2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、能力課時6 天體運動中的“四大難點”,突破一 近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運行問題,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動的參量比較,【例1】 (多選)如圖1所示 ,A表示地球同步衛(wèi)星,B為運行軌道比A低的一顆衛(wèi)星,C為地球赤道上某一高山山頂上的一個物體,兩顆衛(wèi)星及物體C的質(zhì)量都相同,關(guān)于它們的線速度、角速度、運行周期和所受到的萬有引力的比較,下列關(guān)系式正確的是(  ),圖1A.vB>vA>vC B.ω

2、A>ωB>ωCC.FA>FB>FC D.TA=TC>TB,答案 AD,【變式訓(xùn)練】1.(2016·江西鷹潭模擬)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,b在地面附近近地軌道上正常運動,c是地球同步衛(wèi)星,d是高空探測衛(wèi)星,設(shè)地球自轉(zhuǎn)周期為24 h,所有衛(wèi)星的運動均視為勻速圓周運動,各衛(wèi)星排列位置如圖2所示,則下列關(guān)于衛(wèi)星的說法中正確的是(  ),圖2,答案 C,突破二 衛(wèi)星的變軌問題,1.變軌

3、原理及過程 人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達(dá)預(yù)定軌道,如圖3所示。,圖3(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Ⅰ上。(2)在A點點火加速,由于速度變大,進(jìn)入橢圓軌道Ⅱ。(3)在B點(遠(yuǎn)地點)再次點火加速進(jìn)入圓形軌道Ⅲ。,【例2】 (多選)在完成各項既定任務(wù)后,“神舟九號”飛船于2012年6月29日10時許返回地面,主著陸場位于內(nèi)蒙古四子王旗地區(qū)。如圖4所示,飛船在返回地面時,要在P點從圓形軌道Ⅰ進(jìn)

4、入橢圓軌道Ⅱ,Q為軌道Ⅱ上的一點,M為軌道Ⅰ上的另一點,關(guān)于“神舟九號”的運動,下列說法中正確的有(  ),圖4,A.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于經(jīng)過Q的速度B.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的速度C.飛船在軌道Ⅱ上運動的周期大于在軌道Ⅰ上運動的周期D.飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度解析 飛船在軌道Ⅱ上由Q點向P點運行時需要克服萬有引力做功,所以經(jīng)過P點時的動能小于經(jīng)過Q點時的動能,可

5、知選項A正確;飛船在軌道Ⅰ上做勻速圓周運動,故飛船經(jīng)過P、M兩點時的速率相等,由于飛船在P點進(jìn)入軌道Ⅱ時相對于軌道Ⅰ做向心運動,可知飛船在軌道Ⅱ上P點速度小于軌道Ⅰ上P點速度,故選項B正確;根據(jù)開普勒第三定律可知,飛船在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期,選項C錯誤;根據(jù)牛頓第二定律可知,飛船在軌道Ⅱ上經(jīng)過P的加速度與在軌道Ⅰ上經(jīng)過M的加速度大小相等,選項D錯誤。答案 AB,反思總結(jié)1.變軌的兩種情況,2.相關(guān)物理量的比較

6、 (1)兩個不同軌道的“切點”處線速度v不相等,圖中vⅢ>vⅡB,vⅡA>vⅠ。,(2)同一個橢圓軌道上近地點和遠(yuǎn)地點線速度大小不相等,從遠(yuǎn)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vⅡA>vⅡB,EkⅡA>EkⅡB,EpⅡA<EpⅡB?!?3)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vⅠ>vⅢ。3.衛(wèi)星的對接 航天飛機與宇宙空間站的“對接”實際上就是兩個做勻速圓周運動的物體追趕問題,本質(zhì)

7、仍然是衛(wèi)星的變軌運行問題。,【變式訓(xùn)練】2.(多選) “神舟十號”飛船于北京時間2013年6月11日17時38分在甘肅省酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,并于北京時間6月13日13時18分,實施了與“天宮一號”的自動交會對接。這是“天宮一號”自2011年9月發(fā)射入軌以來,第5次與神舟飛船成功實現(xiàn)交會對接。交會對接前“神舟十號”飛船先在較低的圓軌道1上運動,在適當(dāng)位置經(jīng)變軌與在圓軌道2上運動的“天宮一號”對接。如圖5所示,M、Q兩點在軌道1上,

