微專題4　天體運(yùn)動(dòng)與航天 教學(xué)課件

物理第七章萬有引力與宇宙航行微專題4天體運(yùn)動(dòng)與航天01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)類型一對(duì)雙星系統(tǒng)的理解

1．雙星模型如圖所示，宇宙中有相距較近、質(zhì)量可以相比的兩個(gè)星球，它們離其他星球都較遠(yuǎn)，因此其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計(jì)．在這種情況下，它們將圍繞它們連線上的某一固定點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)叫作“雙星”．2．雙星模型的特點(diǎn)(1)兩星的運(yùn)行軌道為同心圓，圓心是它們之間連線上的某一點(diǎn)．(2)兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供．(3)兩星的運(yùn)動(dòng)周期、角速度都相同．(4)兩星的運(yùn)動(dòng)軌道半徑之和等于它們之間的距離，即r1＋r2＝L.【例1】(多選)圖甲是一對(duì)相互環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的質(zhì)量不等的雙黑洞系統(tǒng)，其示意圖如圖乙所示．雙黑洞A、B在相互之間的萬有引力的作用下，繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若雙黑洞的質(zhì)量之比mA∶mB＝n∶1，則(

)

A．黑洞A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為1∶1B．黑洞A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小之比為n2∶1C．黑洞A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1∶nD．黑洞A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度之比為1∶n2√√[針對(duì)訓(xùn)練1]宇宙中，兩顆靠得比較近的恒星，只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn)，稱之為雙星系統(tǒng)．設(shè)某雙星系統(tǒng)中A、B兩星繞其連線上的O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．若A星軌道半徑較大，則(

)A．星球A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量B．星球A的線速度大于B的線速度C．星球A的角速度大于B的角速度D．星球A的周期大于B的周期√解析：根據(jù)萬有引力提供向心力有mAω2rA＝mBω2rB，因?yàn)閞A＞rB，所以mA＜mB，即A的質(zhì)量一定小于B的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；雙星角速度相等，則周期相等，根據(jù)v＝ωr可知，vA＞vB，故B正確，C、D錯(cuò)誤．√√【例3】2021年10月16日，我國“神舟十三號(hào)”載人飛船入軌后順利完成與“天和”核心艙的交會(huì)對(duì)接(如圖)．假設(shè)核心艙與“神舟十三號(hào)”都圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)飛船與核心艙的對(duì)接，下列措施可行的是(

)A．使飛船與核心艙在同一軌道上運(yùn)行，然后飛船加速追上核心艙實(shí)現(xiàn)對(duì)接B．使飛船與核心艙在同一軌道上運(yùn)行，然后核心艙減速等待飛船實(shí)現(xiàn)對(duì)接C．飛船先在比核心艙半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近核心艙，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接D．飛船先在比核心艙半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近核心艙，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接√[解析]

使飛船與核心艙在同一軌道上運(yùn)行時(shí)，若使飛船加速，飛船所需向心力大于萬有引力，做離心運(yùn)動(dòng)，偏離原來的軌道，不可能與核心艙對(duì)接，相反，若減速做向心運(yùn)動(dòng)，也不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故A、B錯(cuò)誤；飛船先在比核心艙半徑小的軌道上加速，則其做離心運(yùn)動(dòng)，可使飛船逐漸靠近核心艙，兩者速度接近時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故C正確；飛船先在比核心艙半徑小的軌道上減速，則其做向心運(yùn)動(dòng)，不可能與核心艙實(shí)現(xiàn)對(duì)接，故D錯(cuò)誤．【例4】2021年6月17日，“神舟十二號(hào)”載人飛船與“天和”核心艙完成對(duì)接，航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波進(jìn)入“天和”核心艙，標(biāo)志著中國人首次進(jìn)入了自己的空間站．對(duì)接過程如圖所示，“天和”核心艙處于半徑為r3的圓軌道Ⅲ，“神舟十二號(hào)”飛船沿著半徑為r1的圓軌道Ⅰ運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，通過一系列變軌操作，沿橢圓軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)與“天和”核心艙對(duì)接．已知“神舟十二號(hào)”飛船沿圓軌道Ⅰ運(yùn)行周期為T1，則下列說法正確的是(

)√√[針對(duì)訓(xùn)練4]

2021年6月7日，搭載“神舟十二號(hào)”載人飛船的運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射．“神舟十二號(hào)”飛船入軌后，成功與“天和”核心艙對(duì)接，3名航天員順利進(jìn)入“天和”核心艙，標(biāo)志著中國人首次進(jìn)入自己的空間站．飛船運(yùn)動(dòng)過程的簡化示意圖如圖所示，飛船先進(jìn)入圓軌道1做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)橢圓軌道2，最終進(jìn)入圓軌道3完成對(duì)接任務(wù)．軌道2分別與軌道1、軌道3相切于A點(diǎn)、B點(diǎn)．則飛船(

)A．在軌道1的運(yùn)行周期大于在軌道3的運(yùn)行周期B．在軌道2運(yùn)動(dòng)過程中，經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速率比B點(diǎn)大C．在軌道2運(yùn)動(dòng)過