衛(wèi)星變軌問題精華版

1、2、衛(wèi)星“變軌” 問題1、衛(wèi)星“比較”問題專題萬有引力定律的應(yīng)用123地球 兩顆人造地球衛(wèi)星，都在圓形軌道上運行，它們的質(zhì)量相等，軌道半徑不同,比較它們的向心加速度an、線速度v、角速度 、周期T。4計算中心天體的質(zhì)量M、密度（當(dāng)衛(wèi)星在天體表面上飛行？）（1）某星體m圍繞中心天體M做圓周運動的周期為T，圓周運動的軌道半徑為r （3）中心天體密度（2）已知中心天體的半徑R和表面g56人造地球衛(wèi)星：兩極的物體：赤道上的物體：近地衛(wèi)星：地球表面的物體（與地球具有相同的0）即：即：7人造地球衛(wèi)星所有衛(wèi)星的軌道圓心都在地心上按軌道分類:極地衛(wèi)星;赤道衛(wèi)星;其他衛(wèi)星89注意事項：區(qū)別赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體

2、、近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星： 半徑R周期T向心力F關(guān)系式備注赤道上物體即為地球半徑與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即24h此處的萬有引力與重力之差在赤道上與地球保持相對靜止近地衛(wèi)星即為地球半徑可求得T=85min此處的萬有引力離地高度近似為0，與地面有相對運動同步衛(wèi)星可求得距地面高度h36000km，約為地球半徑的5.6倍與地球自周期相同，即24h此處的萬有引力軌道面與赤道面重合，在赤道上空，與地面保持相對靜止10衛(wèi)星變軌問題11衛(wèi)星變軌問題12VF引F引F向F引F向衛(wèi)星變軌原理MmA點速度內(nèi)小外大（在A點看軌跡）在A點萬有引力相同A13思考：人造衛(wèi)星在低軌道上運行，要想讓其在高軌道上運行，應(yīng)采取什么措施？在低

3、軌道上加速，使其沿橢圓軌道運行，當(dāng)行至橢圓軌道的遠(yuǎn)點處時再次加速，即可使其沿高軌道運行。衛(wèi)星變軌原理1、衛(wèi)星在二軌道相切點萬有引力相同，加速度相同速度內(nèi)小外大（切點看軌跡）2、衛(wèi)星在橢圓軌道運行近地點-速度大，加速度大遠(yuǎn)地點-速度小，加速度小14vF引12R衛(wèi)星在圓軌道運行速度V1V2900減小衛(wèi)星變軌原理1516v3F引r衛(wèi)星變軌原理17使衛(wèi)星進(jìn)入更高軌道做圓周運動v3v418衛(wèi)星的回收1920 衛(wèi)星變軌 【衛(wèi)星如何變軌】 以發(fā)射同步衛(wèi)星為例，先進(jìn)入一個近地的圓軌道，然后在v2點火加速，進(jìn)入橢圓形轉(zhuǎn)移軌道 （該橢圓軌道的近地點在近地圓軌道上，遠(yuǎn)地點在同步軌道上），到達(dá)遠(yuǎn)地點時再次自動點火加速

4、，進(jìn)入同步軌道。v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4v2v1v4v321v1v2v3v4v2v1v4v3v1v4結(jié)果：v2v1v4v3v2v3 點火加速：在橢圓軌道上運行:第一次變軌：第二次變軌： 點火加速：在圓軌道上穩(wěn)定運行：22 衛(wèi)星變軌 【分析思路】 定態(tài)運行：看公式動態(tài)變軌：分析供需圓軌道與橢圓軌道的互變：ABA點：加速橢圓減速圓B點：近地點遠(yuǎn)地點圓橢圓減速橢圓加速圓圓橢圓23 1、如圖所示，發(fā)射同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火使其沿橢圓軌道2運行；最后再次點火將其送入同步圓軌道3。軌道1、2相切于P點，2、3相切于Q點。當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3上正常運行時，以下說

5、法正確的是（ ） A、在軌道3上的速率大 于1上的速率 B、在軌道3上的角速度 小于1上的角速度 C、在軌道2上經(jīng)過Q點時 的速率等于在軌道3上經(jīng)過Q點時的速率 D、在軌道1上經(jīng)過P點時的加速度等于在軌道2上 經(jīng)過P點時的加速度 QP231BD24 衛(wèi)星變軌 【例題】如圖所示，宇宙飛船B在低軌道飛行，為了給更高軌道的空間站A輸送物資，它可以采用噴氣的方法改變速度，從而達(dá)到改變軌道的目的，以下說法正確的是( )A、它應(yīng)沿運行方向方向噴氣，與A對接后周期變小B、它應(yīng)沿運行速度反方向噴氣，與A對接后周期變大C、它應(yīng)沿運行方向方向噴氣，與A對接后周期變大D、它應(yīng)沿運行速度反方向噴氣，與A對接后周期變小

