物理重点知识课件及解析-(60).ppt

1、专题突破天体运动中的专题突破天体运动中的“三大难点三大难点”突破一近地卫星、同步卫星及赤道上物突破一近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题体的运行问题图图1如图如图1所示，所示，a为近地卫星，半径为为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为地球同步卫星，半径为为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为为赤道上随地球自转的物体，半径为r3。近地卫星近地卫星(r1、1、v1、a1)同步卫星同步卫星(r2、2、v2、a2)赤道上随地球自转赤道上随地球自转的物体的物体(r3、3、v3、a3)向心力向心力万有引力万有引力万有引力万有引力万有引力的一个分万有引力的一个分力力轨道半径轨道半径r2r3

2、r1角速度角速度同步卫星的角速度同步卫星的角速度与地球自转角速度与地球自转角速度相同，故相同，故23线速度线速度由由vr得得v2v3v1v2v3向心加向心加速度速度由由a2r得得a2a3a1a2a3A.b卫星转动线速度大于卫星转动线速度大于7.9 km/sB.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为aaabacC.a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为做匀速圆周运动的周期关系为TcTbTaD.在在b、c中，中，b的速度大的速度大【例【例1】(2019贵州安顺三校联考贵州安顺三校联考)如图如图2所示，所示，a为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球为放在赤道

3、上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，自转做匀速圆周运动，b为沿地球表面附近做为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径约等于地球轨道半径约等于地球半径半径)，c为地球的同步卫星。下列关于为地球的同步卫星。下列关于a、b、c的说法中正确的是的说法中正确的是()答案答案D图图31.2018年年7月月10日日4时时58分，我国在西昌卫星发分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，成功发射了射中心用长征三号甲运载火箭，成功发射了第三十二颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地第三十二颗北斗导航卫星。该卫星属倾斜地球同步轨道卫星，卫星入轨并完成在轨测试球同步轨道卫星

4、，卫星入轨并完成在轨测试后，将接入北斗卫星导航系统，为用户提供后，将接入北斗卫星导航系统，为用户提供更可靠服务。通过百度查询知道，倾斜地球更可靠服务。通过百度查询知道，倾斜地球同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有同步轨道卫星是运转轨道面与地球赤道面有夹角的轨道卫星，它的运转周期也是夹角的轨道卫星，它的运转周期也是24小时，小时，如图如图3所示，关于该北斗导航卫星说法正确所示，关于该北斗导航卫星说法正确的是的是()A.该卫星可定位在北京的正上空该卫星可定位在北京的正上空B.该卫星与地球静止轨道卫星的向心加速度大小是不等的该卫星与地球静止轨道卫星的向心加速度大小是不等的C.该卫星的发射速度该卫星

5、的发射速度v7.9 km/sD.该卫星的角速度与放在北京地面上物体随地球自转的角速该卫星的角速度与放在北京地面上物体随地球自转的角速度大小相等度大小相等答案答案DA.卫星卫星1和卫星和卫星2的向心加速度之比为的向心加速度之比为116B.卫星卫星1和卫星和卫星2的线速度之比为的线速度之比为21C.卫星卫星1和卫星和卫星2同处在地球赤道的某一点正上方的周期为同处在地球赤道的某一点正上方的周期为24 hD.卫星卫星1和卫星和卫星2同处在地球赤道的某一点正上方的周期为同处在地球赤道的某一点正上方的周期为3 h2.(多选多选)(2019河北衡水中学模拟河北衡水中学模拟)如图如图4所示，所示，卫星卫星1为

6、地球同步卫星，卫星为地球同步卫星，卫星2是周期为是周期为3 h的的极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作极地卫星，只考虑地球引力，不考虑其他作用的影响，卫星用的影响，卫星1和卫星和卫星2均绕地球做匀速圆均绕地球做匀速圆周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中周运动，两轨道平面相互垂直，运动过程中卫星卫星1和卫星和卫星2有时可处于地球赤道上某一点有时可处于地球赤道上某一点的正上方。下列说法中正确的是的正上方。下列说法中正确的是()答案答案AC1.卫星发射及变轨过程概述卫星发射及变轨过程概述考向考向卫星的变轨、对接问题卫星的变轨、对接问题突破二卫星突破二卫星(航天器航天器)的变轨及对接问题的变轨及对

7、接问题人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图到达预定轨道，如图5所示。所示。(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道向发射卫星到圆轨道 上。上。(2)在在A点点火加速，由于速度变大，万有引力点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道轨道。(3)在在B点点(远地点远地点)再次点火加速进入圆形轨道再次点火加速进入圆形轨道。航天飞船与宇宙空间站的航天飞船与宇宙空间站的“对接对接”实际上就是两个做匀速圆实际上就是两个做匀

8、速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。2.对接对接A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.

