20172018學(xué)年同步備課套餐高一物理人教浙江專版必修2講義模塊要點(diǎn)回眸第12點(diǎn)

第12點(diǎn)衛(wèi)星軌道調(diào)整的原理分析1．人造衛(wèi)星沿圓軌道和橢圓軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的條件當(dāng)衛(wèi)星與火箭分別時(shí)，設(shè)衛(wèi)星的速度為v，衛(wèi)星距離地心為r，并設(shè)此時(shí)速度與萬有引力垂直(經(jīng)過地面控制可以實(shí)現(xiàn))，如圖1所示，若衛(wèi)星以速度v繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，則所需要的向心力為v2Mm，衛(wèi)星遇到的萬有引力Fn＝mF＝G2rr圖1(1)當(dāng)F＝Fn時(shí)，衛(wèi)星將做圓周運(yùn)動(dòng)．若此時(shí)恰巧是離地面近來的軌道，則可求出此時(shí)的發(fā)射速度v＝7.9km/s.(2)當(dāng)F<Fn時(shí)，衛(wèi)星將做離心運(yùn)動(dòng)，沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)．(3)當(dāng)F>Fn時(shí)，衛(wèi)星在引力作用下，向地心做橢圓運(yùn)動(dòng)．所以，星、箭分別時(shí)的速度是決定衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的主要要素．2．人造衛(wèi)星的軌道調(diào)整如圖2所示，以衛(wèi)星從近地圓軌道Ⅰ變軌到圓軌道Ⅲ為例加以分析．圖2GMm2＝mvA2在圓軌道Ⅰ穩(wěn)固運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足(rA為A到地心的距離)．若在A點(diǎn)提升速度(衛(wèi)星自rArA帶推動(dòng)器可完成這個(gè)任務(wù))至vA′則有GMmvA′22<m，則衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng)，將在橢圓軌道Ⅱ上rArA運(yùn)動(dòng)，若不再經(jīng)過推動(dòng)器改變速度，則會(huì)向來在橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)．當(dāng)衛(wèi)星到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，若要使衛(wèi)星在圓軌道Ⅲ上運(yùn)轉(zhuǎn)，則一定在B點(diǎn)再次加速．由此可以看出，衛(wèi)星由低軌道變到高軌道一定在適合的地點(diǎn)加速，同理，由高軌道變到低軌道一定在適合的地點(diǎn)減速．對點(diǎn)例題2013年6月23日10時(shí)07分，在航天員聶海勝的精準(zhǔn)控制和張曉光、王亞平的親近配合下，“神舟十號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”目標(biāo)翱翔器成功實(shí)現(xiàn)手控交會(huì)對接．假如對接前飛船和翱翔器在同一軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)，飛船與前面翱翔器對接，飛船為了追上翱翔器，可采用的方法是( )．飛船加快追上翱翔器，完成對接．飛船從原軌道減速至一個(gè)較低軌道，再加快追上翱翔器完成對接C．飛船加快至一個(gè)較低軌道再減速追上翱翔器完成對接D．不論飛船如何采納措施，均不可以與翱翔器對接解題指導(dǎo)飛船要追上翱翔器，應(yīng)先減速，使它的半徑減小，當(dāng)飛船運(yùn)動(dòng)到適合的地點(diǎn)時(shí)再加快，使其軌道半徑增大，當(dāng)恰巧運(yùn)動(dòng)到翱翔器所在軌道時(shí)停止加快，則飛船的速度恰巧等于翱翔器的速度，可以完成對接．B正確．答案B我國某同步衛(wèi)星在發(fā)射過程中經(jīng)過四次變軌進(jìn)入同步軌道．如圖3為第四次變軌的表示圖，衛(wèi)星先沿橢圓軌道Ⅰ翱翔，后在遠(yuǎn)地點(diǎn)P處實(shí)現(xiàn)變軌，由橢圓軌道Ⅰ進(jìn)入同步軌道Ⅱ，則該衛(wèi)星( )圖3．在軌道Ⅱ上的周期比地球自轉(zhuǎn)周期大．在軌道Ⅱ上的加快度比在軌道Ⅰ上任意一點(diǎn)的加快度大C．在軌道Ⅰ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度比在軌道Ⅱ上經(jīng)過P點(diǎn)的速度小D．在軌道Ⅱ上的速度比在軌道Ⅰ上任意一點(diǎn)的速度大答案C分析軌道Ⅱ是同步軌道，周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期，故A錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ和軌道Ⅱ上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)所受的萬有引力相等，所以加快度相等，故B錯(cuò)誤；衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的P點(diǎn)速度較小，萬有引力大于所需的向心力，會(huì)做近心運(yùn)動(dòng)，要想進(jìn)入圓軌道Ⅱ