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1、突破一 近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問(wèn)題近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的三種勻速圓周運(yùn)動(dòng)的比較1.軌道半徑:近地衛(wèi)星與赤道上物體的軌道半徑相同,同步衛(wèi)星的軌道半徑較大,即r同>r近=r物。,第6課時(shí) (小專(zhuān)題)天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)”,[知 識(shí) 梳 理],4.動(dòng)力學(xué)規(guī)律,【典例1】 (多選)地球同步衛(wèi)星離地心的距離為r,運(yùn)行速率為v1,加速度為a1,地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a2,地球的第一
2、宇宙速度為v2,半徑為R,則下列比例關(guān)系中正確的是 ( ),答案 AD,【變式訓(xùn)練】1.(2014·江西鷹潭市高三第二次模擬考試)有a、b、c、d四顆衛(wèi)星,a還未發(fā)射,在地球赤道上隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),b在地面附近近地軌道上正常運(yùn)動(dòng),c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測(cè)衛(wèi)星,設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24 h,所有衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)均視為勻速圓周運(yùn)動(dòng),各衛(wèi)星排列位置如圖1所示,則下列關(guān)于衛(wèi)星的說(shuō)法中正確的是 ( )
3、圖1,解析 在地球赤道表面隨地球自轉(zhuǎn)的衛(wèi)星,其所受萬(wàn)有引力提供重力和其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,a的向心加速度小于重力加速度g,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于c為同步衛(wèi)星,所以,答案 C,突破二 衛(wèi)星的變軌問(wèn)題1.衛(wèi)星變軌的原因(1)由于對(duì)接引起的變軌(2)由于空氣阻力引起的變軌2.衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì),【典例2】 (多選)在發(fā)射一顆質(zhì)量為m的人造地球同步衛(wèi)星時(shí),先將其發(fā)射到貼近地球表面運(yùn)行的圓軌道Ⅰ上(離地面高度忽略不計(jì)),再
4、通過(guò)一橢圓軌道Ⅱ變軌后到達(dá)距地面高為h的預(yù)定圓軌道Ⅲ上。已知它在圓形軌道Ⅰ上運(yùn)行的加速度為g,地球半徑為R,圖2中PQ長(zhǎng)約為8R,衛(wèi)星在變軌過(guò)程中質(zhì)量不變,則 ( ),圖2,C.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率大于在軌道Ⅱ上運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速率D.衛(wèi)星在軌道Ⅲ上的動(dòng)能大于在軌道Ⅰ上的動(dòng)能,第一步:抓住信息→構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型,第二步:找突破口→理清思路,答案 BC,解題模板,【變式訓(xùn)練】2.(多選)如圖3是“嫦
5、娥三號(hào)”飛行軌道示意圖。假設(shè)“嫦娥三號(hào)”運(yùn)行經(jīng)過(guò)P點(diǎn)第一次通過(guò)近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100 km的圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng),再次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)第二次通過(guò)近月制動(dòng)使“嫦娥三號(hào)”在距離月面近地點(diǎn)為Q、高度為15 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)為P、高度為100 km的橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是 ( ),圖3,A.“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100 km的圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小可能變化B.“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度100 km的圓軌道
6、Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期C.“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度D.“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率可能小于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率,解析 “嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100 km的圓軌道上運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度大小不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于圓軌道的軌道半徑大于橢圓軌道半長(zhǎng)軸,根據(jù)開(kāi)普勒定律,“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度100 km的圓軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道
7、Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期,選項(xiàng)B正確;由于在Q點(diǎn)“嫦娥三號(hào)”所受萬(wàn)有引力大,所以“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的加速度一定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的加速度,選項(xiàng)C正確;“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的引力勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變,Q點(diǎn)的引力勢(shì)能小于P點(diǎn)的引力勢(shì)能,所以“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的動(dòng)能較大,速度較大,所以“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速率一定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速率,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案 BC,突破三 天體運(yùn)動(dòng)中的能量問(wèn)
8、題1.衛(wèi)星(或航天器)在同一圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能不變。2.航天器在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同,軌道半徑越大,機(jī)械能越大。,但機(jī)械能增大;相反,衛(wèi)星由于速率減小(發(fā)動(dòng)機(jī)做負(fù)功)會(huì)做向心運(yùn)動(dòng),軌道半徑減小,萬(wàn)有引力做正功,衛(wèi)星動(dòng)能增大,同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運(yùn)行速率大于在較高軌道上的運(yùn)行速率,但機(jī)械能減小?!镜淅?】 (2014·山東卷,20)2013年我國(guó)相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔
9、”落月兩大航天工程。某航天愛(ài)好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖4,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。,圖4,答案 D,【變式訓(xùn)練】3.(多選)(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ,20)目前,在地球周?chē)性S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
10、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,答案 BD,突破四 衛(wèi)星的追及相遇問(wèn)題某星體的兩顆衛(wèi)星之間的距離有最近和最遠(yuǎn)之分,但它們都處在同一條直線(xiàn)上。由于它們的軌道不是重合的,因此在最近和最遠(yuǎn)的相遇問(wèn)題上不能通過(guò)位移或弧長(zhǎng)相等來(lái)處理,而是通
11、過(guò)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的圓心角來(lái)衡量,若它們初始位置在同一直線(xiàn)上,實(shí)際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角與外軌道所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角之差為π的整數(shù)倍時(shí)就是出現(xiàn)最近或最遠(yuǎn)的時(shí)刻。,【典例4】 (多選)(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ,19)太陽(yáng)系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太陽(yáng)之間,且三者幾乎排成一條直線(xiàn)的現(xiàn)象,天文學(xué)稱(chēng)為“行星沖日”。據(jù)報(bào)道,2014年各行星沖日時(shí)間分別是:1月6日木星沖日;4月9日火星沖日;5月
12、11日土星沖日;8月29日海王星沖日;10月8日天王星沖日。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示。則下列判斷正確的是 ( ),A.各地外行星每年都會(huì)出現(xiàn)沖日現(xiàn)象B.在2015年內(nèi)一定會(huì)出現(xiàn)木星沖日C.天王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔為土星的一半D.地外行星中,海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔最短,答案 BD,【變式訓(xùn)練】4. 如圖5所示,甲、乙兩顆衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),已知甲衛(wèi)星的周期為N小時(shí),每過(guò)
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