衛(wèi)星變軌問題和雙星問題

1變軌問題概述1穩(wěn)定運行衛(wèi)星繞天體穩(wěn)定運行時，萬有引力提供了衛(wèi)星做圓周運動的向心力，2變軌運行衛(wèi)星變軌時，先是線速度v發(fā)生變化導(dǎo)致需要的向心力發(fā)生變化，進而使軌道半徑r發(fā)生變化①當衛(wèi)星減速時，衛(wèi)星所需的向心力減小，萬有引力大于所需的向心力，衛(wèi)星將做近心運動，向低軌道變遷②當衛(wèi)星加速時，衛(wèi)星所需的向心力F向＝增大，萬有引力不足以提供衛(wèi)星所需的向心力，衛(wèi)星將做離心運動，向高軌道變遷一、人造衛(wèi)星的變軌問題2實例分析1飛船對接問題飛船與在軌空間站對接先使飛船位于較低軌道上，然后讓飛船合理地加速，使飛船沿橢圓軌道做離心運動，追上高軌道飛船完成對接如圖甲所示注意：若飛船和空間站在同一軌道上，飛船加速時無法追上空間站，因為飛船加速時，將做離心運動，從而離開這個軌道通常先使后面的飛船減速降低高度，再加速提升高度，通過適當控制，使飛船追上空間站時恰好具有相同的速度，如圖乙一、人造衛(wèi)星的變軌問題2同步衛(wèi)星的發(fā)射、變軌問題如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，在Q點點火加速做離心運動進入橢圓軌道2，在P點點火加速，使其滿足進入同步圓軌道3做圓周運動一、人造衛(wèi)星的變軌問題例1如圖所示為衛(wèi)星發(fā)射過程的示意圖，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再一次點火，將衛(wèi)星送入同步圓軌道3軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法中正確的是A衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率B衛(wèi)星在軌道3上的周期大于在軌道2上的周期點時的速率點時的加速度√一、人造衛(wèi)星的變軌問題總結(jié)提升判斷衛(wèi)星變軌時速度、加速度變化情況的思路1判斷衛(wèi)星在不同圓軌道的運行速度大小時，可根據(jù)“越遠越慢”的規(guī)律判斷2判斷衛(wèi)星在同一橢圓軌道上不同點的速度大小時，可根據(jù)開普勒第二定律判斷，即離中心天體越遠，速度越小3判斷衛(wèi)星由圓軌道進入橢圓軌道或由橢圓軌道進入圓軌道時的速度大小如何變化時，可根據(jù)離心運動或近心運動的條件進行分析一、人造衛(wèi)星的變軌問題針對訓(xùn)練多選航天飛機在完成對哈勃空間望遠鏡的維修任務(wù)后，在A點從圓形軌道Ⅰ進入橢圓軌道Ⅱ，B為軌道Ⅱ上的一點，如圖所示關(guān)于航天飛機的運動，下列說法中正確的有A在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于經(jīng)過B點的速度B在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的速度C在軌道Ⅱ上運動的周期小于在軌道Ⅰ上運動的周期D在軌道Ⅱ上經(jīng)過A的加速度小于在軌道Ⅰ上經(jīng)過A的加速度√√√一、人造衛(wèi)星的變軌問題達標檢測1衛(wèi)星變軌問題2019年春節(jié)期間，中國科幻電影里程碑的作品《流浪地球》熱播，影片中為了讓地球逃離太陽系，人們在地球上建造特大功率發(fā)動機，使地球完成一系列變軌操作，其逃離過程如圖所示，地球在橢圓軌道Ⅰ上運行到遠日點B變軌，進入圓形軌道Ⅱ在圓形軌道Ⅱ上運行到B點時再次加速變軌，從而最終擺脫太陽束縛對于該過程，下列說法正確的是A沿軌道Ⅰ運動至B點時，需向前噴氣減速才能進入軌道ⅡB沿軌道Ⅰ運行的周期小于沿軌道Ⅱ運行的周期C沿軌道Ⅰ運行時，在A點的加速度小于在B點的加速度D在軌道Ⅰ上由A點運行到B點的過程，速度逐漸增大√達標檢測2衛(wèi)星、飛船的對接問題如圖所示，我國發(fā)射的“神舟十一號”飛船和“天宮二號”空間實驗室于2016年10月19日自動交會對接成功假設(shè)對接前“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是A使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C飛船先在比空間實驗室軌道半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接D飛船先在比空間實驗室軌道半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接√2雙星問題的特點①兩星圍繞它們之間連線上的某一點做勻速圓周運動，兩星的運行周期、角速度相同②兩星的向心力大小相等，由它們間的萬有引力提供③兩星的軌道半徑之和等于兩星之間的距離，即r1＋r2＝L3雙星問題的處理方法：雙星間的萬有引力提供了它們做圓周運動的向心力，二、雙星或多星問題1雙星模型1如圖所示，宇宙中有相距較近、質(zhì)量相差不大的兩個星球，它們離其他星球都較遠，其他星球?qū)λ鼈兊娜f有引力可以忽略不計在這種情況下，它們將圍繞其連線上的某一固定點做周期相同的勻速圓周運動，通常，我們把這樣的兩個星球稱為“雙星”二、雙星或多星問題例2兩個靠得很近的天體，離其他天體非常遙遠，它們以其連線上某一點O為圓心各自做勻速圓周運動，兩者的距離保持不變，科學(xué)家把這樣的兩個天體稱為“雙星”，2，它們之間的距離為L，引力常量為G，求雙星的運行軌道半徑r1和r2及運行周期T達標檢測3