高三物理(鲁科版)一轮复习配套课件：5-6(小专题)天体运动中的“四大难点”

1、能力突破能力突破突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题突破一近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题近地卫星、同步卫星和赤道上随地球自转的物体的三种近地卫星、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匀速圆周运动的比较1轨道半径轨道半径：近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同，同：近地卫星与赤道上物体的轨道半径相同，同步卫星的轨道半径较大，即步卫星的轨道半径较大，即r同同r近近r物物。第第6课时课时(小专题小专题)天体运动中的天体运动中的“四大难点四大难点”知知 识识 梳梳 理理能力突破能力突破能力突破能力突破4动力学规律动力学规律能力突破能力突破【典例典例1】(多选多选)地

2、球同步卫星离地心的距离为地球同步卫星离地心的距离为r，运行速，运行速率为率为v1，加速度为，加速度为a1，地球赤道上的物体随地球自转的向，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为心加速度为a2，地球的第一宇宙速度为，地球的第一宇宙速度为v2，半径为，半径为R，则，则下列比例关系中正确的是下列比例关系中正确的是 ()能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案AD能力突破能力突破【变式训练变式训练】1(2014江西鹰潭市高三第二次模拟考试江西鹰潭市高三第二次模拟考试)有有a、b、c、d四四颗卫星，颗卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，还未发射，在地球赤道上随地球一起转动，b在地面附近近地轨

3、道上正常运动，在地面附近近地轨道上正常运动，c是地球同步卫星，是地球同步卫星，d是高空探测卫星，设地球自转周期为是高空探测卫星，设地球自转周期为24 h，所有卫星的，所有卫星的运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图运动均视为匀速圆周运动，各卫星排列位置如图1所示，所示，则下列关于卫星的说法中正确的是则下列关于卫星的说法中正确的是 ()图图1能力突破能力突破解析解析在地球赤道表面随地球自转的卫星，其所受万有在地球赤道表面随地球自转的卫星，其所受万有引力提供重力和其做圆周运动的向心力，引力提供重力和其做圆周运动的向心力，a的向心加速度的向心加速度小于重力加速度小于重力加速度g，选项，选项A错误

4、；由于错误；由于c为同步卫星，所以为同步卫星，所以能力突破能力突破答案答案C能力突破能力突破突破二卫星的变轨问题突破二卫星的变轨问题1卫星变轨的原因卫星变轨的原因(1)由于对接引起的变轨由于对接引起的变轨(2)由于空气阻力引起的变轨由于空气阻力引起的变轨2卫星变轨的实质卫星变轨的实质能力突破能力突破能力突破能力突破【典例典例2】 (多选多选)在发射一颗质在发射一颗质量为量为m的人造地球同步卫星时，的人造地球同步卫星时，先将其发射到贴近地球表面运先将其发射到贴近地球表面运行的圆轨道行的圆轨道上上(离地面高度忽离地面高度忽略不计略不计)，再通过一椭圆轨道，再通过一椭圆轨道变轨后到达距地面高为变轨后

5、到达距地面高为h的预定的预定圆轨道圆轨道上。已知它在圆形轨道上。已知它在圆形轨道上运行的加速度为上运行的加速度为g，地球半径为，地球半径为R，图，图2中中PQ长约为长约为8R，卫星在变轨过程中质量不变，则，卫星在变轨过程中质量不变，则 ()图图2能力突破能力突破C卫星在轨道卫星在轨道上运行时经过上运行时经过P点的速率大于在轨道点的速率大于在轨道上上运行时经过运行时经过P点的速率点的速率D卫星在轨道卫星在轨道上的动能大于在轨道上的动能大于在轨道上的动能上的动能能力突破能力突破第一步：抓住信息第一步：抓住信息构建运动模型构建运动模型能力突破能力突破第二步：找突破口第二步：找突破口理清思路理清思路能

6、力突破能力突破能力突破能力突破答案答案BC能力突破能力突破解题模板解题模板能力突破能力突破【变式训练变式训练】2(多选多选)如图如图3是是“嫦娥三号嫦娥三号”飞行轨道示意图。假设飞行轨道示意图。假设“嫦娥嫦娥三号三号”运行经过运行经过P点第一次通过近月制动使点第一次通过近月制动使“嫦娥三号嫦娥三号”在在距离月面高度为距离月面高度为100 km的圆轨道的圆轨道上运动，再次经过上运动，再次经过P点时第二次通过近月制动使点时第二次通过近月制动使“嫦娥三号嫦娥三号”在距离月面近地在距离月面近地点为点为Q、高度为、高度为15 km，远地点为，远地点为P、高度为、高度为100 km的椭的椭圆轨道圆轨道上运

7、动，下列说法正确的是上运动，下列说法正确的是 ()能力突破能力突破图图3能力突破能力突破A“嫦娥三号嫦娥三号”在距离月面高度为在距离月面高度为100 km的圆轨道的圆轨道上运上运动时速度大小可能变化动时速度大小可能变化B“嫦娥三号嫦娥三号”在距离月面高度在距离月面高度100 km的圆轨道的圆轨道上运动上运动的周期一定大于在椭圆轨道的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期上运动的周期C“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动经过上运动经过Q点时的加速度一点时的加速度一定大于经过定大于经过P点时的加速度点时的加速度D“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动经过上运动经过Q点时的速率可能点时

