2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動

1、專題提升(五)天體運動中的三類典型問題專題提升(五)天體運動中的三類典型問題分類研析真題試做分類研析真題試做分類研析 拓展提升類型一 衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及赤道上物體的運動問題赤道上物體、近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的動力學(xué)特點分類研析 拓展提升類型一 衛(wèi)星、同步衛(wèi)星及赤道上物體的2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動例1 (多選)如圖所示,A是靜止在赤道上的物體,B,C是同一平面內(nèi)兩顆人造衛(wèi)星.B位于離地高度等于地球半徑的圓形軌道上,C是地球同步衛(wèi)星.則以下判斷正確的是(

2、 )A.衛(wèi)星B的速度大小等于地球的第一宇宙速度B.A,B的線速度大小關(guān)系為vAvBC.周期大小關(guān)系為TA=TCTBD.若衛(wèi)星B要靠近C所在軌道,需要先加速CD例1 (多選)如圖所示,A是靜止在赤道上的物體,B,C是審題指導(dǎo):解此題注意三點:(1)地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn),與地球和地球同步衛(wèi)星有相同的角速度.(2)近地衛(wèi)星和同步衛(wèi)星都滿足衛(wèi)星運行規(guī)律.(3)近地衛(wèi)星與地面上物體比較時要借助地球同步衛(wèi)星這一橋梁.審題指導(dǎo):解此題注意三點:題組訓(xùn)練1.(2016四川卷,3)國務(wù)院批復(fù),自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”.1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號,目前仍然在橢

3、圓軌道上運行,其軌道近地點高度約為440 km,遠地點高度約為2 060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上.設(shè)東方紅一號在遠地點的加速度為a1,東方紅二號的加速度為a2,固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速度為a3,則a1,a2,a3的大小關(guān)系為( )A.a2a1a3 B.a3a2a1C.a3a1a2 D.a1a2a3D題組訓(xùn)練D2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動BCD BCD 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動類型二 器

4、的變軌問題1.衛(wèi)星發(fā)射及變軌過程概述人造衛(wèi)星的發(fā)射過程要經(jīng)過多次變軌方可到達預(yù)定軌道.如圖所示,發(fā)射衛(wèi)星的過程大致有以下幾個步驟:(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)星到圓軌道上.(2)在A處點火加速,由于速度變大,進入橢圓軌道.(3)在B處(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道.類型二 器的變軌問題2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動角度1變軌過程中各物理量的變化例2 (2019河北唐山模擬)(多選)如圖所示,地球衛(wèi)星a,b分別在橢圓軌道、圓形軌道上運行,橢圓軌道在遠地點A處與圓形軌道相切,則( )A.衛(wèi)星a的運行周期比衛(wèi)星b的運

5、行周期短B.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的速度大于b的速度C.兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的加速度小于b的加速度D.衛(wèi)星a在A點處通過加速可以到圓軌道上運行AD角度1變軌過程中各物理量的變化AD解析:由于衛(wèi)星a的運行軌道的半長軸比衛(wèi)星b的運行軌道半徑短,根據(jù)開普勒第三定律,衛(wèi)星a的運行周期比衛(wèi)星b的運行周期短,選項A正確;兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處時,a的速度小于b的速度,若衛(wèi)星a在A點處加速后萬有引力恰好提供向心力,則可以做勻速圓周運動,選項B錯誤,D正確;兩顆衛(wèi)星分別經(jīng)過A點處,a的加速度等于b的加速度,選項C錯誤.解析:由于衛(wèi)星a的運行軌道的半長軸比衛(wèi)星b的運行軌道半徑短,2021年導(dǎo)與練高

6、中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動角度2變軌問題中能量分析例3 (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.由于氣體阻力做負功,地球引力做正功,機械能保持不變D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小BD角度2變軌問題中能量分析BD2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動規(guī)律總結(jié)衛(wèi)星變軌問題“

7、四個”物理量的規(guī)律分析(1)速度:如圖所示,設(shè)衛(wèi)星在圓軌道和上運行時的速率分別為v1,v3,在軌道上過A點和B點時速率分別為vA,vB.在A點加速由軌道變?yōu)檐壍?則vAv1,在B點加速由軌道變?yōu)檐壍?則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB.規(guī)律總結(jié)2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動題組訓(xùn)練1.(多選)如圖所示,在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星首先進入橢圓軌道,然后在Q點通過改變衛(wèi)星速度,讓衛(wèi)星進入地球同步軌道,則( )A.該衛(wèi)星在P點的速度大于7.9 km/s,小于11.2 km/sB.衛(wèi)星在同步軌道上的運行速度大于7.9 km/s

8、C.在軌道上,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)由軌道進入軌道ACD題組訓(xùn)練ACD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,故在軌道上,衛(wèi)星在P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)由軌道進入軌道,故D正確.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P2.(2019河南南陽月考)(多選)若“嫦娥四號”從距月面

