高考物理熱點(diǎn)：衛(wèi)星(航天器)的變軌及對(duì)接問(wèn)題課件

1、Contents Page目錄頁(yè)熱點(diǎn)突破：衛(wèi)星(航天器)的變軌及對(duì)接問(wèn)題 能力課2.典例剖析3.規(guī)律方法4.備選訓(xùn)練5.高考模擬演練1.熱點(diǎn)透析Contents Page目錄頁(yè)熱點(diǎn)突破：能力課2.典例剖析1.熱點(diǎn)透析軌道II軌道I 1.衛(wèi)星由低軌道 高軌道的運(yùn)行分析 1.熱點(diǎn)透析軌道II軌道I 1.衛(wèi)星由低軌道 高軌道的2.衛(wèi)星由高軌道 低軌道的運(yùn)行分析 軌道I 2.衛(wèi)星由高軌道 低軌道的運(yùn)行分析 軌道I 衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)中的能量衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)中的能量衛(wèi)星的追及相遇問(wèn)題一、某星體的兩顆衛(wèi)星從相距最近到再次相距最近遵從的規(guī)律：T1T2設(shè)t為再次相遇時(shí)間,則有t/T2 t/TN,其中N為t時(shí)間相遇的次數(shù).內(nèi)

2、軌道衛(wèi)星所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角與外軌道衛(wèi)星所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角之差為2的整數(shù)倍。二、某星體的兩顆衛(wèi)星從相距最近到相距最遠(yuǎn)遵從的規(guī)律：內(nèi)軌道衛(wèi)星所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角與外軌道衛(wèi)星所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角之差為的奇數(shù)倍。設(shè)t為相距最遠(yuǎn)時(shí)間,則有t/T2 t/TN+0.5,其中N為t時(shí)間相遇的次數(shù).衛(wèi)星的追及相遇問(wèn)題一、某星體的兩顆衛(wèi)星從相距最近到再次相距最2.典例剖析角度1變軌前后各物理量的比較【真題示例2】(2015全國(guó)卷，21)(多選)我國(guó)發(fā)射的“嫦娥三號(hào)”登月探測(cè)器靠近月球后，先在月球表面附近的近似圓軌道上繞月運(yùn)行；然后經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程，在離月面4 m 高處做一次懸停(可認(rèn)為是相對(duì)于月球靜止)；最后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，探測(cè)器自由下落

3、。已知探測(cè)器的質(zhì)量約為1.3103 kg，地球質(zhì)量約為月球的81倍，地球半徑約為月球的3.7倍，地球表面的重力加速度大小約為9.8 m/s2。則此探測(cè)器() A在著陸前的瞬間，速度大小約為8.9 m/s B懸停時(shí)受到的反沖作用力約為2103 N C從離開(kāi)近月圓軌道到著陸這段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械能守恒 D在近月圓軌道上運(yùn)行的線速度小于人造衛(wèi)星在近地圓軌道上運(yùn)行的 線速度轉(zhuǎn)到解析2.典例剖析角度1變軌前后各物理量的比較轉(zhuǎn)到解析轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)回原題【真題示例3】(2016天津理綜，3)我國(guó)即將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，之后發(fā)射“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”對(duì)接。假設(shè)“天宮二號(hào)”與“神舟十一號(hào)”都圍繞地球做勻

4、速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與空間實(shí)驗(yàn)室的對(duì)接，下列措施可行的是() A使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行， 然后飛船加速追上空間實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)對(duì)接 B使飛船與空間實(shí)驗(yàn)室在同一軌道上運(yùn)行， 然后空間實(shí)驗(yàn)室減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接 C飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接 D飛船先在比空間實(shí)驗(yàn)室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接轉(zhuǎn)到解析圖5【真題示例3】(2016天津理綜，3)我國(guó)即將發(fā)射“天宮二解析 若使飛船與空間站在同一軌道上運(yùn)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(jìn)入更高的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選

