卫星的发射变轨近地同步卫星

D.4πG2Tr22r1
拉格朗日现象
(2012·江苏·8)2011 年 8 月“嫦娥二号”成功进入了环绕“日地拉格朗日 点”的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家．如图 1 所示，该 拉格朗日点位于太阳和地球连线的延长线上，一飞行器处于该点，在几 乎不消耗燃料的情况下与地球同步绕太阳做圆周运动，则此飞行器的 A．线速度大于地球的线速度 B．向心加速度大于地球的向心加速度 C．向心力仅由太阳的引力提供 D．向心力仅由地球的引力提供
关于人造卫星： 1发射
2变轨
3轨道
4同步
4同步 “7个一定”：
轨道平面一定
与赤道平面共面
绕行方向一定 周期一定 角速度一定
轨道半径r一定 （轨道高度h一定）
线速度大小一定
向心加速度大小一定
与地球自转方向相同 24h
与地球自转同
r=7R （h=6R）
非近地 卫星
3.1km/s 0.23m/s2
“不一定”：大小、形状 质量 所受万有引力 所需向心力
——②
两式求比得： m1 r2 m2 r1
两式求和得：
G
m1 m2 L2
4 2
T2
L
(2012·重庆·18)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1/7
B．角速度大小约为卡戎的1/7
辩与析：
同步卫星、近地卫星、赤道上随赤道运动的物体
三比较
如图所示， a为地球赤道上的随地球匀速转动的物体， b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星（近地卫星）， c为地球同步卫星．
①a的向心加速度大小等于它所在处的重力加速度大小吗？ ②b、c的向心加速度大小等于它所在轨道处的重力加速度大小吗？ ③a、b、c三处的重力加速度的大小关系是？ ④a、b、c三物体匀速圆周运动的向心加速度大小关系是？ ⑤a、b、c三物体匀速圆周运动的周期大小关系是？ ⑥a、b、c三物体匀速圆周运动的线速度大小关系是？
设同步卫星离地心的距离为r，运行速率为v1，加速度为 a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第 一宇宙速度为v2，地球的半径为R，则下列比值正确的是
A．
B．
C．
D．
双星问题的处理。
m1
m2
r1
r2
L
T、ω相同
G
m1m2 L2
m1
4
T
2r1
2
——①
G
m1m2 L2
m2
4 2r2
T2
图1
如图 8 所示，某颗天文卫星飞往距离地球约 160 万千米的第二拉格朗日点(图中 L2)，L2 点处在太阳与地球连线的外侧，在太阳和地球引力的共同作用下，卫 星在该点能与地球同步绕太阳运动(视为圆周运动)，且时刻保持背对太阳和 地球的姿势，不受太阳的干扰而进行天文观测．不考虑其他星球影响，下列 关于工作在 L2 点的天文卫星的说法中正确的是 A．将它从地球上发射到 L2 点的发射速度大于 7.9 km/s B．它绕太阳运行的周期比地球绕太阳运行的周期长 C．它绕太阳运行的线速度比地球绕太阳运行的线速度大 D．它绕太阳运行的向心加速度比地球绕太阳运行的向心加速度大
关于人造卫星：
3
1发1射发射 22近变地轨卫星 3轨3道变轨 同4步对4接 5轨道 6同步
5轨道
问题： 1、会不会出现如图所示的轨 道卫星？
2、卫星的轨道应有什么共同 点？
环绕卫星的 轨道圆心都
在地心
关于人造卫星： 1发射 2近地卫星
3变轨
3
4对接 5轨道 6同步
6同步卫星
定义：从地面上来看，它总是静止在天空中某个位置 处，故有时又称之为静止卫星。
一飞船在某行星表面附近沿圆轨道绕该行星飞行，认为行 星是密度均匀的球体，要确定该行星的密度，只需要测量 （）
A．飞船的轨道半径
B．飞船的运行速度
C．飞船的运行周期
D．行星的质量
关于人造卫星： 1发射 2近地卫星
3变轨
3
4对接 5轨道 6同步
1
A va22
av11
2
a3
v3
v4 B
a4
[卫星变轨问题的分析方法]“天宫一号”被长征二号火箭发射后，准 确进入预定轨道，如图所示，“天宫一号”在轨道1上运行4周后， 在Q点开启发动机短时间加速，关闭发动机后，“天宫一号”沿椭 圆轨道2运行到达P点，开启发动机再次加速，进入轨道3绕地球 做圆周运动，“天宫一号”在图示轨道1、2、3上正常运行时，下 列说法正确的是 A．“天宫一号”在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B．“天宫一号”在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度 C．“天宫一号”在轨道1上经过Q点的加速度 大于它在轨道2上经过Q点的加速度 D．“天宫一号”在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3 上经过P点的加速度
如图所示，质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用 下都绕O点做匀速圆周运动，星球A和B两者中心之间的距 离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线，A和B分别在O
的两侧．引力常量为G.求两星球做圆周运动的周期；
T 4 2L3
G(M m)
• 两个星球组成双星，它们在相互之间的万有引力 作用下，绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运 动．现测得两星中心距离为R，其运动周期为T ，求两星的总质量．
本章知识框架：
一、开普勒行星运动三定律、万有引力定律及相关物理学史。
二、处理天体问题，心中铺好两条路！ 路上能做很多事！ 三、关于人造卫星：
1发射 2近地卫星 3变轨 4对接 5轨道 6同步卫星 四、双星问题的处理。
嫦娥2号奔月过程
例 21、银河系的恒星中大约四分之一是双星．某双星由质量不等的星
A．16km/s B．32km/s C．4km/s D．2km/s
一宇航员在某星球上以速度 v0 竖直上抛一物体，经 t 秒落回原处， 已知该星球半径为 R，那么该星球的第一宇宙速度是
A.vR0t
B.
