5.3+专题提升：卫星的变轨及双星、多星问题+课件+-2027届高考物理一轮复习

第25课时专题提升:卫星的变轨及双星、多星问题学习目标:1.会处理人造卫星的变轨和对接问题。2.掌握双星、多星系统的特点,会解决相关问题。考点一卫星变轨问题1.变轨原理(1)为了节省能量,在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上,如图所示。(2)在A点(近地点)点火加速,由于速度变大,万有引力不足以提供卫星在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力,卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ。(3)在B点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ。2.变轨过程各物理量比较

速度关系在A点加速:vⅡA>vⅠ,在B点加速:vⅢ>vⅡB,即vⅡA>vⅠ>vⅢ>vⅡB(向心)加速度关系aⅢ=aⅡBaⅡA=aⅠ周期关系TⅠ<TⅡ<TⅢ机械能EⅠ<EⅡ<EⅢ

C对点演练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(

)A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.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C.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P点时的速率D.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C典例2

2025年4月26日,“神舟十八号”载人飞船升空6.5h后采用自主快速交会对接模式,与离地高度约390km的中国空间站“天和”核心舱完成对接,形成“三舱三船”组合体,下列说法正确的是(

)A.为实现对接,两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间B.为实现对接,应先让飞船和“天和”核心舱处于同一轨道上,然后点火加速C.若对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动,对接后飞船速度和运行周期都变大D.若对接前飞船在较低轨道上做匀速圆周运动,对接后飞船机械能和运行周期都变大D考点二多星问题1.双星模型(1)定义:绕公共圆心转动的两个星体组成的系统,我们称之为双星系统,如图所示。

图例

向心力来源各星所受万有引力的合力提供圆周运动的向心力运动关联转动方向、周期、角速度、线速度大小均相同,圆周运动半径相等基本规律图甲:=man图乙:×cos30°×2=man半径关系图甲:r=,图乙:r=2.三星模型

典例3

天文学家发现了一对被称为“灾难变星”的罕见双星系统,约每51分钟彼此绕行一圈,通过天文观测的数据,模拟该双星系统的运动,推测在接下来的7000万年里,这对双星彼此绕行的周期逐渐减小至18分钟。如果将该双星系统简化为理想的圆周运动模型,如图所示,两星球在万有引力作用下,绕O点做匀速圆周运动。不考虑其他天体的影响,两颗星球的质量不变,在彼此绕行的周期逐渐减小的过程中,下列说法中正确的是(

)A.每颗星球的角速度都在逐渐变小B.两颗星球的距离在逐渐地变大C.两颗星球的轨道半径之比保持不变D.每颗星球的加速度都在变小C

对点演练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点做周期相同的匀速圆周运动,现测得两颗星球之间的距离为L,设质量分别用m1、m2表示,且m1∶m2=5∶2,则可知(

)A.质量为m1、m2的星球做圆周运动的线速度之比为2∶5B.质量为m1、