第五章 第3讲 卫星变轨问题 双星模型高考物理一轮复习核心考点精梳细讲课件

1、1.会处理人造卫星的变轨和对接问题.2.掌握双星、多星系统，会解决相关问题.【目标要求】第五章万有引力与航天第3讲卫星变轨问题双星模型地球转移轨道8.9km/s7.9km/s2km/s3km/s思考2:卫星在经过轨道的A点和轨道的A点时速度v哪个大？思考1：卫星在经过轨道的B点和轨道的B点时速度v哪个大？思考3:卫星在经过轨道的B点和轨道的B点时加速度a哪个大？VBVBVAVAAB第3讲卫星变轨问题双星模型aB=aB思考4:卫星在经过轨道的A点和轨道的A点时加速度a哪个大？aA=aAVBVBVAVAaB=aBaA=aA地球转移轨道8.9km/s7.9km/s2km/s3km/s思考6:卫星在轨

2、道、轨道、轨道上的机械能E哪个大？思考5：卫星在轨道、轨道、轨道上的周期T哪个大？AB第3讲卫星变轨问题双星模型VBVBVAVAaB=aBaA=aAT T T E E E VAVBVBaA=aAaB=aB一、变轨模型1.线速度2.加速度轨道：r1r2=maA=ma向A轨道A：=maA=ma向Arx为的曲率半径轨道B：=maB=ma向BvAr1=vBr2AB第3讲卫星变轨问题双星模型VAVAVBVBaA=aAaB=aB一、变轨模型1.线速度2.加速度注意：对于圆轨道 a向=a对于椭圆轨道，在近地点和远地点 a向=ar1r2椭圆轨道的其它地方， a向a3.周期：T T T 4.机械能：E E E

3、vQ，D错误.例2宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动.若飞船想与前方的空间站对接，飞船为了追上空间站，可采取的方法是( )A.飞船加速直到追上空间站，完成对接B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接C.飞船加速至一个较高轨道，再减速追上空间站，完成对接D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接B飞船若先减速，它的轨道半径将减小，但运行速度增大，故在低轨道上飞船可接近空间站，当飞船运动到合适的位置再加速，回到原轨道，即可追上空间站，B正确，D错误；若飞船先加速，它的轨道半径将增大，但运行速度减小，再减速故而追不上空间站，C错误.A.嫦娥四号在地月转移轨道经过P点时和在100公

4、里环月轨道经过P点时的速度相同B.嫦娥四号从100公里环月轨道的P点进 入椭圆环月轨道后机械能减小C.嫦娥四号在100公里环月轨道运动的周期等于在椭圆环月轨道运动的周期D.嫦娥四号在100公里环月轨道运动经过P的加速度大小等于在椭圆环月 轨道经过P的加速度大小，但方向有可能不一样 1.(卫星变轨)(2019山西五地联考期末)2018年12月8日2时23分，嫦娥四号探测器搭乘长征三号乙运载火箭，开始了奔月之旅.她肩负着沉甸甸的使命：首次实现人类探测器月球背面软着陆.2018年12月12日16时45分，嫦娥四号探测器成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入了近月点约100公里的环月

5、轨道，如图3所示，下列说法正确的是( )跟进训练B12解析嫦娥四号从地月转移轨道的P点进入100公里环月轨道，需点火减速，所以在地月转移轨道P点的速度大于在100公里环月轨道P点的速度，故A错误；从100公里环月轨道进入椭圆环月轨道，嫦娥四号需点火减速，发动机做负功，机械能减小，故B正确；根据开普勒第三定律 k知，100公里环月轨道半径大于椭圆环月轨道的半长轴，则嫦娥四号在100公里环月轨道运动的周期大于在椭圆环月轨道运动的周期，故C错误；嫦娥四号卫星在不同轨道经过P点，所受的万有引力相等，根据牛顿第二定律知，加速度大小相等，方向相同，故D错误.2.(飞船回收)2017年9月，我国控制“天舟一

6、号”飞船离轨，使它进入大气层烧毁，残骸坠入南太平洋一处号称“航天器坟场”的远离大陆的深海区.在受控坠落前，“天舟一号”在距离地面380 km的圆轨道上飞行，则下列说法中正确的是( )A.在轨运行时，“天舟一号”的线速度大于第一宇宙速度B.在轨运行时，“天舟一号”的角速度小于同步卫星的角速度C.受控坠落时，应通过“反推”实现制动离轨D.“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行速度不断减小C1212解析第一宇宙速度是环绕地球圆轨道运行的卫星的最大速度，则“天舟一号”在轨运行时的线速度小于第一宇宙速度，选项A错误；在轨运行时，“天舟一号”的运行半径小于同步卫星的运行半径，根据 可知，其角速度大于同步

7、卫星的角速度，选项B错误；受控坠落时要先减速，让前部的推进器点火，通过“反推”实现制动离轨，选项C正确；“天舟一号”离轨后，在进入大气层前，运行半径逐渐减小，地球的引力做正功，则运行速度不断增大，选项D错误.例3(多选)(2018全国卷20)2017年，人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波.根据科学家们复原的过程，在两颗中子星合并前约100 s时，它们相距约400 km，绕二者连线上的某点每秒转动12圈.将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体，由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识，可以估算出这一时刻两颗中子星( )A.质量之积 B.质量之和C.速率之和 D.各自的自转角速度考向1

8、双星模型BC解析两颗中子星运动到某位置的示意图如图所示每秒转动12圈，角速度已知中子星运动时，由万有引力提供向心力得lr1r2 质量之和可以估算.由线速度与角速度的关系vr 得：v1r1 v2r2 由式得v1v2(r1r2)l，速率之和可以估算.质量之积和各自的自转角速度无法求解.例4(多选)宇宙间存在一些离其他恒星较远的三星系统，其中一种三星系统如图6所示.三颗质量均为m的星体位于等边三角形的三个顶点，三角形边长为R.忽略其他星体对它们的引力作用，三星在同一平面内绕三角形中心O做匀速圆周运动，万有引力常量为G，则（ ）考向2多星模型图6ABC显然加速度a与m有关，故A、B、C正确，D错误.3

9、.(双星模型)(多选)(2020广东深圳中学质检)有一对相互环绕旋转的超大质量双黑洞系统，如图7所示.若图中双黑洞的质量分别为M1和M2，它们以两者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动.根据所学知识，下列说法中正确的是( )A.双黑洞的角速度之比12M2M1B.双黑洞的轨道半径之比r1r2M2M1C.双黑洞的线速度大小之比v1v2M1M2D.双黑洞的向心加速度大小之比a1a2M2M1BD跟进训练34图734解析双黑洞绕连线的某点做匀速圆周运动的周期相等，所以角速度也相等，故A错误；双黑洞做匀速圆周运动的向心力由它们间的万有引力提供，向心力大小相等，设双黑洞的距离为L，由M12r1M22r2，得r1r2M2M1，故B正确；由vr得双黑洞的线速度大小之比为v1v2r1r2M2M1，故C错误；由a2r得双黑洞的向心加速度大小之比为a1a2r1r2M2M1，D正确.4.(四星模型)(多选)(2021安徽模拟)如图8为一种四颗星体组成的稳定星系，四颗质量均为m的星体位于边长为L的正方形四个顶点，四颗星体在同一平面内围绕同一点做匀速圆周运动，忽略其他星体对它们的作用，万有引力常量为G.下列说法中正确的是( )A.星体匀速圆周运动的圆心不一定是正方形的中心B.每个星