專題1衛(wèi)星的變軌發(fā)射與回收

1、專題1衛(wèi)星的變軌發(fā)射與回收教學(xué)目的1 了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)，知道近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的特點(diǎn).2衛(wèi)星變軌問題，衛(wèi)星的發(fā)射與回收?；A(chǔ)感知考點(diǎn)一 同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星、赤道上的物體的比較（1）相同點(diǎn)都以地心為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng).同步衛(wèi)星與赤道上的物體具有相同的周期和角速度.不同點(diǎn)同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星均由萬(wàn)有引力提供向心力；而赤道上的物體是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力提供向心力.GM三者的向心加速度各不相同.近地衛(wèi)星的向心加速度a= 2，同步衛(wèi)星的向心加速度a= R2求解.可用a=弓或a= a= R2求解.三者的線速度大小也各不相同.近地衛(wèi)星 r 3,而赤道上的物體 v= R- 3 .考點(diǎn)二衛(wèi)星變軌問題衛(wèi)星在運(yùn)動(dòng)

2、中的“變軌”有兩種情況：離心運(yùn)動(dòng)和向心運(yùn)動(dòng). 當(dāng)萬(wàn)有引力恰好提供衛(wèi)Mm v2星所需的向心力，即Gp = mr時(shí)，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)某時(shí)刻速度發(fā)生突變，所需的向 心力也會(huì)發(fā)生突變，而突變瞬間萬(wàn)有引力不變.、Mm v2制動(dòng)變軌：衛(wèi)星的速率變小時(shí)，使得萬(wàn)有引力大于所需向心力，即Gy 嚇，衛(wèi)星做近心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑將變小. 速運(yùn)動(dòng).所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變小，需開動(dòng)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星做減2.加速變軌：衛(wèi)星的速率變大時(shí)，使得萬(wàn)有引力小于所需向心力，即Gm，衛(wèi)星做需開動(dòng)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星做加離心運(yùn)動(dòng)，軌道半徑將變大.所以要使衛(wèi)星的軌道半徑變大, 速運(yùn)動(dòng).需開動(dòng)反沖發(fā)動(dòng)機(jī)使衛(wèi)星做加例1地球赤道上有一物體隨地球

3、的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，所受的向心力為 F1,向心加速度為a1，線速度為V1，角速度為 3 1；繞地球表面附近做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星（高度忽略）所受的向心力為F2,向心加速度為 比，線速度為V2,角速度為 3 2；地球同步衛(wèi)星所受的向心 力為F3，向心加速度為a3,線速度為V3，角速度為33.地球表面重力加速度為 g,第一宇宙 速度為v,假設(shè)三者質(zhì)量相等，則（）A. F1 A. F1 = F2F3C. V1= V2 = vV3B. a= a2= ga3D.3 1= 3 3 3 2近地衛(wèi)星的向心F近地衛(wèi)星的向心FF3，力口3 1= 3 3,因此 V1V3,P和同步通信衛(wèi)星解析赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心

4、力為萬(wàn)有引力與支持力的合力, 力等于萬(wàn)有引力，同步衛(wèi)星的向心力為同步衛(wèi)星所在處的萬(wàn)有引力，故有 速度：a1 a2, a2= g, a3V3 ；角速度 3=-,故有 3 1= 3 3V2A. ViV2V3C. aia2a3圖3B.D.VlV3V2aia3a2解析 由題意可知：山丘與同步衛(wèi)星角速度、周期相同，由可知V1VV3、aia3；對(duì)同步衛(wèi)星和近地資源衛(wèi)星來(lái)說(shuō)， 滿足可知V3VV2、a3” “丄,Mm V22,口解析：選CD.由G? = m = mrw得，V =r rV3，3 1 3 3, A、B錯(cuò)誤；軌道1上的Q點(diǎn)與軌道2上的Q點(diǎn)是同一點(diǎn)，至U地心的距離相同， 根據(jù)萬(wàn)有引力定律及牛頓第二定律

5、知，衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道 2上經(jīng)過Q點(diǎn)時(shí)的加速度，同理，衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度等于它在軌道 3上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的加速度，CP點(diǎn)時(shí)的加速度，C正確.由a=，D正確.限時(shí)練1人造近地衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星，下列幾種說(shuō)法正確的是近地衛(wèi)星可以在通過北京地理緯度圈所決定的平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)近地衛(wèi)星可以在與地球赤道平面有一定傾角且經(jīng)過北京上空的平面上運(yùn)行近地衛(wèi)星或地球同步衛(wèi)星上的物體，因“完全失重”，它的重力加速度為零地球同步衛(wèi)星可以在地球赤道平面上的不同高度運(yùn)行地球赤道上有一物體隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)，所受的向心力為，向心加速度為， 線速度為，角速度為，繞地球表面附近做圓周

6、運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星（高度忽略）所受的向心力為,向心加速度為，線速度為，角速度為；地球同步衛(wèi)星所受的向心力為，向心加速度為，線速 度為，角速度為；地球表面重力加速度為，第一宇宙速度為，假設(shè)三者質(zhì)量相等，則B.A.B. TOC o 1-5 h z C.D.A、B兩衛(wèi)星的軌道半徑之比和AA、B兩衛(wèi)星的軌道半徑之比和A.， HYPERLINK l bookmark12 o Current Document ，位于赤道面上的一顆人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，傍晚在赤道上的某人發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星位于自己的正上方相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)， 第二天傍晚同一時(shí)刻又發(fā)現(xiàn)此衛(wèi)星出現(xiàn)在自己的正上方，已知地球自轉(zhuǎn)角速度為，地表處重力加速度為，地球半徑

