(完整版)第六章万有引力与航天专题卫星变轨问题和双星问题

#课前预习练•第六章专题卫星变轨问题和双星问题课前预习练•班级：姓名：―、人造卫星的发射、变轨与对接1•发射问题要发射人造卫星，动力装置在地面处要给卫星一很大的发射初速度，且发射速度v>v=79km/s,人造卫MmV2星做离开地球的运动；当人造卫星进入预定轨道区域后，再调整速度，使尸引=尸向即G^=mr，从而引向r2r使卫星进入预定轨道.2•卫星的变轨问题卫星变轨时，先是线速度v发生变化导致需要的向心力发生变化，进而使轨道半径r发生变化.V2当卫星减速时，卫星所需的向心力F向=mr减小，万有引力大于所需的向心力，卫星将做近心运动，向低轨道变迁.当卫星加速时，卫星所需的向心力F^=mr增大，万有引力不足以提供卫星所需的向心力，卫星将做离心运动，向高轨道变迁.以上两点是比较椭圆和圆轨道切点速度的依据.3•飞船对接问题(1)低轨道飞船与高轨道空间站对接如图1甲所示，低轨道飞船通过合理地加速，沿椭圆轨道(做离心运动)追上高轨道空间站与其完成对接.'K乙(2)同一轨道飞船与空间站对接如图乙所示，后面的飞船先减速降低高度，再加速提升高度，通过适当控制，使飞船追上空间站时恰好具有相同的速度.例1•如图所示为卫星发射过程的示意图，先将卫星发射至近地圆轨道1,然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再一次点火，将卫星送入同步圆轨道3•轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法中正确的是()卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率卫星在轨道3上的周期大于在轨道2上的周期卫星在轨道1上经过Q点时的速率大于它在轨道2上经过Q点时的速率卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度

练习1•如图所示，我国发射的“神舟十一号”飞船和“天宫二号”空间实验室于2016年10月19日自动交会对接成功•假设对接前“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()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二、双星问题LI[1•如图所示，宇宙中有相距较近、质量相差不大的两个星球，它们离其他星球都较远，因此其他星球对它们的万有引力可以忽略不计•在这种情况下，它们将围绕它们连线上的某一固定点做周期相同的匀速圆周运动，这种结构叫做“双星”LI[2•双星问题的特点(1)两星的运动轨道为同心圆，圆心是它们之间连线上的某一点⑵两星的向心力大小相等，由它们间的万有引力提供两星的运动周期、角速度相同.两星的轨道半径之和等于两星之间的距离，即r^r=L.Gmm3•双星问题的处理方法：双星间的万有引力提供了它们做圆周运动的向心力，即①2。例2•两个靠得很近的天体，离其他天体非常遥远，它们以其连线上某一点O为圆心各自做匀速圆周运动,两者的距离保持不变，科学家把这样的两个天体称为“双星”，如图4所示•已知双星的质量分别为m1和m2,它们之间的距离为L,求双星的运行轨道半径r和r2及运行周期T..'练习2•如图所示，两颗星球组成的双星，在相互之间的万有引力作用下，绕连线上的O点做周期相同的匀F列说法中正确的是()速圆周运动•现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1:m2=3F列说法中正确的是()m*m2做圆周运动的线速度之比为3:2mjm2做圆周运动的角速度之比为3:22m］做圆周运动的半径为5L2m2做圆周运动的半径为5L

第六章专题卫星变轨问题和双星问题课后练习班级：姓名：1•如图所示，在嫦娥探月工程中，设月球半径为几月球表面的重力加速度为飞船在半径为4R的圆形轨道I上运动，到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道II,到达轨道的近月点E时，再次点火进入近月轨道III绕月球做圆周运动，贝％）TOC\o"1-5"\h\z飞船在轨道III上的运行速率大于.J?0R--飞船在轨道I上的运行速率小于在轨道II上B处的运行速率丨飞船在轨道I上的加速度小于在轨道II上B处的加速度丨飞船在轨道I、轨道III上运行的周期之比T]:T][=4:1'2•如图所示，我国发射“神舟十号”飞船时，先将飞船发送到一个椭圆轨道上，其近地点M距地面200km，远地点N距地面340km.进入该轨道正常运行时，通过M、N点时的速率分别是q和v2•当某次飞船通过N点时，地面指挥部发出指令，点燃飞船上的发动机，使飞船在短时间内加速后进入离地面340km的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，这时飞船的速率为v3，比较飞船在M、N、P三点正常运行时（不包括点火加速阶段）的速率大小和加速度大小，下列结论正确的是（）v1>v3>v2，a1>a3>a2v1>v2>v3，a1>a2=a3V]>v2=v3，a1>a2>a3V]>v3>v2，a1>a2=a33•如图所示，搭载着“嫦娥二号”卫星的“长征三号丙”运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入距离月球表面100km、周期为118min的工作轨道III,开始对月球进行探测，下列说法正确的是（）卫星在轨道III的运行速度比月球的第一宇宙速度小卫星在轨道III上经过P点的加速度比在轨道I上经过P点的加速度大卫星在轨道III上的运行周期比在轨道I上的长卫星在轨道I上经过P点的速度比在轨道III上经过P点的速度大4•我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站•如图5所示，关闭发动机的航天飞机在月球引力作用下沿椭圆轨道向月球靠近，并将在椭圆的近月点B处与空间站对接•已知空间站C绕月轨道半径为尸，周期为T引力常量为G,月球的半径为R.那么以下选项正确的是（）月球的质量为玄2航天飞机到达B处由椭圆轨道进入空间站圆轨道时必须加速航天飞机从A处到B处做减速运动4n2Rd.月球表面的重力加速度为4n-

5•某双星由质量不等的星体齐和S2构成，两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点C做匀速圆周运动•由天文观察测得其运动周期为T，耳到C点的距离为iS1和S2之间的距离为r,已知引力常量为G,由此可求出S2的质量为（）4n2r4n2r2(r—rJA.GT2B.GT24n2r4n2r3GT2D：4n2r2r]GT26•冥王星与其附近的另一星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7:1,同时绕它们连线上某点O做匀速圆周运动，由此可知，冥王星绕O点运动的（）A.轨道半径约为卡戎的*B角速度大小约为卡戎的1线速度大小约为卡戎的7倍向心力大小约为卡戎的7倍7•宇宙中两颗相距较近的天体称为“双星”，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不会因为万有引力的作用而吸引到一起•如图6所示，某双星系统中A、B两颗天体绕O点做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比rA:rB=1:2,则两颗天体的（）A.质量之比m.:m=2:1ABB角速度之比:^b=1:2线速度大小之比VA:vB=1:2向心力大小之比FA:FB=2:18•双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动•研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化•若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T经过一段时间演化后，两星总质量变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时圆周运动的周期为（）n3Bkn3BkAA；t9•宇宙中存在一些离其他恒星较远的、由质量相等的三颗星组成的三星系统，通常可忽略其他星体对它们的引力作用.已观测到稳定的三星系统存在两