2v0R t
C.
v0R t
D.
v0 Rt
B
关于第一宇宙速度，下列说法正确的是 ( )． A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．它是卫星绕地球运动的最大绕行速度
C．第八颗北斗导航卫星在轨道2运行时的速度大于7.9 km/s D．第八颗北斗导航卫星在轨道2运行时完全失重，不受地球引力
作用
关于人造卫星： 1发射 2近地卫星
3变轨
44对对接接 3 5轨道 6同步
2011年9月29日晚21时16分，我国将首个目标飞行器“天宫一号”发射升
空．2011年11月3日凌晨“神八”“天宫”对接成功，完美完成一次天空之吻．若
最小发射速度 近地卫星的速度 最大环绕速度
②已知中心天体表面重力加速 度g,半径R，求其第一宇宙速 度。
已知：地球半径R=6400km， 质量M=5.98×1024kg, 引力常量 Ｇ=6.67×10-11Nm2/kg2 ，地面附近的重力加速 度g=9.8m/s2 方法一：
方法二：
若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星的质量是地 球质量的6 倍，半径是地球半径的1.5 倍，则该行星的第 一宇宙速度约为[ ]
体 S1 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. 由天文观测得其周期为 T，S1 到 C 点
的距离为 r1，S1 和 S2 的距离为 r，已知万有引力常量为 G.由此可
求出 S2 的质量为
()
A.4π2rG2Tr－2 r1
B.4Gπ2Tr12 3
4π2r3 C. GT2
我国在西昌成功发射第八颗北斗导航卫星，如图所示，假若第
八颗北斗导航卫星先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点P处点火加 速，由椭圆轨道1变成地球同步轨道2，下列说法正确的是 A．第八颗北斗导航卫星在轨道1上的P点和其在轨道2上的P点的加
速度大小相等
B．第八颗北斗导航卫星在轨道2的运行周期大于在椭圆轨道上的 运行周期
图8
问题：
1、哪种轨道上的卫星可以成为同步卫星？ 。
2、同步卫星的绕行方向一定吗？
。
3、同步卫星的周期一定吗？T=
。
4、同步卫星的轨道半径r一定吗？ 。
轨道高度h一定吗？ 是近地卫星吗？ 。
5、同步卫星的线速度一定吗？ 。
比第一宇宙速度大or小？ 。
6、同步卫星的向心加速度一定吗？ 。加速
度一定吗？ 。
下列关于地球同步卫星的说法正确的是（ ） A. 它的周期与地球自转同步，但高度和速度可以选择，
高度增大，速度减小 B. 它的周期、高度、速度、向心力都是一定的 C. 我们国家发射的同步通讯卫星定点在北京上空 D. 我国发射的同步通讯卫星也定点在赤道上空 E．为避免通讯卫星在轨道上相撞，应使它们运行在不同 的轨道上
关于人造卫星： 1发射 2近地卫星
2近地卫星
3变轨
4对接
5轨道 6同步
1、近地卫星的轨道r： 2、近地卫星的速度v：
3、近地卫星的周期T： 4、近地卫星的重要价值：
某网站报道，某国最近发射了一颗人造地球卫星，其每 80min绕地球运动一圈，根据你所掌握的知识，去判断 一下这则报道是否是假新闻。
关于人造卫星,下列说法正确的是 A人造卫星环绕地球的运行的速度可能为5.0km/s B人造卫星环绕地球的运行的速度可能为7.9km/s C人造卫星环绕地球的运行的周期可能为80min D人造卫星环绕地球的运行的周期可能为200min
对接前两者
在同一轨道上运动，下列说法正确的是
A．对接前 “天宫一号”的运行速率大于“神舟八号”的运行速率
B．对接前“神舟八号”的向心加速度小于“天宫一号”的向心加速度
C．“神舟八号”先加速可实现与“天宫一号”在原轨道上对接
D．“神舟八号”先减速后加速可实现与“天宫一一号 号”在原轨道上对接
欲扬
八号
先抑
(2011·广东·20)已知地球质量为 M，半径为 R，自转周期为 T，地球同 步卫星质量为 m，引力常量为 G.有关同步卫星，下列表述正确的是
A．卫星距地面的高度为
3
GMT2 4π2
B．卫星的运行速度小于第一宇宙速度
C．卫星运行时的向心力大小为
Mm G R2
D．卫星运行的向心加速度小于地球表面的重力加速度
卫星的有关问题
1发射 2近地卫星 3变轨 4对接
5轨道 6同步卫星
关于人造卫星：
1发射 2近地卫星 3变轨
vⅢ
vⅡ
4对接 5轨道 6同步 第二宇宙速度 （脱离速度） 11.2km/s
wenku.baidu.com
vⅠ
第一宇宙速度
第三宇宙速度 （逃逸速度） 16.7km/ 第一宇宙速度需要会求s解：
①已知中心天体质量M，半径R， 求其第一宇宙速度。
A
C．线速度大小约为卡戎的7倍
D．向心力大小约为卡戎的7倍
甲、乙两恒星相距为L，质量之比m甲：m乙=2/3，它们离其他天体 都很遥远，我们观察到它们图距离始终保持不变，由此可知（ ） A. 两恒星一定绕它们连线的某一位置做匀速圆周运动 B. 甲、乙两恒星的角速度之比为2：3
C. 甲、乙两恒星的线速度之比为√3：√2 D. 甲、乙两恒星的向心加速度之比为3：2