2019版高考物理总复习 第四章 曲线运动 万有引力与航天 能力课 天体运动中常考易错的“三个命题点”课件.ppt

能力课天体运动中常考易错的“三个命题点”,同步卫星的运动规律,同步卫星的六个“一定”,命题角度1同步卫星的运动特点【例1】我国自主研发的“北斗”卫星导航系统中含有地球同步卫星，关于地球同步卫星，下列说法正确的是()A.同步卫星处于平衡状态B.同步卫星的速度是不变的C.同步卫星的高度是一定的D.同步卫星的线速度应大于第二宇宙速度,解析同步卫星做匀速圆周运动，其加速度不为零，故不可能处于平衡状态，选项A错误；同步卫星做匀速圆周运动，速度方向必然改变，故选项B错误；同步卫星定轨道、定周期，所以同步卫星离地面的高度是一个定值，选项C正确；星球上的物体脱离该星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度，第一宇宙速度又叫最大环绕速度，同步卫星离地面有一定距离，其速度一定小于第一和第二宇宙速度，选项D错误。答案C,命题角度2同步卫星与其他卫星运动物理量的比较【例2】(多选)研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时。假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比()A.距地面的高度变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小,答案BCD,【变式训练1】“静止”在赤道上空的地球同步气象卫星把广阔视野内的气象数据发回地面，为天气预报提供准确、全面和及时的气象资料。设地球同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，下列说法正确的是(),答案C,近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题,如图1所示，a为近地卫星，半径为r1；b为地球同步卫星，半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体，半径为r3。,图1,【例3】(2016四川理综，3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(),A.a2a1a3B.a3a2a1C.a3a1a2D.a1a2a3,图2,答案D,【变式训练2】(多选)如图3所示，a为静止在地球赤道上的一个物体，b为绕地球做匀速圆周运动的近地卫星，c为地球的同步卫星，其轨道半径为r，设地球半径为R，下列说法正确的是(),图3,答案BC,命题角度1卫星的变轨、对接问题1.卫星发射及变轨过程概述人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，如图4所示。,卫星(航天器)的变轨及对接问题,图4,(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道上。(2)在A点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道。2.对接航天飞船与宇宙空间站的“对接”实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是卫星的变轨运行问题。,【例4】如图5，宇宙飞船A在低轨道上飞行，为了给更高轨道的宇宙空间站B输送物质，需要与B对接，它可以采用喷气的方法改变速度，从而达到改变轨道的目的，则以下说法正确的是(),A.它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小B.它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大C.它应沿运行速度方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的大D.它应沿运行速度的反方向喷气，与B对接后周期比低轨道时的小,图5,答案B,【变式训练3】(2016天津理综，3)我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(),A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接,图6,解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间实验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间实验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间实验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D错误。答案C,2.卫星变轨的实质,【例5】2017年1月18日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试任务后，正式交付用户单位使用。如图7为“墨子号”变轨示意图，轨道A与轨道B相切于P点，轨道B与轨道C相切于Q点，以下说法正确的是(),A.“墨子号”在轨道B上由P向Q运动的过程中速率越来越大B.“墨子号”在轨道C上经过Q点的速率大于在轨道A上经过P点的速率C.“墨子号”在轨道B上经过P时的向心加速度大于在轨道A上经过P点时的向心加速度D.“墨子号”在轨道B上经过Q点时受到的地球的引力小于经过P点时受到的地球的引力,图7,答案D,【变式训练4】(多选)2016年10月19日，“神舟十一号”与“天宫二号”成功实现交会对接。如图8所示，交会对接前“神舟十一号”飞船先在较低圆轨道1上运动，在适当位置经变轨与在圆轨道2上运动的“天宫二号”对接。M、Q两点在轨道1上，P点在轨道2上，三点连线过地球球心，把飞船的加速过程简化为只做一次短时加速。下列关于“神舟十一号”变轨过程的描述正确的有(),A.“神舟十一号”在M点加速，可以在P点与“天宫二号”相遇B.“神舟十一号”在M点经一次加速，即可变轨到轨道2C.“神舟十一号”经变轨后速度总大于变轨前的速度D.“神舟十一号”变轨后的运行周期总大于变轨前的运行周期,图8,答案AD,命题角度3天体中的“追及相遇”问题【例6】(多选)如图9，三个质点a、b、c的质量分别为m1、m2、(M远大于m1及m2)，在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿逆时针方向做匀速圆周运动，已知轨道半径之比为rarb14，则下列说法正确的有(),A.a、b运动的周期之比为TaTb18B.a、b运动的周期之比为TaTb14C.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线12次D.从图示位置开始，在b转动一周的过程中，a、b、c共线14次,图9,答案AD,【变式训练5】假设有一载人宇宙飞船在距地面高度为4200km的赤道上空绕地球做匀速圆周运动,地球半径约为6400km,地球同步卫星距地面高为36000km,宇宙飞船和一地球同步卫星绕地球同向运动，每当两者相距最近时，宇宙飞船就向同步卫星发射信号，然后再由同步卫星将信号发送到地面接收站，某时刻两者相距最远，从此刻开始，在一昼夜的时间内，接收站共接收到信号的次数为()A.4次B.6次C.7次D.8次,解析根据圆周运动的规律，分析一昼夜同步卫星与宇宙飞船相距最近的次数，即为卫星发射信号的次数，也为接收站接收到的信号次数。,设两者由相隔最远至第一次相隔最近的时间为t1，有,再设两者相邻两次相距最近的时间间隔为t2，有,答案C,万有引力定律与几何知识的结合科学思维能力的培养,人造卫星绕地球运动，太阳发出的光线沿直线传播，地球或卫星都会遮挡光线，从而使万有引力、天体运动与几何知识结合起来。求解此类问题时，要根据题中情景，由光线沿直线传播画出几何图形，通过几何图形找到边界光线，从而确定临界条件，并结合万有引力提供卫星做圆周运动所需的向心力，列式求解。,答案A,【针对训练1】(2017石家庄二模)如图10所示，人造卫星A、B在同一平面内绕地心O做匀速圆周运动，已知A、B连线与A、O连线间的