能力課天體運動中?？家族e“三個命題點”1/39同時衛(wèi)星運動規(guī)律同時衛(wèi)星六個“一定”2/39命題角度1同時衛(wèi)星運動特點【例1】我國自主研發(fā)“北斗”衛(wèi)星導航系統(tǒng)中含有地球同時衛(wèi)星，關于地球同時衛(wèi)星，以下說法正確是(

) A.同時衛(wèi)星處于平衡狀態(tài) B.同時衛(wèi)星速度是不變 C.同時衛(wèi)星高度是一定 D.同時衛(wèi)星線速度應大于第二宇宙速度3/39解析同時衛(wèi)星做勻速圓周運動，其加速度不為零，故不可能處于平衡狀態(tài)，選項A錯誤；同時衛(wèi)星做勻速圓周運動，速度方向必定改變，故選項B錯誤；同時衛(wèi)星定軌道、定周期，所以同時衛(wèi)星離地面高度是一個定值，選項C正確；星球上物體脫離該星球引力所需要最小速度稱為第二宇宙速度，第一宇宙速度又叫最大圍繞速度，同時衛(wèi)星離地面有一定距離，其速度一定小于第一和第二宇宙速度，選項D錯誤。答案

C4/39命題角度2同時衛(wèi)星與其它衛(wèi)星運動物理量比較【例2】

(多項選擇)研究表明，地球自轉在逐步變慢，3億年前地球自轉周期約為22小時。假設這種趨勢會連續(xù)下去，地球其它條件都不變，未來人類發(fā)射地球同時衛(wèi)星與現(xiàn)在相比(

) A.距地面高度變小 B.向心加速度變小 C.線速度變小 D.角速度變小5/39答案BCD6/39【變式訓練1】“靜止”在赤道上空地球同時氣象衛(wèi)星把遼闊視野內(nèi)氣象數(shù)據(jù)發(fā)回地面，為天氣預報提供準確、全方面和及時氣象資料。設地球同時衛(wèi)星軌道半徑是地球半徑n倍，以下說法正確是()7/39答案C8/39近地衛(wèi)星、同時衛(wèi)星及赤道上物體運行問題如圖1所表示，a為近地衛(wèi)星，半徑為r1；b為地球同時衛(wèi)星，半徑為r2；c為赤道上隨地球自轉物體，半徑為r3。圖19/3910/3911/39【例3】(·四川理綜，3)國務院批復，自年起將4月24日設置為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射人造衛(wèi)星東方紅一號，當前依然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440km，遠地點高度約為2060km；1984年4月8日成功發(fā)射東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35786km地球同時軌道上。設東方紅一號在遠地點加速度為a1，東方紅二號加速度為a2，固定在地球赤道上物體隨地球自轉加速度為a3，則a1、a2、a3大小關系為()A.a2＞a1＞a3 B.a3＞a2＞a1C.a3＞a1＞a2 D.a1＞a2＞a3圖212/39答案D13/39【變式訓練2】(多項選擇)如圖3所表示，a為靜止在地球赤道上一個物體，b為繞地球做勻速圓周運動近地衛(wèi)星，c為地球同時衛(wèi)星，其軌道半徑為r，設地球半徑為R，以下說法正確是()圖314/39答案BC15/39命題角度1衛(wèi)星變軌、對接問題1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述

人造衛(wèi)星發(fā)射過程要經(jīng)過屢次變軌方可抵達預定軌道，如圖4所表示。衛(wèi)星(航天器)變軌及對接問題圖416/39 (1)為了節(jié)約能量，在赤道上順著地球自轉方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道

Ⅰ上。 (2)在A點點火加速，因為速度變大，萬有引力不足以提供向心力，衛(wèi)星做離心運動進入橢圓軌道Ⅱ。 (3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道Ⅲ。2.對接

航天飛船與宇宙空間站“對接”實際上就是兩個做勻速圓周運動物體追趕問題，本質依然是衛(wèi)星變軌運行問題。17/39【例4】如圖5，宇宙飛船A在低軌道上飛行，為了給更高軌道宇宙空間站B輸送物質，需要與B對接，它能夠采取噴氣方法改變速度，從而到達改變軌道目標，則以下說法正確是()A.它應沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時小B.它應沿運行速度反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時大C.它應沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時大D.它應沿運行速度反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時小圖518/39答案B19/39【變式訓練3】(·天津理綜，3)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間試驗室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間試驗室對接，以下辦法可行是()A.使飛船與空間試驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間試驗室實現(xiàn)對接B.使飛船與空間試驗室在同一軌道上運行，然后空間試驗室減速等候飛船實現(xiàn)對接C.飛船先在比空間試驗室半徑小軌道上加速，加速后飛船逐步靠近空間試驗室，二者速度靠近時實現(xiàn)對接D.飛船先在比空間試驗室半徑小軌道上減速，減速后飛船逐步靠近空間試驗室，二者速度靠近時實現(xiàn)對接圖620/39解析若使飛船與空間站在同一軌道上運行，然后飛船加速，所需向心力變大，則飛船將脫離原軌道而進入更高軌道，不能實現(xiàn)對接，選項A錯誤；若使飛船與空間站在同一軌道上運行，然后空間站減速，所需向心力變小，則空間站將脫離原軌道而進入更低軌道，不能實現(xiàn)對接，選項B錯誤；要想實現(xiàn)對接，可使飛船在比空間試驗室半徑較小軌道上加速，然后飛船將進入較高空間試驗室軌道，逐步靠近空間試驗室后，二者速度靠近時實現(xiàn)對接，選項C正確；若飛船在比空間試驗室半徑較小軌道上減速，則飛船將進入更低軌道，不能實現(xiàn)對接，選項D錯誤。答案C21/3922/392.衛(wèi)星變軌實質23/39【例5】