5、項(xiàng)A錯(cuò)誤；若使飛船與空間站在同一軌道上運(yùn)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(jìn)入更低的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；要想實(shí)現(xiàn)對(duì)接，可使飛船在比空間試驗(yàn)室半徑較小的軌道上加速，然后飛船將進(jìn)入較高的空間試驗(yàn)室軌道，逐漸靠近空間實(shí)驗(yàn)室后，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng)C正確；若飛船在比空間試驗(yàn)室半徑較小的軌道上減速，則飛船將進(jìn)入更低的軌道，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案C轉(zhuǎn)回原題解析 若使飛船與空間站在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速，所需向【真題示例4】(2014全國(guó)卷，19)(多選)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，

6、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(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)間間隔最短轉(zhuǎn)到解析星球地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑(AU)1.01.55.29.51930【真題示例4】(2014全國(guó)卷，19)(多選)太陽(yáng)系各行轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)回原題3.規(guī)律

7、方法人造地球衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程要經(jīng)過(guò)多次變軌,過(guò)程簡(jiǎn)圖如圖所示。 (1)變軌的 兩種情況(2)相關(guān)物理量的比較兩個(gè)不同軌道的“切點(diǎn)”處線速度v不相等，圖中vvBvAv。同一個(gè)橢圓軌道上近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)線速度大小不相等，從遠(yuǎn)地點(diǎn)到近地點(diǎn)萬(wàn)有引力對(duì)衛(wèi)星做正功，動(dòng)能增大(引力勢(shì)能減小)，圖中vAvB，EkAEkB，EpAEpB。兩個(gè)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。3.規(guī)律方法解題模板解題模板BAE機(jī)不變E動(dòng)不變E勢(shì)不變衛(wèi)星幾種運(yùn)動(dòng)形式的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題E機(jī)不變E動(dòng)變化E勢(shì)變化軌道II軌道IE機(jī)增加E動(dòng)變化E勢(shì)變化BAE機(jī)不變衛(wèi)星幾種運(yùn)動(dòng)形式的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題E機(jī)不變軌道II軌T1T2

8、 對(duì)于天體追及問(wèn)題的處理思路：T1T2 對(duì)于天體追及問(wèn)題的處理思路：【變式訓(xùn)練2】(2016北京海淀區(qū)期中測(cè)試)(多選)某載人飛船運(yùn)行的軌道示意圖如圖3所示，飛船先沿橢圓軌道1運(yùn)行，近地點(diǎn)為Q，遠(yuǎn)地點(diǎn)為P。當(dāng)飛船經(jīng)過(guò)點(diǎn)P時(shí)點(diǎn)火加速，使飛船由橢圓軌道1轉(zhuǎn)移到圓軌道2上運(yùn)行，在圓軌道2上飛船運(yùn)行周期約為90 min。關(guān)于飛船的運(yùn)行過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是 () A飛船在軌道1和軌道2上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能相等 B飛船在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的速度小于經(jīng)過(guò) Q點(diǎn)的速度 C軌道2的半徑小于地球同步衛(wèi)星的軌道半徑 D飛船在軌道1上運(yùn)行經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的加速度等于在 軌道2上運(yùn)行經(jīng)過(guò)P點(diǎn)的 加速度轉(zhuǎn)到解析【變式訓(xùn)練2】(

9、2016北京海淀區(qū)期中測(cè)試)(多選)某載人轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)回原題解析 根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，月球從近地點(diǎn)到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)過(guò)程中，速度逐漸減小，萬(wàn)有引力做負(fù)功，A、C錯(cuò)誤；因?yàn)殡S著地、月之間距離變大，萬(wàn)有引力減小，向心加速度也變小，B錯(cuò)誤；月球運(yùn)動(dòng)過(guò)程只有萬(wàn)有引力做功，機(jī)械能守恒，D正確。 答案D 【變式訓(xùn)練3】2016年11月14日，近70年來(lái)最大最圓的月亮(“超級(jí)月亮”)現(xiàn)身天宇，這是月球運(yùn)動(dòng)到了近地點(diǎn)的緣故。然后月球離開(kāi)近地點(diǎn)向著遠(yuǎn)地點(diǎn)而去，“超級(jí)月亮”也與我們漸行漸遠(yuǎn)。在月球從近地點(diǎn)到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)的過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是() A月球運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大 B月球的向心加速度越來(lái)越大 C地球?qū)υ虑虻娜f(wàn)有引力做正

