物理第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5節(jié) 天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)” 新人教版

《物理第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5節(jié) 天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)” 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 第5節(jié) 天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)” 新人教版（33頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5節(jié)天體運(yùn)動(dòng)中的“四大難點(diǎn)”-2-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診-3-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診-4-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診-5-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診1.(2017天津期中)中國航天局在2015年年底了發(fā)射高分四號(hào)衛(wèi)星,這是中國首顆地球同步軌道高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。如圖所示,A是靜止在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體;B、C是同在赤道平面內(nèi)的兩顆人造衛(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。下列關(guān)系正確的是()A.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的角速度大于衛(wèi)星B的角速度B.衛(wèi)星B的線速度大于衛(wèi)星C的線速度C.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的加速度大于衛(wèi)星C的加速度D.物體A隨地球自轉(zhuǎn)的周期大于衛(wèi)星C的周期 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-6

2、-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診2.(多選)火星探測(cè)器由橢圓軌道變成圓軌道繞火星運(yùn)行,兩軌道相切于A點(diǎn)。下列說法正確的是()A.探測(cè)器在A點(diǎn)要通過加速才能實(shí)現(xiàn)由橢圓到圓的變軌B.探測(cè)器在軌道上A點(diǎn)運(yùn)行速率大于在軌道上B點(diǎn)速率C.探測(cè)器在軌道上運(yùn)行的周期小于在軌道運(yùn)行的周期D.探測(cè)器在軌道上運(yùn)行和在軌道上運(yùn)行經(jīng)過A點(diǎn)的加速度大小相同 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-7-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診3.“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球,在距月球表面200 km的P點(diǎn)進(jìn)行第一次變軌后被月球捕獲,先進(jìn)入橢圓軌道繞月飛行,如圖所示。之后,衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過兩次變軌,最后在距月球表面200 km的圓形軌道上繞月球做勻速圓周

3、運(yùn)動(dòng)。對(duì)此,下列說法正確的是()-8-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診A.衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度大于在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的速度B.衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道上短C.、三種軌道運(yùn)行相比較,衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行的機(jī)械能最小D.衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度大于沿軌道運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-9-知識(shí)梳理考點(diǎn)自診4.兩顆衛(wèi)星1和2的質(zhì)量相同,都繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星2的軌道半徑更大些。兩顆衛(wèi)星相比較,下列說法中正確的是()A.衛(wèi)星1的向心加速度較小B.衛(wèi)星1的動(dòng)能較小C.衛(wèi)星1的周期較小D.兩衛(wèi)星的機(jī)械能相等 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-10-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四

4、近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問題近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的運(yùn)行問題近地衛(wèi)星、赤道上物體及同步衛(wèi)星的區(qū)別與聯(lián)系-11-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四-12-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四例1(2016四川卷)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(hào),目前仍然在橢圓軌道上運(yùn)行,其軌道近地點(diǎn)高度約為440 km,遠(yuǎn)地點(diǎn)高度約為2 060 km;1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星運(yùn)行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號(hào)在遠(yuǎn)地點(diǎn)的加速度為a1,東方紅二號(hào)的加速度為a2,固定在地球赤

5、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.a2a1a3B.a3a2a1C.a3a1a2D.a1a2a3 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-13-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四思維點(diǎn)撥根據(jù)萬有引力提供向心力可比較東方紅一號(hào)和東方紅二號(hào)的加速度;同步衛(wèi)星的運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相等,角速度相等,可比較固定在地球赤道上的物體和東方紅二號(hào)的加速度。-14-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四即學(xué)即練即學(xué)即練1.(多選)已知地球半徑為R,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為r。假設(shè)地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度為a1,第一宇宙速度為v1,地球近地衛(wèi)星的周期為T1;假設(shè)地球同步衛(wèi)星

6、的運(yùn)行速率為v2,加速度為a2,周期為T2。則下列比值中正確的是() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四2.(多選)我國發(fā)射的“北斗系列”衛(wèi)星中同步衛(wèi)星到地心距離為r,運(yùn)行速率為v1,向心加速度為a1;在地球赤道上的觀測(cè)站的向心加速度為a2,近地衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v2,向心加速度為a3,地球的半徑為R,則下列比值正確的是() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-16-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四衛(wèi)星變軌問題分析衛(wèi)星變軌問題分析衛(wèi)星變軌的實(shí)質(zhì)-17-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四-18-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四例2(2016天津卷)我國即將發(fā)射“

7、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 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-19-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四即學(xué)即練即

8、學(xué)即練3.(2016北京卷)如圖所示,一顆人造衛(wèi)星原來在橢圓軌道1繞地球E運(yùn)行,在P點(diǎn)變軌后進(jìn)入軌道2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度都相同B.不論在軌道1還是軌道2運(yùn)行,衛(wèi)星在P點(diǎn)的加速度都相同C.衛(wèi)星在軌道1的任何位置都具有相同加速度D.衛(wèi)星在軌道2的任何位置都具有相同動(dòng)量 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-20-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四4.(多選)(2017河北定興縣月考)某航天飛機(jī)在A點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道,B為軌道上的一點(diǎn),如圖所示。關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的有()A.在軌道上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B的速度B.在軌道