9、飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接【例【例2】我国即将发射我国即将发射“天宫二号天宫二号”空间实验空间实验室，之后发射室，之后发射“神舟十一号神舟十一号”飞船与飞船与“天宫二天宫二号号”对接。假设对接。假设“天宫二号天宫二号”与与“神舟十一号神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是空间实验室的对接，下列措施可行的是()解析解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然

10、后飞船加速，若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间站在同一轨道上错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进

11、入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间实验然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空正确；若飞船在比空间实验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，间实验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项不能实现对接，选项D错误。错误。答案答案C1.航天器变轨问题的三点注意事项航天器变轨问题的三点注意事项考向考向变轨前、后各物理量的比较变轨前、后各物理量的比较(2)航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。

12、机械能越大。(3)航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的航天器经过不同轨道的相交点时，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度。速度大于内轨道的速度。2.卫星变轨的实质卫星变轨的实质两类变两类变轨轨离心运动离心运动近心运动近心运动变轨起变轨起因因卫星速度突然增大卫星速度突然增大卫星速度突然减小卫星速度突然减小受力分受力分析析变轨结变轨结果果变为椭圆轨道运动或变为椭圆轨道运动或在较大半径圆轨道上在较大半径圆轨道上运动运动变为椭圆轨道运动或变为椭圆轨道运动或在较小半径圆轨道上在较小半径圆轨道上运动运动A.卫星在轨道卫星在轨道1和轨道和轨道2上运动时的机械能相等上运动时的机械能相等B.卫

13、星在轨道卫星在轨道1上运行经过上运行经过P点的速度大于经过点的速度大于经过Q点的速度点的速度C.卫星在轨道卫星在轨道2上时处于超重状态上时处于超重状态D.卫星在轨道卫星在轨道1上运行经过上运行经过P点的加速度等于在轨道点的加速度等于在轨道2上运行经上运行经过过P点的加速度点的加速度【例【例3】中国在西昌卫星发射中心成功发射中国在西昌卫星发射中心成功发射“亚太九号亚太九号”通信卫星，该卫星运行的轨道示通信卫星，该卫星运行的轨道示意图如图意图如图7所示，卫星先沿椭圆轨道所示，卫星先沿椭圆轨道1运行，近运行，近地点为地点为Q，远地点为，远地点为P。当卫星经过。当卫星经过P点时点火点时点火加速，使卫星

14、由椭圆轨道加速，使卫星由椭圆轨道1转移到地球同步轨转移到地球同步轨道道2上运行，下列说法正确的是上运行，下列说法正确的是()答案答案DA.飞行器在飞行器在B点处点火后，动能增加点处点火后，动能增加B.由已知条件不能求出飞行器在轨道由已知条件不能求出飞行器在轨道上的运行周期上的运行周期C.只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道只有万有引力作用情况下，飞行器在轨道上通过上通过B点的加点的加速度大于在轨道速度大于在轨道上通过上通过B点的加速度点的加速度1.(2019福建三明模拟福建三明模拟)我国正在进行的探月工程我国正在进行的探月工程是高新技术领域的一次重大科技活动，在探月是高新技术领域的一次重大科技

15、活动，在探月工程中飞行器成功变轨至关重要。如图工程中飞行器成功变轨至关重要。如图8所示，所示，假设月球半径为假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为，月球表面的重力加速度为g0，飞行器在距月球表面高度为，飞行器在距月球表面高度为3R的圆形轨道的圆形轨道上运动，到达轨道的上运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆点点火变轨进入椭圆轨道轨道，到达轨道的近月点，到达轨道的近月点B再次点火进入近再次点火进入近月轨道月轨道绕月球做圆周运动，则绕月球做圆周运动，则()答案答案D图图92.2017年年6月月19日，长征三号乙遥二十八火箭发射中星日，长征三号乙遥二十八火箭发射中星9A卫星过卫星过程中运载火箭出现异