10、功 D雖然離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，但月球的機(jī)械能不變解析顯隱解析 根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，月球從近地點(diǎn)到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)過(guò)程中，速度【變式訓(xùn)練4】宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前面的空間站對(duì)接，飛船為了追上軌道空間站，可采取最好的方法是() A飛船加速直到追上空間站，完成對(duì)接 B飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加速追上空間站完成對(duì)接 C飛船加速至一個(gè)較高軌道再減速追上空間站完成對(duì)接 D無(wú)論飛船采取何種措施，均不能與空間站對(duì)接轉(zhuǎn)到解析【變式訓(xùn)練4】宇宙飛船和空間站在同一軌道上運(yùn)動(dòng)，若飛船想與前轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)回原題【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(yùn)

11、動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，每當(dāng)兩者相距最近時(shí)，宇宙飛船就向同步衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，然后再由同步衛(wèi)星將信號(hào)發(fā)送到地面接收站，某時(shí)刻兩者相距最遠(yuǎn)，從此刻開(kāi)始，在一晝夜的時(shí)間內(nèi)，接收站共接收到信號(hào)的次數(shù)為() A4次 B6次 C7次 D8次轉(zhuǎn)到解析【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 轉(zhuǎn)回原題轉(zhuǎn)回原題4.備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練】(多選)如圖是“嫦娥三號(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的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，再次經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)第二次通過(guò)近月

12、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的橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()轉(zhuǎn)到解析A“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100 km的圓軌道上運(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的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期C“嫦娥三號(hào)”在橢圓軌道上運(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)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度可能小于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度4.備選訓(xùn)練【備選訓(xùn)練】(多選)如圖是“嫦娥三號(hào)”飛行軌道示解析“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

13、；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的圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期一定大于在橢圓軌道上運(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)”在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度一定大于經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案BC 轉(zhuǎn)回原題解析“嫦娥三號(hào)”在距離月面高度為100 km的圓軌道上

14、運(yùn)動(dòng) 【備選訓(xùn)練】我國(guó)女宇航員王亞平搭乘“神舟十號(hào)”飛船于2013年6月上旬飛向太空,“神舟十號(hào)”發(fā)射初始軌道為近地點(diǎn)約200 km、遠(yuǎn)地點(diǎn)約330 km的橢圓軌道,升空后再和目標(biāo)飛行器“天宮一號(hào)”對(duì)接,交會(huì)對(duì)接軌道為距地約343 km的近圓軌道.假設(shè)“神舟十號(hào)”飛船發(fā)射升空后,先后經(jīng)歷了多次變軌,調(diào)整到處于“天宮一號(hào)”目標(biāo)飛行器后方約52 km處, 并與“天宮一號(hào)”處于距離地面高度相同的同一圓形軌道上,最后與“天宮一號(hào)”實(shí)施對(duì)接,完成浪漫的“太空之吻”.忽略它們之間的萬(wàn)有引力,則( ) A“神舟十號(hào)”與“天宮一號(hào)”受到地球吸引力的大小相等 B“神舟十號(hào)”由初始橢圓軌道變?yōu)樽罱K的圓形軌道時(shí)周期變長(zhǎng) C“天宮一號(hào)”的速度比地球同步衛(wèi)星速度小 D對(duì)接前，“神舟十號(hào)”欲追上“天宮一號(hào)”，必須在同一軌道上點(diǎn)火加速 轉(zhuǎn)到解析 【備選訓(xùn)練】我國(guó)女宇航員王亞平搭乘“神舟