9、高度為100 km的環(huán)月圓形軌道上的P點實施變軌,進入近月點為15 km的橢圓軌道,由近月點Q落月,如圖所示.關(guān)于“嫦娥四號”,下列說法正確的是( )A.沿軌道運動至P時,需制動減速才能進入軌道B.沿軌道運行的周期大于沿軌道運行的周期C.沿軌道運行時,在P點的加速度大于在Q點的加速度D.在軌道上由P點運行到Q點的過程中,萬有引力對其做正功,它的動能增加,重力勢能減小,機械能不變AD2.(2019河南南陽月考)(多選)若“嫦娥四號”從距月面2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動類型三 雙星或多星模型1.宇宙雙星問題(1)特點:如圖(甲)所示繞公共

10、圓心轉(zhuǎn)動的兩個星體組成的系統(tǒng),我們稱之為雙星系統(tǒng).類型三 雙星或多星模型2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動3.宇宙四星問題(1)其中一種是四顆質(zhì)量相等的星體位于正方形的四個頂點上,沿著外接于正方形的圓形軌道做勻速圓周運動如圖(丁)所示.(2)另一種是三顆星體始終位于正三角形的三個頂點上,另一顆位于中心O,外圍三顆星繞O做勻速圓周運動如圖(戊)所示.三顆星體轉(zhuǎn)動的方向相同,周期、角速度、線速度的大小相等.3.宇宙四星問題4.宇宙多星的分析思路4.宇宙多星的

11、分析思路角度1雙星問題例4宇宙中兩顆相距較近的天體稱為“雙星”,它們以二者連線上的某一點為圓心做勻速圓周運動,而不至于因為萬有引力的作用而吸引到一起.如圖所示,某雙星系統(tǒng)中A,B兩顆天體繞O點做勻速圓周運動,它們的軌道半徑之比rArB=12,則兩顆天體的( )A.質(zhì)量之比mAmB=21B.角速度之比AB=12C.線速度大小之比vAvB=21D.向心力大小之比FAFB=21A角度1雙星問題A2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動誤區(qū)警示(1)雙星系統(tǒng)中,兩星的向心力大小一定相等,等于它們之間的萬有引力,向心力不會因為兩星質(zhì)量、軌道半徑不同而不同.

12、(2)萬有引力定律表達式中的r表示雙星間的距離,此處應(yīng)該是L;而向心力表達式中的r表示它們各自做圓周運動的半徑,此處為r1,r2,千萬不可混淆.誤區(qū)警示B B 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動規(guī)律總結(jié)(1)多星問題中,質(zhì)量相同的各星處于同一圓軌道上,繞某一點做勻速圓周運動,或處于同一直線上的三星繞其中一顆做勻速圓周運動,某一星體所需向心力是其他星體對它萬有引力的矢量和.(2)解題時首先明確多星系統(tǒng)中各星體的位置及周期關(guān)系,再分析各星做勻速圓周運動的向心力的來源和軌道半徑.規(guī)律總結(jié)題組訓(xùn)練1.兩個質(zhì)量不同的天體構(gòu)成雙星系統(tǒng),它們以二者連線上

13、的某一點為圓心做勻速圓周運動,下列說法正確的是( )A.質(zhì)量大的天體線速度較大B.質(zhì)量小的天體角速度較大C.兩個天體的向心力大小相等D.若在圓心處放一個質(zhì)點,它受到的合力為零C題組訓(xùn)練C2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動BC BC 2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動真題試做 模擬演練1.(2019北京卷,18)2019年5月17日,我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星).該衛(wèi)星( )A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.發(fā)射速度

14、大于第二宇宙速度D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少D真題試做 模擬演練1.(2019北京卷,18)20192021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動2.(2018全國卷,20)(多選)2017年,人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波.根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程,在兩顆中子星合并前約100 s時,它們相距約400 km,繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈.將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體,由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識,可以估算出這一時刻兩顆中子星( )A.質(zhì)量之積B.質(zhì)量之和C.速率之和D.各自的自轉(zhuǎn)角速度BC2.(2018全國

15、卷,20)(多選)2017年,人類第一2021年導(dǎo)與練高中物理復(fù)習(xí)課件第四章-曲線運動-萬有引力與航天專題提升(五)-天體運動3.(2016天津卷,3)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實驗室,之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接.假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動,為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接,下列措施可行的是( )C3.(2016天津卷,3)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實驗A.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行,然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行,然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速,加

16、速后飛船逐漸靠近空間實驗室,兩者速度接近時實現(xiàn)對接D.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速,減速后飛船逐漸靠近空間實驗室,兩者速度接近時實現(xiàn)對接A.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行,然后飛船加速追上空間解析:使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行,然后飛船加速,則向心力變大,飛船將脫離原軌道而進入更高的軌道,不能實現(xiàn)對接;若空間實驗室減速,則向心力變小,空間實驗室將脫離原軌道而進入更低的軌道,不能實現(xiàn)對接,故選項A,B錯誤;要想實現(xiàn)對接,可使飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上加速,然后飛船將進入較高的空間實驗室軌道,逐漸靠近空間實驗室后,兩者速度接近時實現(xiàn)對接,選項C正確;若飛船在比空間實驗室半徑小的軌道上減速,則飛船將進入更低的軌道,不能實現(xiàn)對接,選項D錯誤.解析:使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行,然后飛船加速,則向4.(2019福建泉州質(zhì)檢)(多選)如圖,虛線,分別表示地球衛(wèi)星的