卫星变轨和双星问题+课件+-2027届高考物理一轮复习

高三一轮复习：卫星变轨和双星问题

卫星的变轨及对接问题［问题导学］图是飞船从地球上发射到绕月球运动的轨道的飞行示意图，请思考:从绕地球运动的轨道进入奔月轨道，飞船应采取什么措施?从奔月轨道进入绕月球运动的轨道，又应采取什么措施呢?[答案]

在绕地球运动的轨道上加速，使飞船做离心运动，飞船转移到奔月轨道；要进入绕月球运动的轨道，飞船应减速.［模型建构］(1)卫星变轨的动力学原理

例1

2021年2月10日，天问一号火星探测器被火星捕获，成功实现火星环绕，经过系列变轨后从调相轨道进入停泊轨道，为着陆火星做准备，如图所示.下列说法正确的是(

)

√

√√

专题强化二

双星及多星问题［科学探究］宇宙中两颗靠得很近的天体构成一个“双星系统”，两颗天体绕它们连线上的一点各自做匀速圆周运动.请思考:(1)

“双星系统”中的两颗天体做圆周运动的向心力由___________提供.万有引力(2)

两颗天体转动的________相同.角速度［模型建构］宇宙中存在黑洞与双星结构，下面为可能存在的构成形式:系统可视天体绕黑洞做圆周运动黑洞与可视天体构成的双星系统两颗可视天体构成的双星系统图示______________________________________________________________________________________________________________________________________向心力的来源黑洞对可视天体的万有引力彼此给对方的万有引力彼此给对方的万有引力

(2)黑洞是客观存在的一种超高密度的天体，其引力场极强，连电磁波(光线)都不能逃出，因此黑洞无法直接观测，但可以借助间接方式得知它的存在与它的质量，并且观测到它对其他事物的影响，例如黑洞可以和一颗可视天体构成双星系统.

√√

专题强化三

天体的相距“最近”和“最远”问题［科学思维］

例5

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.当地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，称为“行星冲日”.已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表:行星名称地球火星木星土星天王星海王星轨道半径

1.01.55.29.51930则相邻两次“冲日”时间间隔约为(

)A.火星300天

B.火星800天

C.天王星300天

D.天王星800天√

行星名称地球火星木星土星天王星海王星轨道半径

1.01.55.29.51930

(3)

若某时刻两卫星正好同时通过赤道同一点的正上方，则至少经过多长时间两卫星相距最远？

A.沿椭圆轨道靠近地球的过程中速度减小B.在圆轨道上运行时需加速才能进入椭圆轨道靠近地球C.到达椭圆轨道的近地点位置时，速度大于地球的第一宇宙速度D.变速后运动至地球近地点的最短时间等于地球近地卫星的环绕周期√[解析]

由开普勒第二定律可知，卫星沿椭圆轨道靠近地球的过程中，速度增大，故A错误；卫星在圆轨道上运行时的半径大于在椭圆轨道运行的半长轴，从圆轨道变轨到椭圆轨道需减速，故B错误；地球的第一宇宙速度为靠近地球表面卫星的环绕速度，卫星在近地点位置时做离心运动，说明所需向心力大于万有引力，因此在近地点的速度大于地球的第一宇宙速度，故C正确；

√

√

√

√3.(天体“最近”和“最远”问题)当地球位于太阳和木星之间且三者几乎排成一条直线时，称之为“木星冲日”，若2024年12月8日出现一次“木星冲日”.已知木星与地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做匀速圆周运动，木星到太阳的距离大约是地球到太阳距离的5倍.则下列说法正确的是(

)A.下一次的“木星冲日”时间肯定在2025年B.下一次的“木星冲日”时间肯定在2026年C.木星运行的加速度比地球的大D.木星运行的周期比地球的小√

练习册(A)知识点一

人造卫星变轨问题

√

速度相等，D正确.

√

知识点二

双星问题和黑洞问题

√

√

√

√知识点三

天体的相距“最近”和“最远”问题

√

√

A.飞船在停泊轨道的速度比空间站小B.飞船在停泊轨道的加速度比空间站小C.空间站中的宇航员每24小时能看见多次日出D.飞船在停泊轨道需加速才能与空间站实现对接√√

的轨道半径，所以飞船在停泊轨道需加速做离心运动才能与空间站实现对接，故D正确.

√

A.1次

B.2次

C.3次

D.4次√

则甲运动15圈的时间内,甲、乙卫星将“相遇”4次,故选D.

11.火星轨道在地球轨道的外侧，火星和地球共同绕太阳运动，如图甲所示.可认为火星和地球在同一平面内绕太阳做同向圆周运动，且火星轨道半径为地球的1.5倍，示意图如图乙所示.为节约能量，“天问一号”探测器沿椭圆轨道飞向火星，且出发时地球位置和到达时火星位置分别是椭圆轨道的近日点和远日点，仅考虑太阳对“天问一号”的引力，则“天问一号”(

)A.在飞向火星的过程中速度越来越大B.到达火星前的加速度小于火星的加速度C.到达火星前瞬间的速度小于火星公转的线速度D.运动周期大于火星的运动周期√

练习册(B)

√√

√

3.如图，某卫星位于绕地月第二拉格朗日点，第二拉格朗日点是地月连线延长线上的一点，处于该位置上的卫星与月球同步绕地球公转.下列关于卫星的说法正确的是(

)A.卫星的周期大于月球的周期B.卫星的角速度小于月球的角速度C.卫星的线速度大于月球的线速度D.卫星的向心加速度小于月球的向心加速度√

向心加速度，故D错误.

A.4次

B.6次

C.7次

D.8次√

√√

错误.

√√

√

√

√

一次发生的时间为2022年9月，故D错误.10.(多选)2017年10月16日,南京紫金山天文台对外发布一项重大发现,我国南极巡天望远镜追踪探测到首例引力波事件光学信号.1974年拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒发现赫尔斯—泰勒脉冲双星,这个双星系统在公转时,由于不断发射引力波而失去能量,因此逐渐相互靠近,这一现象为引力波的存在提供了首个间接证据.上述叙述中,若不考虑赫尔斯—泰勒脉冲双星质量的变化,则下列关于赫尔斯—泰勒脉冲双星的说法正确