16、常，未能将卫星送入预定轨道。中国航天程中运载火箭出现异常，未能将卫星送入预定轨道。中国航天科技集团公司在西安卫星测控中心的密切配合下，通过准确实科技集团公司在西安卫星测控中心的密切配合下，通过准确实施施10次轨道调整，卫星于次轨道调整，卫星于2017年年7月月5日成功定点于东经日成功定点于东经101.4赤道上空的预定轨道。如图赤道上空的预定轨道。如图9是卫星变轨前后的两个轨道，对是卫星变轨前后的两个轨道，对于此次变轨前后卫星的运动，下列说法正确的是于此次变轨前后卫星的运动，下列说法正确的是()A.从近地点到远地点，卫星受到的万有引力变大从近地点到远地点，卫星受到的万有引力变大B.变轨后，卫星的

17、运行周期变小变轨后，卫星的运行周期变小C.在近地点，卫星要点火加速才能到达更高轨道在近地点，卫星要点火加速才能到达更高轨道D.变轨后，卫星可能处于地球同步卫星轨道变轨后，卫星可能处于地球同步卫星轨道解析解析从近地点到远地点，卫星受到的万有引力减小，选项从近地点到远地点，卫星受到的万有引力减小，选项A错误；变轨后，卫星的运行周期变大，选项错误；变轨后，卫星的运行周期变大，选项B错误；在近地错误；在近地点，卫星要点火加速才能到达更高轨道，选项点，卫星要点火加速才能到达更高轨道，选项C正确；变轨正确；变轨后，卫星处于椭圆轨道，不可能处于地球同步卫星轨道，选后，卫星处于椭圆轨道，不可能处于地球同步卫星

18、轨道，选项项D错误。错误。答案答案CA.飞船在轨道上运动时，运行的周期飞船在轨道上运动时，运行的周期TTTB.飞船在轨道飞船在轨道上的机械能大于在轨道上的机械能大于在轨道上的机械能上的机械能C.飞船在飞船在P点从轨道点从轨道变轨到轨道变轨到轨道，需要在，需要在P点朝速度方向点朝速度方向喷气喷气D.若轨道若轨道贴近火星表面，已知飞船在轨道贴近火星表面，已知飞船在轨道上运动的角速上运动的角速度，可以推知火星的密度度，可以推知火星的密度3.(多选多选)(2019海南琼山检测海南琼山检测)荷兰某研究所推荷兰某研究所推出了出了2023年让志愿者登陆火星、建立人类聚年让志愿者登陆火星、建立人类聚居地的计划

19、。登陆火星需经历如图居地的计划。登陆火星需经历如图10所示的所示的变轨过程，已知引力常量为变轨过程，已知引力常量为G，则下列说法，则下列说法正确的是正确的是()答案答案ACD两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星的运转方向相同，且位于和中心连线的半径上同侧时，两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足两卫星相距最近，从运动关系上，两卫星运动关系应满足(AB)t2n(n1，2，3，)。1.相距最近相距最近当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，当两卫星位于和中心连线的半径上两侧时，两卫星相距最远，从运动关系上，两卫星运动关系应满足从运动关系上，两卫星运

20、动关系应满足(AB)t(2n1)(n1，2，3)。2.相距最远相距最远突破三卫星的追及与相遇问题突破三卫星的追及与相遇问题A.a、b运动的周期之比为运动的周期之比为TaTb18B.a、b运动的周期之比为运动的周期之比为TaTb14C.从图示位置开始，在从图示位置开始，在b转动一周的过程中，转动一周的过程中，a、b、c共线共线12次次D.从图示位置开始，在从图示位置开始，在b转动一周的过程中，转动一周的过程中，a、b、c共线共线14次次【例【例4】(多选多选)如图如图11，三个质点，三个质点a、b、c的质的质量分别为量分别为m1、m2、M(M远大于远大于m1及及m2)，在，在c的万有引力作用下，