8、的速率可能小于经过小于经过P点时的速率点时的速率能力突破能力突破解析解析“嫦娥三号嫦娥三号”在距离月面高度为在距离月面高度为100 km的圆轨道上运动是匀的圆轨道上运动是匀速圆周运动，速度大小不变，选项速圆周运动，速度大小不变，选项A错误；由于圆轨道的轨道半错误；由于圆轨道的轨道半径大于椭圆轨道半长轴，根据开普勒定律，径大于椭圆轨道半长轴，根据开普勒定律，“嫦娥三号嫦娥三号”在距离在距离月面高度月面高度100 km的圆轨道的圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期一定大于在椭圆轨道上运动的周期，选项上运动的周期，选项B正确；由于在正确；由于在Q点点“嫦娥三号嫦娥三号”所受万有引力所受万

9、有引力大，所以大，所以“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动经过上运动经过Q点时的加速度一点时的加速度一定大于经过定大于经过P点时的加速度，选项点时的加速度，选项C正确；正确；“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动的引力势能和动能之和保持不变，上运动的引力势能和动能之和保持不变，Q点的引力势能小于点的引力势能小于P点点的引力势能，所以的引力势能，所以“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动到上运动到Q点的动能点的动能较大，速度较大，所以较大，速度较大，所以“嫦娥三号嫦娥三号”在椭圆轨道在椭圆轨道上运动经过上运动经过Q点点时的速率一定大于经过时的速率一定大于经过P点时的速率

10、，选项点时的速率，选项D错误。错误。答案答案BC能力突破能力突破突破三天体运动中的能量问题突破三天体运动中的能量问题1卫星卫星(或航天器或航天器)在同一圆形轨道上运动时，机械能不在同一圆形轨道上运动时，机械能不变。变。2航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越航天器在不同轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大。大，机械能越大。能力突破能力突破但机械能增大；相反，卫星由于速率减小但机械能增大；相反，卫星由于速率减小(发动机做负功发动机做负功)会做向心运动，轨道半径减小，万有引力做正功，卫星会做向心运动，轨道半径减小，万有引力做正功，卫星动能增大，同样原因致使卫星在较低轨道上的运行

11、速率动能增大，同样原因致使卫星在较低轨道上的运行速率大于在较高轨道上的运行速率，但机械能减小。大于在较高轨道上的运行速率，但机械能减小。【典例典例3】(2014山东卷山东卷，20)2013年我国相继年我国相继完成完成“神十神十”与与“天宫天宫”对接、对接、“嫦娥嫦娥”携携“玉玉兔兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔玉兔”回家的设想：如图回家的设想：如图4，将携带，将携带“玉玉兔兔”的返回系统由月球表面发射到的返回系统由月球表面发射到h高度的高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送后

12、由飞船送“玉兔玉兔”返回地球。返回地球。图图4能力突破能力突破能力突破能力突破答案答案D能力突破能力突破【变式训练变式训练】3(多选多选)(2013新课标全国卷新课标全国卷，20)目前，在地球周围有目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐近似为圆，且轨道半径逐渐变小。若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是用，则下列判断正确的是 ()A卫星的动能逐渐减小卫星的动能逐渐减小B由于地

13、球引力做正功，引力势能一定减小由于地球引力做正功，引力势能一定减小C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变持不变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小能力突破能力突破答案答案BD能力突破能力突破突破四卫星的追及相遇问题突破四卫星的追及相遇问题某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处在同一条直线上。由于它们的轨道不是重合的，们都处在同一条直线上。由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相因此在最近和最远的

14、相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道所转过的圆心角初始位置在同一直线上，实际上内轨道所转过的圆心角与外轨道所转过的圆心角之差为与外轨道所转过的圆心角之差为的整数倍时就是出现最的整数倍时就是出现最近或最远的时刻。近或最远的时刻。能力突破能力突破【典例典例4】(多选多选)(2014新课标全国卷新课标全国卷，19)太阳系各行太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动。当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排地

15、球恰好运行到某地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象，天文学称为成一条直线的现象，天文学称为“行星冲日行星冲日”。据报道，。据报道，2014年各行星冲日时间分别是：年各行星冲日时间分别是：1月月6日木星冲日；日木星冲日；4月月9日火星冲日；日火星冲日；5月月11日土星冲日；日土星冲日；8月月29日海王星冲日；日海王星冲日；10月月8日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动日天王星冲日。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是的轨道半径如下表所示。则下列判断正确的是 ()地球地球 火星火星 木星木星 土星土星 天王星天王星 海王星海王星轨道半径轨道半径(AU)1.01.55.29.51930能力突破能力突破A.各地外行星每年都会出现冲日现象各地外行星每年都会出现冲日现象B在在2015年内一定会出现木星冲日年内一定会出现木星冲日C天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半D地外行星中，海王星相邻两次冲日的时间间隔最短