高中物理人造卫星变轨问题专题

人造卫星变轨问题题一人卫星基本原理绕地球做匀速圆运动的人造卫星所需向心力由有引力提供。轨道半径r确定后，与之对应的星线速度

r

rGM、周期GM、向心加速度r2也都是唯一确定的果卫星的质量是定的么与轨道半r对的卫星的动能E、重力势能和总机械能E也唯一确定的一旦星发生了变轨轨半径发p变化述所有物理量都将随之变E由线速度变决定由星高度变化决定、p不守，其增减由该过程的能量转换情况决定理，要上述七个物理量之发生变化，另外个也必将随之变化。二常及的人造卫星的两种变轨问题1.渐由于某个因素的响使原来做匀速圆周运动的卫的轨道半径发生缓慢的变化（逐渐增大或逐减小半径变化缓慢卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。解决此类问题，先要判断这种变轨是离心还是心，即轨道半径是大还是减小，然后再判卫星的其他相关物理量如何变。1)

人造卫星绕地球匀速圆周运动轨道多高会到稀薄大气的阻力作用。如果不及时进行道维即通过启星上小型发动机学能转化为机械能，保持卫星应具有状态星会自动变轨，偏离原来的圆周道，从而引起各个物理量的变化种变轨的起因是阻力对卫星做负功卫星速度减小，2

卫星所需要的向力

r

减小了万有引力

r

2

的大小没有变此卫星将做向心运动，即道半径r将减。由基本原理中的论可知：卫星线速度将大，周T将减小，向心加速度a将增大，动能E将大，势能E将减小有部分机械能转化为内能（摩生p热星械能将减小。为什么卫星克服力做功能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小，

机k机k2)

在卫星克服阻力功的同时，万有引力（即重力将对卫星做正功。而且万有引力做的正功远大克服空气阻力做的功，外力对星做的总功是正的，因此卫星动能增加。根据E=E，该过重力势能的减少总是大于动能的增加。有一种宇宙学的论认为在漫长的宇宙演化过程，引力常量G是渐减小的。如果这个结论正，那么环绕星球将发生离心现，即环绕星球到中心星球间的距离将渐增大，环绕星球的线度v将小，周期T将大，向心加速度a将减小，动能E将小，势能E将增大。p2.突由于技术上的需，有时要在适当的位置短时间动飞行器上的发动机行器轨道发生突变进入预定的轨道。1)发同步卫星时，可以先将卫星发送近地轨道Ⅰ，使其

v4

Ⅲ

v3Qv1Ⅰ

Ⅱ绕地球做匀速圆运动，速率为；变轨时在P点点加1速，短时间内将率由增到，使卫星进入椭圆形的12转移轨道Ⅱ；卫运行到远地点Q时的速率v；此时3行第二次点火加，在短时间内将速率由增加到v，使34卫星进入同步轨Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动。

Pv2例1.某造卫星运动的轨道可近似看作是地心为中心的圆．由于阻力用，人造卫星到地心的距离r慢慢变到rE分别表示卫在这两个轨道上的动能，12Kl则A.r<r，<EB.r>r，<EC.r<r，E>E>r，>E12K112K212K1122.（）船在椭圆轨道１上行Q为近地点，为远点，当飞船运动到P点点火，使飞船沿轨道２运行，以下说法正确的()A．飞船在Q点的万有引力大于点所需的向心力B．飞船在P点的万有引力大于点所需的向心力C．飞船在轨道1上P的速小在轨道2上P的度D．飞船在轨道1上P的加度于在轨道2上P的加速度

轨道2轨道1QP地球（假设由于飞船的特殊需要美的一艘原来圆轨道运行的飞船前往与之接，则飞船一定．从较低轨道上速C．同一轨道上加速

．从较高轨道上加速D．任意轨道上加速

3.

航天飞机在完成哈勃太间望远镜的维修任务后在点短时间开小型发动机进行变轨，从圆轨道Ⅰ进入椭圆道Ⅱ，为道Ⅱ上的一点，如图所示下列说法中正确的有．在轨道Ⅱ上经的机械能大经过B的机械能轨道ⅠB．A点短时间开动发动机后航天飞机动能增大了C．轨道Ⅱ上运动的期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D．轨道Ⅱ上经过A的速度小于在道Ⅰ上经过的速度

轨道Ⅱ

4.我成功实施了“神舟”七号的载入天飞行，并实现了航天员首出舱。飞船先沿椭圆轨道飞，后在远地点千米点火加速，把飞运行轨道由椭圆轨道变成离地面高为343千米的圆道圆道上飞船运行周期约为90分。下列正确的(．飞船变轨前后机械能相等B．