8、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“神舟十號”變軌過程的描述,正確的是(  ),圖5A.“神舟十號”必須在Q點加速,才能在P點與“天宮一號”相遇B.“神舟十號”在M點經(jīng)一次加速,即可變軌到軌道2C.“神舟十號”在M點變軌后的速度大于變軌前的速度D.“神舟十號”變軌后的運行周期總大于變軌前的運行周期,答案 CD,突破三 天體運動中的能量問題,1.衛(wèi)星變軌問題的分析,一般包括運動狀態(tài)

9、與能量的變化,即線速度、角速度、周期以及動能、勢能與機械能的變化,通??梢岳萌f有引力做功,確定動能和勢能的變化。若只有萬有引力做功,則機械能守恒。,答案 BD,圖6,答案 D,突破四 衛(wèi)星的追及相遇問題,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)的相遇問題上不能通過位移或弧長相等來處理,而是通過衛(wèi)星運動的圓心角來衡量,若它們初始位置在同一直線上,實際上內(nèi)軌道所轉(zhuǎn)過的

10、圓心角與外軌道所轉(zhuǎn)過的圓心角之差為π的整數(shù)倍時就是出現(xiàn)最近或最遠(yuǎn)的時刻。,【例4】 (多選)(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ,19)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\行到某地外行星和太陽之間,且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象,天文學(xué)稱為“行星沖日”。據(jù)報道,2014年各行星沖日時間分別是:1月6日木星沖日;4月9日火星沖日;5月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

11、行星繞太陽運動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出現(xiàn)沖日現(xiàn)象 B.在2015年內(nèi)一定會出現(xiàn)木星沖日C.天王星相鄰兩次沖日的時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間間隔最短,答案 BD,【變式訓(xùn)練】4.設(shè)地球的自轉(zhuǎn)角速度為ω0,地球半徑為R,地球表面重力加速度為g,某人造衛(wèi)星在赤道上空做勻速圓周運動,軌道半徑為r,且r<5R,飛行方向與地球的自轉(zhuǎn)方向相同,在某時刻,該人造衛(wèi)

12、星通過赤道上某建筑物的正上方,則到它下一次通過該建筑物正上方所需要的時間為(  ),答案 D,圖7,答案 C,2.(多選)目前,在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(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)星的動能逐漸減小B.由于地球引力做正功,引力勢能一定減小C.由于氣體阻力做負(fù)功,地球引力做正功,機械能保持不變D

13、.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小,答案 BD,3.某衛(wèi)星在半徑為r的軌道1上做圓周運動,動能為Ek,變軌到軌道2上后,動能比在軌道1上減小了ΔE,在軌道2上也做圓周運動,則軌道2的半徑為(  ),答案 A,4.(多選)如圖8所示,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ,然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ,則(  ),圖8A.該衛(wèi)星在P點的速度大于7.9 km/s,小于11.2 km/sB.衛(wèi)星

14、在同步軌道Ⅱ上的運行速度大于7.9 km/sC.在軌道Ⅰ上,衛(wèi)星在P點的速度大于在Q點的速度D.衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ,解析 衛(wèi)星在P點做圓周運動的速度為7.9 km/s,衛(wèi)星在P點的速度大于7.9 km/s會做離心運動,運動軌跡為橢圓,但必須小于11.2 km/s,否則就會脫離地球束縛,故A正確;環(huán)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星,最大的運行速度是7.9 km/s,故B錯誤;P點比Q點離地球近些,故在軌道Ⅰ上,衛(wèi)星在P

15、點的速度大于在Q點的速度,C正確;衛(wèi)星在Q點通過加速實現(xiàn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ,故D正確。答案 ACD,5.設(shè)金星和地球繞太陽中心的運動是公轉(zhuǎn)方向相同且軌道共面的勻速圓周運動,金星在地球軌道的內(nèi)側(cè)(稱為地內(nèi)行星)。在某些特殊時刻,地球、金星和太陽會出現(xiàn)在一條直線上,這時候從地球上觀測,金星像鑲嵌在太陽臉上的小黑痣緩慢走過太陽表面。天文學(xué)稱這種現(xiàn)象為“金星凌日”。如圖9所示,2012年6月6日天空上演的“金星凌日”吸引了全世界數(shù)百萬天文愛好

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