6、B25 衛(wèi)星變軌 【練習(xí)】宇宙飛船空間站在同一軌道上運動，若飛船想與前面的空間站對接，飛船為了追上軌道空間站，可采取的辦法是（）A、飛船加速直到追上空間站B、飛船從原軌道減速至一較低軌道，再加速追上空間站完成對接C、飛船從原軌道加速至一較高軌道，再減速追上空間站完成對接D、無論飛船采取何種措施，均不能與空間站對接BC26 【練習(xí)】發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示。則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是：A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的

7、速率B衛(wèi)星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度C衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度D衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度BD123pQ27 衛(wèi)星變軌 【練習(xí)】如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運行的3顆人造衛(wèi)星，下列說法正確的是：Ab、c的線速度大小相等，且大于a的線速度Bb、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度Cc加速可追上同一軌道上的b，b減速可等到同一軌道上的c Da衛(wèi)星由于某種原因，軌道半徑緩慢減小，其線速度將變小D地球acb282、如圖是發(fā)射地球同步衛(wèi)星的簡化軌道示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至距地面高度為h

8、1的近地軌道上在衛(wèi)星經(jīng)過A點時點火實施變軌，進(jìn)入遠(yuǎn)地點為B的橢圓軌道上，最后在B點再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道.已知地球表面重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球的半徑為R求：（1）近地軌道上的速度大??；（2）遠(yuǎn)地點B距地面的高度。29解：30“嫦娥奔月” 圖31理性探究 發(fā)射、變軌、運行32 2. 2007年10月24日“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi)星進(jìn)入繞地軌道。在繞地運行時，要經(jīng)過三次近地變軌：12小時橢圓軌道24小時橢圓軌道48小時橢圓軌道修正軌道地月轉(zhuǎn)移軌道。11月5日11時，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過距月球表面高度為h的A點時，再經(jīng)三次變軌：12小時橢圓軌道3.5小時橢圓軌道最后進(jìn)入周期為T的極月圓

9、軌道 ，如圖所示（ ） A.“嫦娥一號”由到需加速、由到需減速 B.發(fā)射“嫦娥一號”的速度必須達(dá)到第三宇宙速度 C.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星周期與衛(wèi)星質(zhì)量有關(guān) D.衛(wèi)星受月球的引力與它到月球中心距離的平方成反比 E.在繞月圓軌道上,衛(wèi)星受地球的引力大于受月球的引力近地變軌軌道修正轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射D33 3. 2007年10月24日，“嫦娥一號”衛(wèi)星星箭分離，衛(wèi)星進(jìn)入繞地軌道。在繞地運行時，要經(jīng)過三次近地變軌：12小時橢圓軌道24小時橢圓軌道48小時橢圓軌道修正軌道地月轉(zhuǎn)移軌道。11月5日11時，當(dāng)衛(wèi)星經(jīng)過距月球表面高度為h的A點時，再經(jīng)三次變軌：12小時橢圓軌道3.5小時橢圓軌道最后進(jìn)入周期為T的極月

10、圓軌道 ，如圖所示。 若月球半徑為R，試寫出月球表面重力加速度的表達(dá)式。近地變軌軌道修正轉(zhuǎn)移軌道發(fā)射34對接問題：宇宙飛船與空間站的對接空間站實際上就是一個載有人的人造衛(wèi)星，那么，地球上的人如何到達(dá)空間站，空間站上的人又如何返回地面？這些活動都需要通過宇宙飛船來完成，這就存在一個宇宙飛船與空間站對接的問題。思考：能否把宇宙飛船先發(fā)射到空間站的同一軌道上，再通過加速去追上空間站實現(xiàn)對接呢？不行，因為飛船加速后做離心運動會偏離原來的圓軌道而無法與空間站對接。35飛船首先在比空間站低的軌道運行，當(dāng)運行到適當(dāng)位置時，再加速運行到一個橢圓軌道。通過控制軌道使飛船跟空間站恰好同時運行到兩軌道的相切點，此時飛船適當(dāng)減速，便可實現(xiàn)對接，如圖示?？臻g站飛船對接方法：36例：在太空中有兩飛行器a、b，它們在繞地球的同一圓形軌道上同向運行，a在前b在后，