道而進(jìn)入更低的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,故選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;要想實(shí)現(xiàn)對(duì)接,可使飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速,然后飛船將進(jìn)入較高的空間實(shí)驗(yàn)室軌道,逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室后,兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)C正確;若飛船在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速,則飛船將進(jìn)入更低的軌道,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.解析:使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行,然后飛船加速,則向4.(2019福建泉州質(zhì)檢)(多選)如圖,虛線,分別表示地球衛(wèi)星的