2023版高考物理一轮总复习第四章专题三天体运动突破专题课件

专题三天体运动突破专题突破1近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的比较1.同步卫星的六个“一定”.

2.近地卫星是在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星，其运行的轨道半径可近似认为等于地球的半径，其运行线速度约为7.9km/s，运行周期约为84min.3.近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种匀速圆周运动的比较.(续表)(续表)

【典题1】(2021

年湖南长沙模拟)甲是地球赤道上的一个物体，乙是“神舟十号”宇宙飞船(周期约90min)，丙是地球的同步卫星，它们运行的轨道示意图如图Z3-1所示，它们都绕地心做匀速圆周运动.下列有关说法中正确的是()图Z3-1同步卫星丙的周期为24h，大于乙的周期，则丙的轨道半径大于乙的轨道半径.根据线速度、加速度与轨道半径的关系，知v丙<v乙，a丙<a乙.又因为甲与丙的角速度相等，根据v＝ωr知v甲<v丙，根据a＝ω2r知a甲<a丙，AB错误；因为甲不是卫星，它的周期与贴近星球表面做匀速圆周运动的周期不同，根据甲的周期无法求出地球的密度，C错误；答案：D突破2卫星的变轨问题变轨原理及过程.(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Ⅰ上.如图Z3-2所示.图Z3-2

(2)在A点(近地点)点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.

【典题2】(2020

年湖北武汉开学考)2020年

7月

23日，中国“天问一号”探测器发射升空，成功进入预定轨道，开启了火星探测之旅，迈出了我国自主开展行星探测的第一步.如图Z3-3所示，“天问一号”被火星捕获之后，需要在近火星点变速，进入环绕火星的椭圆轨道.则“天问一号”()图Z3-3误；根据开普勒第三定律＝k，在轨道Ⅰ上运行的半长A.在轨道Ⅱ上P点的速度小于Q点的速度B.在轨道Ⅰ上运行周期大于轨道Ⅱ上运行周期C.由轨道Ⅰ变轨进入轨道Ⅱ需要在P点加速D.在轨道Ⅰ上经过P点时的向心加速度大于在轨道Ⅱ上经过P点时的向心加速度

解析：在轨道Ⅱ上P点到Q点，火星的引力对其做负功，则速度减小，即P点的速度大于Q点的速度，故A错r3T2轴大于轨道Ⅱ上运行的半长轴，则在轨道Ⅰ上运行周期大于轨道Ⅱ上运行周期，故B正确；由轨道Ⅰ变轨进入轨道Ⅱ需要在P点减速，做向心运动，故C错误；在轨道Ⅰ上经过P点时受到火星的引力等于在轨道Ⅱ上经过P点时的引力，则在轨道Ⅰ上经过P点时的向心加速度等于在轨道Ⅱ上经过P点时的向心加速度，故D错误.答案：B

【考点突破】(2021年辽宁朝阳模拟)2020年

7月

31日“北斗三号”全球卫星导航系统正式开通，向全世界提供连续稳定服务，“北斗”系统第五十五颗导航卫星暨“北斗三号”最后一颗全球组网卫星是6月23日在西昌卫星发射中心成功发射，已知该卫星被发射到地球静止轨道，如图Z3-4所示为该卫星运行示意图，其中轨道Ⅰ为近地轨道，轨道Ⅱ为椭圆轨道，轨道Ⅲ为同步轨道，A、B两点为椭圆轨道与两圆轨道的切点，该卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的周期分别为T1、T2、T3，在轨道Ⅰ和轨道Ⅲ的线速度大小分别

的是()图Z3-4A.该卫星发射到Ⅰ轨道的发射速度大于7.9km/s，小于11.2km/sB.该卫星在轨道Ⅰ运行到A点时，如果向后喷气，可以进入轨道ⅡC.v2>v1>v3，T1<T2<T3D.卫星在轨道Ⅲ上的加速度大于赤道上物体随地球自转的加速度

解析：轨道Ⅰ为近地轨道，则该卫星发射到Ⅰ轨道的发射速度等于7.9km/s，选项A错误，符合题意；该卫星在轨道Ⅰ运行到A点时，如果向后喷气进行加速做离心运动，可以进入轨道Ⅱ，即v2>v1，选项B正确，不符合题

选项C正确，不符合题意；卫星在轨道Ⅲ上的周期等于地4π2r球自转的周期，根据a＝T2可知，卫星在轨道Ⅲ上的加速度大于赤道上物体随地球自转的加速度，选项D正确，不符合题意.

答案：A突破3天体的追及问题

“天体相遇”，指两天体相距最近.若两环绕天体的运转轨道在同一平面内，则两环绕天体与中心天体在同一直线上，且位于中心天体的同侧(或异侧)时相距最近(或最远)，类似于在田径场赛道上的循环长跑比赛，跑得快的每隔一段时间多跑一圈追上并超过跑得慢的，如图Z3-5所示.解决这类问题有两种常用方法：图Z3-51.角度关系.设天体1(离中心近些)与天体2某时刻相距最近，如果经过时间t，两天体与中心连线半径转过的角度之差

(或和)等于2π的整数倍，则两天体又相距最近，即ω1t－ω2t＝2nπ(n＝1，2，3，…)(同向)或ω1t＋ω2t＝2nπ(n＝1，2，3，…)(反向)；如果经过时间t′，两天体与中心连线半径转过的角度之差(或和)等于π的奇数倍，则两天体又相距最远，即ω1t′－ω2t′＝(2n－1)π(n＝1，2，3，…)(同向)或ω1t′＋ω2t′＝

(2n－1)π(n＝1，2，3，…)(反向).2.圈数关系.

【典题3】如图Z3-6所示，有A、B两颗行星绕同一颗恒星M做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星相距最近，则：(1)经过多长时间，两行星再次相距最近？(2)经过多长时间，两行星第一次相距最远？图Z3-6解：A、B两颗行星做匀速圆周运动，由万有引力提供T1<T2.可见当A运动完一周时，B还没有运动完一周，但是要它们相距最近，只有A、B两行星和恒星M的连线再次在一条直线上，且A、B在M的同侧，从角度上看，在相同时间内，