21、的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕在同一平面内绕c沿沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为比为rarb14，则下列说法正确的有，则下列说法正确的有()答案答案AD天体相遇与追及问题的处理方法天体相遇与追及问题的处理方法在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两在不同圆轨道上绕太阳运行的两个行星，某一时刻会出现两个行星和太阳排成一条直线的个行星和太阳排成一条直线的“行星冲日行星冲日”现象，属于天体现象，属于天体运动中的运动中的“追及相遇追及相遇”问题，此类问题具有周期性。问题，此类问题具有周期性。3.“行星冲日行星冲日”现象现象A.地

22、球的公转周期比火星的公转周期小地球的公转周期比火星的公转周期小B.地球的运行速度比火星的运行速度小地球的运行速度比火星的运行速度小C.火星冲日现象每年都会出现火星冲日现象每年都会出现【例【例5】(多选多选)(2019福建宁德检测福建宁德检测)2018年年7月月27日将发生火星日将发生火星冲日现象，我国整夜可见，火星冲日是指火星、地球和太阳几冲日现象，我国整夜可见，火星冲日是指火星、地球和太阳几乎排列在同一条直线上，地球位于太阳与火星之间，此时火星乎排列在同一条直线上，地球位于太阳与火星之间，此时火星被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮且易于观察。地球被太阳照亮的一面完全朝向地球，所以明亮且易

23、于观察。地球和火星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，火星公转和火星绕太阳公转的方向相同，轨迹都可近似为圆，火星公转轨道半径为地球公转轨道半径的轨道半径为地球公转轨道半径的1.5倍，则倍，则()答案答案AD图图121.经长期观测发现，经长期观测发现，A行星运行轨道的半径近似行星运行轨道的半径近似为为r0，周期为，周期为T0，其实际运行的轨道与圆轨道，其实际运行的轨道与圆轨道存在一些偏离，且周期性地每隔存在一些偏离，且周期性地每隔t0(t0T0)发生发生一次最大的偏离，如图一次最大的偏离，如图12所示，天文学家认为所示，天文学家认为形成这种现象的原因可能是形成这种现象的原因可能是A行星外侧还

24、存在行星外侧还存在着一颗未知行星着一颗未知行星B，已知行星，已知行星B与行星与行星A同向转同向转动，则行星动，则行星B的运行轨道的运行轨道(可认为是圆轨道可认为是圆轨道)半半径近似为径近似为()答案答案A2.如图如图13所示，有所示，有A、B两颗卫星绕地心两颗卫星绕地心O做圆周做圆周运动，旋转方向相同。运动，旋转方向相同。A卫星的周期为卫星的周期为T1，B卫星的周期为卫星的周期为T2，在某一时刻两卫星相距最近，在某一时刻两卫星相距最近，则则(引力常量为引力常量为G)()A.两卫星经过时间两卫星经过时间tT1T2再次相距最近再次相距最近B.两颗卫星的轨道半径之比为两颗卫星的轨道半径之比为C.若已

25、知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球的密度D.若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重若已知两颗卫星相距最近时的距离，可求出地球表面的重力加速度力加速度答案答案B(1)定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之定义：绕公共圆心转动的两个星体组成的系统，我们称之为双星系统。如图为双星系统。如图14所示。所示。1.双星模型双星模型科学思维系列科学思维系列物理模型构建：双星和三星模型物理模型构建：双星和三星模型2.三星模型三星模型图图15A.质量之积质量之积 B.质量之和质量之和C.速率之和速率之和 D.各自的自转角速各自的自转角速

26、度度【典例【典例1】(多选多选)(2018全国卷全国卷，20)2017年，人类第一次直年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星(

27、)答案答案BC图图16【典例【典例2】(多选多选)太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量太空中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式(如图如图16)：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星：一种是三颗星位于同一直线上，两颗星围绕中央星在同一半径为在同一半径为R的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等的圆轨道上运行；另一种形式是三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运边三角形的三个顶点上，并沿外接于等边三角形的圆形轨道运行。设这三颗星的质量均为行。设这三颗星的质量均为M，并设两种系统的运动周期相同，并设两种系统的运动周期相同，则则()答案答案BC