2017年高考物理(热点+题型全突破)专题5.3三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题

1、专题5.3三种特殊的卫星及卫星的变轨问题、天体的追击相遇问题一、近地卫星、赤道上物体及同步卫星的运行问题1.近地卫 星、同步卫星、赤道上的物体的比拟比拟内谷赤道表卸的物体近地卫星同步卫星向心力来源力有引力的分力力有引力向心力方向指向地心重力与万有引力的关系重力略小于力有引力重力等,力有引力线速度Vi = w 1RfGM7系V3 = W 3( R+ h)=/ GM V R+hViV V3 V2 V2为第,宇宙速度角速度3 1= 3 自/GM33=3 自=/ GM ,R+ h 33 1=3 3 V co 2向心加速度-2c3i = co iR2 GM a2= W 2R= -Rj2, 一 、 a3=

2、 w 3( R+ h)=GMR+ h 2aiV2V3B. V1W3VV2C. aia233D. aia3a2【答案】BD【解析】由题意可知：山丘与同步卫星角速度、周期相同,由v=r, a=co2r可知V1VV3、aia3；对同步卫星和近地资源卫星来说,满足v=可知V3V2、33 D正确.【例如2】多项选择同步卫星离地心距离为r,运行速率为Vi,加速度为ai,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为 32,第一宇宙速度为V2,ai rA.一32 R地球的半径为R,那么以下比值正确的选项是2 airB.=二32 Rvi rC.V2 R【答案】：AD【解析设地球质量为用同步卫星质蚩为2地球赤道上的物

3、体质量为M在地球外表运行的物体质 量为岫,由于地球同步卫星周期与地球自转周期相同,那么筑=期,a=k三川工,所以=不故A 项正确:依据万有引力定律和向心力表达式可得：对霄三国巴,所以咫=X 3TV rr+_ 彷匕口 八对此：零=此?所以%=、4丁得：产,故D项正画20i6年起将4月24日设立为“中国航天日.i970年4目前仍然在椭圆 轨道上运行,其轨道近地点高度约为 440【例如3】20i6 四川理综3国务院批复,自月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号,km,远地点高度约为 2 060 km ; i984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35 786 km的地球同步轨道上

4、.设东方红一号在远地点的加速度为ai,东方红二号的加速度为32,固定在地球赤道上的物体随地球自转白加速度为33,那么3i、32、33的大小关系为A. 32 ai 33B. 33323iD.ai3233C.33 3i 32【答案】 D【解析】由于东方红二号卫星是同步卫星,那么其角速度和赤道上的物体角速度相等,根据a= co2r,23,那么3233；由万有引力定律和牛顿第二定律得,详组ma由题目中数据可以得出,ri2,那么323233,选项D正确.【例如41.有3、b、c、d四颗地球卫星,3在地球赤道上未发射,b在地面附近近地轨道上正常运动,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,各卫星排列位置如图,

5、那么有 A. a的向心力由重力提供, ,一 兀B. c在4 h内转过的圆心角是 6C. b在相同时间内转过的弧长最长D. d的运动周期有可能是 20 h【答案】 C【解析】 对于卫星力根据万有引力定律、牛顿第二定律可得,G=一百户府+而卢二凶如故5的向心力由万有引力和支持力的合力提供,A项错,由仃是同步卫星可知卫星c在4h内转过的圆心角是:,旧项错s U由岑二/得,尸、叵 故轨道半径越大,线速度越小,故卫星方的线速度大于卫星的线速度,卫星e 的线速度大干卫星的线速度,而卫星占与同步卫星学的周期相同,故卫星学的线速度大于卫星总的速 度,c项对5由季二二除%得,42兀入层 轨道半径r越大,周期越长

6、,故卫星d的周期大于同步卫 星的周期,D项错.二、 卫星的变轨问题1 .三种情境2.变轨问题的三点注意(1)航天器变轨时半径的变化,根据万有引力和所需向心力的大小关系判断；稳定在新轨道上的运行速度变化由尸俨断.(2)同一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.(3)航天器经过不同轨道相交的同一点时加速度相等,外轨道的速度大于内轨道的速度【例如5】多项选择“嫦娥一号探月卫星绕地运行一段时间后,离开地球飞向月球.如下图是绕地飞行的三条轨道,轨道1是近地圆形轨道,轨道 2和轨道3是变轨后的椭圆轨道. A点是轨道2的近地点,B点是轨道2的远地点,卫星在轨道 1的运行速率为7.7

7、km/s ,那么以下说法中正确的选项是A.卫星在轨道2经过A点时的速率一定大于7.7 km/sB.卫星在轨道2经过B点时的速率一定小于 7.7 km/sC.卫星在轨道3所具有的机械能小于在轨道2所具有的机械能D.卫星在轨道3所具有的最大速率小于在轨道2所具有的最大速率【答案】AB【解析】；卫星在轨道1做匀速圆周运动,由万有引力定律于畔顿第二定律得型=上,卫星在轨道2的 一-T X4点做黑心运动,那么有故脸,4正确亨卫星在轨道2的3点做近心运动,那么有r fr： r；假设卫星在经过点的圆轨道上运动,那么C空二斯二由于所以氏故pni年,应选项a错误；木星冲日时间间隔 t木=工52 年2年,所以选项 B正确；由以上公式计算 t 土W2t天,t海最小,选项 C错误,选项D正确.5.2 -1【例如10如下图,两颗卫星在同一轨道平面内同方向绕地球做匀速圆周运动,地球半径为R a卫星离地面高度为R, b卫星离地面高度为 3R,那么a、b两卫星周期之比为多大？假设某时刻两卫星正好同时通过地面上同一点的正上方, a卫星至少经过多少个周期两卫星相距最远？【答案】：0.77 Ta【解析上万有引力等于向心力