《高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 453 熱點突破 衛(wèi)星(航天器)的變軌及對接問題課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 453 熱點突破 衛(wèi)星(航天器)的變軌及對接問題課件（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、衛(wèi)星衛(wèi)星(航天器航天器)的變軌及對接問題的變軌及對接問題0101020203030404備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練 課堂互動課堂互動 題組剖析題組剖析 規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié) 課堂互動課堂互動軌道軌道II軌道軌道I 衛(wèi)星由低軌道 高軌道的運行分析 課堂互動課堂互動命題角度1衛(wèi)星的變軌、對接問題1衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達預(yù)定軌道，如圖4所示。(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點點火加速，由于速度變大，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。(3)在B點(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道。2對接航天飛船與宇宙空間站的“對

2、接”實際上就是兩個做勻速圓周運動的物體追趕問題，本質(zhì)仍然是衛(wèi)星的變軌運行問題。【例4】如圖5，宇宙飛船A在低軌道上飛行，為了給更高軌道的宇宙空間站B輸送物質(zhì)，需要與B對接，它可以采用噴氣的方法改變速度，從而達到改變軌道的目的，則以下說法正確的是()題組剖析題組剖析A它應(yīng)沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的小B它應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的大C它應(yīng)沿運行速度方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的大D它應(yīng)沿運行速度的反方向噴氣，與B對接后周期比低軌道時的小 A使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接 B使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行

3、，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接 C飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接 D飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接題組剖析題組剖析【變式訓(xùn)練3】(2016天津理綜，3)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設(shè)“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)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是()轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析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的軌道

4、，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的軌道，不能實現(xiàn)對接，選項B錯誤；要想實現(xiàn)對接，可使飛船在比空間實驗室半徑較小的軌道上加速，然后飛船將進入較高的空間實驗室軌道，逐漸靠近空間實驗室后，兩者速度接近時實現(xiàn)對接，選項C正確；若飛船在比空間實驗室半徑較小的軌道上減速，則飛船將進入更低的軌道，不能實現(xiàn)對接，選項D錯誤。 答案 C轉(zhuǎn)回原題題組剖析題組剖析命題角度2變軌前、后各物理量的比較1航天器變軌問題的三點注意事項(1)航天器變軌時半徑的變化，根據(jù)萬有引力和所需向心力的大小關(guān)系判斷；穩(wěn)定在新圓軌道上的運行速度變化

5、由v 判斷。(2)航天器在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越大，機械能越大。(3)航天器經(jīng)過不同軌道的相交點時，加速度相等，外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度。題組剖析題組剖析2衛(wèi)星變軌的實質(zhì) A“墨子號”在軌道B上由P向Q運動的過程中速率越來越大 B“墨子號”在軌道C上經(jīng)過Q點的速率大于在軌道A上經(jīng)過P點的速率 C“墨子號”在軌道B上經(jīng)過P時的向心加速度大于在軌道A上經(jīng)過P點時的向心加速度 D“墨子號”在軌道B上經(jīng)過Q點時受到的地球的引力小于經(jīng)過P點時受到的地球的引力題組剖析題組剖析【例5】2017年1月18日，世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”在圓滿完成4個月的在軌測試任務(wù)后，正式交付用戶單

6、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，以下說法正確的是()轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題 A“神舟十一號”在M點加速，可以在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2 C“神舟十一號”經(jīng)變軌后速度總大于變軌前的速度 D“神舟十一號”變軌后的運行周期總大于變軌前的運行周期題組剖析題組剖析【變式訓(xùn)練4】(多選)2016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(dāng)位置經(jīng)變軌與在圓軌道2上運動的“天宮二號”對接。M、Q兩點在軌道1

7、上，P點在軌道2上，三點連線過地球球心，把飛船的加速過程簡化為只做一次短時加速。下列關(guān)于“神舟十一號”變軌過程的描述正確的有()轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題題組剖析題組剖析命題角度3天體中的“追及相遇”問題【例6】(多選)如圖9，三個質(zhì)點a、b、c的質(zhì)量分別為m1、m2、M(M遠大于m1及m2)，在c的萬有引力作用下，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 rb1 4，則下列說法正確的有()轉(zhuǎn)到解析Aa、b運動的周期之比為Ta Tb1 8Ba、b運動的周期之比為Ta Tb1 4C從圖示位置開始，在b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線12次D從圖示位置開始，在