9、上經(jīng)過A的動(dòng)能小于在軌道上經(jīng)過A的動(dòng)能C.在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期D.在軌道上經(jīng)過A的加速度小于在軌道上經(jīng)過A的加速度 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-21-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四天體運(yùn)動(dòng)中的能量問題天體運(yùn)動(dòng)中的能量問題1.衛(wèi)星(或航天器)在同一圓形軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能不變。2.航天器在不同軌道上運(yùn)行時(shí)機(jī)械能不同,軌道半徑越大,機(jī)械能越大?！径ㄐ苑治觥啃l(wèi)星速率增大(發(fā)動(dòng)機(jī)做正功)會(huì)做離心運(yùn)動(dòng),軌道半徑增大,萬有引力做負(fù)功,衛(wèi)星動(dòng)能減小,由于變軌時(shí)遵從能量守恒,穩(wěn)定在圓軌道上時(shí)需滿足 ,致使衛(wèi)星在較高軌道上的運(yùn)行速率小于在較低軌道上的運(yùn)行速率,但機(jī)械能增大;相反,衛(wèi)星由

10、于速率減小(發(fā)動(dòng)機(jī)做負(fù)功)會(huì)做向心運(yùn)動(dòng),軌道半徑減小,萬有引力做正功,衛(wèi)星動(dòng)能增大,同樣原因致使衛(wèi)星在較低軌道上的運(yùn)行速率大于在較高軌道上的運(yùn)行速率,但機(jī)械能減小。-22-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四【定量分析】設(shè)衛(wèi)星在半徑為r的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v,地球的質(zhì)量為M,衛(wèi)星的質(zhì)量為m,由萬有引力提供衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力:由于重力加速度g隨高度增大而減小,所以重力勢(shì)能不能再用Ek=mgh計(jì)算,而要用到公式Ep=- (以無窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零,M為地球質(zhì)量,m為衛(wèi)星質(zhì)量,r為衛(wèi)星軌道半徑。由于從無窮遠(yuǎn)向地球移動(dòng)過程中萬有引力做正功,所以系統(tǒng)勢(shì)能減小,為負(fù))。同樣質(zhì)量的衛(wèi)星,軌道半徑越大

11、,即離地面越高,衛(wèi)星具有的機(jī)械能越大,發(fā)射越困難。-23-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四例3我國相繼完成“神十”與“天宮”對(duì)接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:如圖,將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對(duì)接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月,以月面為零勢(shì)能面。“玉兔”在h高度的引力勢(shì)能可表示為Ep= ,其中G為引力常量,M為月球質(zhì)量。若忽略月球的自轉(zhuǎn),從開始發(fā)射到對(duì)接完成需要對(duì)“玉兔”做的功為()-24-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四 答案解析解

12、析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-25-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四思維點(diǎn)撥先根據(jù)萬有引力提供向心力以及重力等于萬有引力,求出“玉兔”繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,再根據(jù)功能關(guān)系求解需要對(duì)“玉兔”做的功。-26-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四即學(xué)即練即學(xué)即練5.質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時(shí),引力勢(shì)能可表示為Ep=- ,其中G為引力常量,M為地球質(zhì)量、該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),由于受到極稀薄空氣的摩擦作用,飛行一段時(shí)間后其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑變?yōu)镽2,此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-27-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四6.(多選)質(zhì)量為M和

13、m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),相距為r,兩者之間萬有引力勢(shì)能為Ep=-G ,該結(jié)論對(duì)于質(zhì)量分布均勻的球體也成立。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知地球質(zhì)量為Me,半徑為R,地表的重力加速度為g,則() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-28-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四天體中的天體中的“追及相遇追及相遇”問題問題“天體相遇”,指兩天體相距最近。若兩環(huán)繞天體的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道在同一平面內(nèi),則兩環(huán)繞天體與中心天體在同一直線上,且位于中心天體的同側(cè)(或異側(cè))時(shí)相距最近(或最遠(yuǎn))。類似于在田徑場(chǎng)賽道上的循環(huán)長跑比賽,跑得快的每隔一段時(shí)間多跑一圈追上并超過跑得慢的。解決這類問題有兩種常用方法:-29-命

14、題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四1.角度關(guān)系設(shè)天體1(離中心近些)與天體2某時(shí)刻相距最近,如果經(jīng)過時(shí)間t,兩天體與中心連線半徑轉(zhuǎn)過的角度之差(或和)等于2的整數(shù)倍,則兩天體又相距最近,即1t-2t=2n(同向)或1t+2t=2n(n=1,2,3)(反向)如果經(jīng)過時(shí)間t,兩天體與中心連線半徑轉(zhuǎn)過的角度之差(或和)等于的奇數(shù)倍,則兩天體又相距最遠(yuǎn),即1t-2t=(2n-1)(n=1,2,3)(同向)或1t+2t=(2n-1)(n=1,2,3)(反向)。2.圈數(shù)關(guān)系-30-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四例4(多選)太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)厍蚯『眠\(yùn)行到某地外行星和太

15、陽之間,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 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-31-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四即學(xué)即練即學(xué)即練7.(多選)某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道均可視為圓。每過N年,該行星會(huì)運(yùn)行到

16、日地連線的延長線上(相距最近),如圖所示。該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為a,公轉(zhuǎn)周期之比為b,則() 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-32-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四8.(2017福建泉州二模)當(dāng)?shù)厍蛭挥谔柡湍拘侵g且三者幾乎排成一條直線時(shí),稱之為“木星沖日”,2016年3月8日出現(xiàn)了一次“木星沖日”。已知木星與地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽近似做勻速圓周運(yùn)動(dòng),木星到太陽的距離大約是地球到太陽距離的5倍。則下列說法正確的是()-33-命題點(diǎn)一命題點(diǎn)二命題點(diǎn)三命題點(diǎn)四A.下一個(gè)的“木星沖日”時(shí)間肯定在2018年B.下一個(gè)的“木星沖日”時(shí)間肯定在2017年C.木星運(yùn)行的加速度比地球的大D.木星運(yùn)行的周期比地球的小 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