年1月18日，世界首顆量子科學試驗衛(wèi)星“墨子號”在圓滿完成4個月在軌測試任務后，正式交付用戶單位使用。如圖7為“墨子號”變軌示意圖，軌道A與軌道B相切于P點，軌道B與軌道C相切于Q點，以下說法正確是(

)A.“墨子號”在軌道B上由P向Q運動過程中速率越來越大B.“墨子號”在軌道C上經(jīng)過Q點速率大于在軌道A上經(jīng)過P點速率C.“墨子號”在軌道B上經(jīng)過P時向心加速度大于在軌道A上經(jīng)過P點時向心加速度D.“墨子號”在軌道B上經(jīng)過Q點時受到地球引力小于經(jīng)過P點時受到地球引力圖724/39答案D25/39【變式訓練4】

(多項選擇)年10月19日，“神舟十一號”與“天宮二號”成功實現(xiàn)交會對接。如圖8所表示，交會對接前“神舟十一號”飛船先在較低圓軌道1上運動，在適當位置經(jīng)變軌與在圓軌道2上運動“天宮二號”對接。M、Q兩點在軌道1上，P點在軌道2上，三點連線過地球球心，把飛船加速過程簡化為只做一次短時加速。以下關于“神舟十一號”變軌過程描述正確有(

)A.“神舟十一號”在M點加速，能夠在P點與“天宮二號”相遇B.“神舟十一號”在M點經(jīng)一次加速，即可變軌到軌道2C.“神舟十一號”經(jīng)變軌后速度總大于變軌前速度D.“神舟十一號”變軌后運行周期總大于變軌前運行周期圖826/39答案AD27/39命題角度3天體中“追及相遇”問題【例6】

(多項選擇)如圖9，三個質點a、b、c質量分別為m1、m2、(M遠大于m1及m2)，在c萬有引力作用下，a、b在同一平面內(nèi)繞c沿逆時針方向做勻速圓周運動，已知軌道半徑之比為ra∶rb＝1∶4，則以下說法正確有(

)A.a、b運動周期之比為Ta∶Tb＝1∶8B.a、b運動周期之比為Ta∶Tb＝1∶4C.從圖示位置開始，在b轉動一周過程中，a、b、c共線12次D.從圖示位置開始，在b轉動一周過程中，a、b、c共線14次圖928/39答案AD29/3930/39【變式訓練5】假設有一載人宇宙飛船在距地面高度為4200km赤道上空繞地球做勻速圓周運動,地球半徑約為6400km,地球同時衛(wèi)星距地面高為36000km,宇宙飛船和一地球同時衛(wèi)星繞地球同向運動，每當二者相距最近時，宇宙飛船就向同時衛(wèi)星發(fā)射信號，然后再由同時衛(wèi)星將信號發(fā)送到地面接收站，某時刻二者相距最遠，從此刻開始，在一晝夜時間內(nèi)，接收站共接收到信號次數(shù)為(

) A.4次 B.6次 C.7次 D.8次31/39解析依據(jù)圓周運動規(guī)律，分析一晝夜同時衛(wèi)星與宇宙飛船相距最近次數(shù)，即為衛(wèi)星發(fā)射信號次數(shù)，也為接收站接收到信號次數(shù)。設二者由相隔最遠至第一次相隔最近時間為t1，有再設二者相鄰兩次相距最近時間間隔為t2，有答案C32/39萬有引力定律與幾何知識結合——科學思維能力培養(yǎng)人造衛(wèi)星繞地球運動，太陽發(fā)出光線沿直線傳輸，地球或衛(wèi)星都會遮擋光線，從而使萬有引力、天體運動與幾何知識結合起來。求解這類問題時，要依據(jù)題中情景，由光線沿直線傳輸畫出幾何圖形，經(jīng)過幾何圖形找到邊界光線，從而確定臨界條件，并結合萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運動所需向心力，列式求解。33/3934/39答案A35/39【針對訓練1】(·石家莊二模)如圖10所表示，人造衛(wèi)星A、B在同一平面內(nèi)繞地心O做勻速圓周運動，已知A、B連線與A、O連線間夾角最大為θ，則衛(wèi)星A、B線