8、b轉(zhuǎn)動一周的過程中，a、b、c共線14次題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)人造地球衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌,過程簡圖如圖所示。 (1)變軌的 兩種情況兩個不同軌道的“切點”處線速度v不相等，圖中vvB，vAv。同一個橢圓軌道上近地點和遠地點線速度大小不相等，從遠地點到近地點萬有引力對衛(wèi)星做正功，動能增大(引力勢能減小)，圖中vAvB，EkAEkB，EpAEpB。兩個不同圓軌道上的線速度v不相等，軌道半徑越大，v越小，圖中vv。(2)相關(guān)物理量的比較規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)解題模板規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)BAE機不變E動不變E勢不變衛(wèi)星幾種運動形式的能量轉(zhuǎn)化問題E機不變E動變化E勢變化軌道II軌道IE

9、機增加E動變化E勢變化規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)T1T2 對于天體追及問題的處理思路： 在與地球上物體追及時，要根據(jù)地球上物體與同步衛(wèi)星角速度相同的特點進行判斷。(2)根據(jù)兩星追上或相距最近時滿足兩星運行的角度差等于2的整數(shù)倍，相距最遠時，兩星運行的角度差等于的奇數(shù)倍。題組剖析題組剖析【變式訓(xùn)練5】假設(shè)有一載人宇宙飛船在距地面高度為4 200 km 的赤道上空繞地球做勻速圓周運動，地球半徑約為6 400 km，地球同步衛(wèi)星距地面高為36 000 km，宇宙飛船和一地球同步衛(wèi)星繞地球同向運動，每當(dāng)兩者相距最近時，宇宙飛船就向同步衛(wèi)星發(fā)射信號，然后再由同步衛(wèi)星將信號發(fā)送到地面接收站，某時刻兩者相距最遠，從此

10、刻開始，在一晝夜的時間內(nèi)，接收站共接收到信號的次數(shù)為() A4次 B6次 C7次 D8次轉(zhuǎn)到解析題組剖析題組剖析轉(zhuǎn)回原題備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)到解析 1 (2017沈陽質(zhì)量監(jiān)測)我國正在進行的探月工程是高新技術(shù)領(lǐng)域的一項重大科技活動，在探月工程中飛行器成功變軌至關(guān)重要。如圖6所示，假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，飛行器在距月球表面高度為3R的圓形軌道運動，到達軌道的A點處點火變軌進入橢圓軌道，到達軌道的近月點B再次點火進入近月軌道繞月球做圓周運動，則()備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題 2. (多選)如圖是“嫦娥三號”飛行軌道示意圖。假設(shè)“嫦娥三號”運行經(jīng)過P點第一次通過近月制動使“嫦娥三號

11、”在距離月面高度為100 km的圓軌道上運動，再次經(jīng)過P點時第二次通過近月制動使“嫦娥三號”在距離月面近地點為Q、高度為15 km，遠地點為P、高度為100 km的橢圓軌道上運動，下列說法正確的是() A“嫦娥三號”在距離月面高度為100 km的圓軌道上運動時速度大小可能變化 B“嫦娥三號”在距離月面高度100 km的圓軌道上運動的周期一定大于在橢圓 軌道上運動的周期 C“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動經(jīng)過Q點時的加速度一定大于經(jīng)過P點時的加速度 D“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動經(jīng)過Q點時的速度可能小于經(jīng)過P點時的速度 備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)到解析備選訓(xùn)練備選訓(xùn)練轉(zhuǎn)回原題解析“嫦娥三號”在距離月面高度為

12、100 km的圓軌道上運動是勻速圓周運動，速度大小不變，選項A錯誤；由于圓軌道的軌道半徑大于橢圓軌道半長軸，根據(jù)開普勒定律，“嫦娥三號”在距離月面高度100 km的圓軌道上運動的周期一定大于在橢圓軌道上運動的周期，選項B正確；由于在Q點“嫦娥三號”所受萬有引力大，所以“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動經(jīng)過Q點時的加速度一定大于經(jīng)過P點時的加速度，選項C正確；“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動的引力勢能和動能之和保持不變，Q點的引力勢能小于P點的引力勢能，所以“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動到Q點的動能較大，速度較大，所以“嫦娥三號”在橢圓軌道上運動經(jīng)過Q點時的速度一定大于經(jīng)過P點時的速度，選項D錯誤。 答案BC