7、為，則對(duì)此衛(wèi)星下列論述正確的是A.一定是同步衛(wèi)星可能是同步衛(wèi)星此衛(wèi)星距地面的高度可能是此衛(wèi)星距地面的高度可能是 （2010全國(guó)理綜2）已知地球同步衛(wèi)星離地面的高度約為地球半徑的6倍。若某行星的平均密度為地球平均密度的一半，它的同步衛(wèi)星距其表面的高度是其半徑的倍，則該行星的自轉(zhuǎn)周期約為A. 6小時(shí) B. 12 小時(shí) C. 24 小時(shí) D. 36 小時(shí)（多選）將月球、地球同步衛(wèi)星和靜止在地球赤道上的物體三者進(jìn)行比較，下列說(shuō)法正確的是（）.A.三者都只受萬(wàn)有引力的作用，萬(wàn)有引力都提供向心力B.月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速度C地球同步衛(wèi)星的角速度與靜止在地球赤道上的物體的角速度相同D.地

8、球同步衛(wèi)星相對(duì)地心的線速度與靜止在地球赤道上的物體相對(duì)地心的線 速度大小相等（多選）同步衛(wèi)星離地心距離為r，運(yùn)行速度為vi，加速度為ai，地球赤道上 的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為 32，第一宇宙速度為V2，地球半徑為R,則以 下正確的是（）.B.aB.ai32Vi&我國(guó)成功實(shí)施了“神舟”七號(hào)載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌 道飛行，后在遠(yuǎn)地點(diǎn) 343千米處點(diǎn)火加速，由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道,在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是飛船變軌前后的速度相等飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于超重狀態(tài)飛船在此圓軌道上運(yùn)動(dòng)的角速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的角速度飛船

9、變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)的加速度9:如圖（1）所示，地球上空有人造地球同步通信衛(wèi)星，它們向地球發(fā)射微波，但無(wú)論同步 衛(wèi)星數(shù)目增到多少個(gè)， 地球表面上總有一部分面積不能直接收到它們發(fā)射來(lái)的微波，問這個(gè)面積S與地球面積之比至少有多大結(jié)果要求保留兩位有效數(shù)字，已知地球半徑。半徑為R,高為h的球缺的表面積為，球面積為。(1)(2)(1)練習(xí)題答案B 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的必備條件之一是所受的合力必須指向圓心，人造衛(wèi)星只受到地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力作用，力的方向指向地心，并不是指向緯度平面與地軸相交的軸心上，所以A選項(xiàng)錯(cuò)。選項(xiàng)B所述的衛(wèi)星具備上述條件，可以用適當(dāng)?shù)乃俣劝l(fā)射成功此類衛(wèi)

10、星。對(duì)于選項(xiàng)C “完全失重”是一種物理現(xiàn)象，表現(xiàn)為物體對(duì)支持物（如磅秤）的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ榱?，不能按字面直譯為失去重力，如果重力僅指物體所受地球吸引的力 ，由于人造衛(wèi)星仍受地球引力作用，那么其重力加速度，此現(xiàn)象中重力加速度就是做圓周運(yùn)動(dòng)的向心 加速度，因此選項(xiàng) C錯(cuò)誤。對(duì)于選項(xiàng) D,因?yàn)榈厍蛲叫l(wèi)星的運(yùn)行周期需和地球自轉(zhuǎn)周期相 同，地球質(zhì)量是確定值，其軌道半徑r、周期T和地球質(zhì)量M有定量的關(guān)系：，因此軌道半徑r是確定值，所以選項(xiàng) D錯(cuò)誤。:答案：DD 衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力提供，由萬(wàn)有引力定律和牛 頓定律，有，所以。由題給條件得。根據(jù)衛(wèi)星軌道是圓周，萬(wàn)有引

11、力全部提供向心力，衛(wèi)星必須是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故有，所以，得 TOC o 1-5 h z C 此衛(wèi)星一定不是同步衛(wèi)星，它的角速度設(shè)為，則有，由和，得，故高度（n=2,3）。5【解析】設(shè)地球半徑為 R，某行星的半徑為則地球的同步衛(wèi)星的周期為Ti=24小時(shí)，軌道半徑為ri=7R,密度p 1。某行星的同步衛(wèi)星周期為 匸，軌道半徑為2=,密度p 2= p i/2。4343地球質(zhì)量M= p i n R ,某行星的質(zhì)量 M=p 2 n Fb ,根據(jù)牛頓第二定律和萬(wàn)有引力定33律分別有兩式化簡(jiǎn)得T2= Ti/2=12小時(shí)，選項(xiàng)B正確。6解析靜止在地球赤道上的物體不僅受萬(wàn)有引力作用，還受地面的支持力GMmGM一作

12、用，A錯(cuò)誤；由-R廠=ma可得a=將，因月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑大于地 球同步衛(wèi)星的軌道半徑，故月球的向心加速度小于地球同步衛(wèi)星的向心加速 度，B正確；地球同步衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期與靜止在地球赤道上物體的周 期相同，所以角速度相同，C正確；由v=R可知，D錯(cuò)誤.7解析 設(shè)地球質(zhì)量為M,同步衛(wèi)星的質(zhì)量為 m,地球赤道上的物體質(zhì)量為 m,在地球表面附近飛行的物體的質(zhì)量為 m,根據(jù)向心加速度和角速度的22ai r關(guān)系有ai = 3 ir， a2= w 2R, 3 1=3 2，故一=，可知選項(xiàng) A正確. RMm v2 Mmv2v1fR由萬(wàn)有引力定律有= mi-，G 氏 =m r，由以上兩式解得 亍=，可知選項(xiàng)D